پلاستیک: ماده‌ای شگفت‌انگیز و همه‌جا حاضر
پلاستیک از چه ساخته می‌شود؟
همه چیز از مولکول‌های بسیار کوچکی به نام مونومر۳ شروع می‌شود. این مولکول‌ها مانند دانه‌های تسبیح هستند که در یک واکنش شیمیایی به نام پلیمریزاسیون۴ به هم متصل می‌شوند و زنجیره‌های بلندی به نام پلیمر۵ را می‌سازند. این پلیمرها اساس تشکیل پلاستیک هستند. ماده اولیه بیشتر پلاستیک‌ها، نفت خام است. نفت در پالایشگاه‌ها به مواد ساده‌تری تجزیه می‌شود و از میان این مواد، اتیلن۶ و پروپیلن۷ برای ساخت پلاستیک به کار می‌روند. برای درک بهتر این فرآیند، می‌توانید ساخت یک زنجیره کاغذی را تصور کنید که در آن هر حلقه کاغذ، یک مونومر است و زنجیره نهایی، یک پلیمر محسوب می‌شود.
به زبان ریاضی: اگر هر مونومر را $M$ بنامیم، یک پلیمر ساده می‌شود: $nM \rightarrow (M)_n$
انواع اصلی پلاستیک و کاربردهای آن‌ها
همه پلاستیک‌ها شبیه به هم نیستند. آن‌ها را می‌توان بر اساس رفتار در برابر حرارت به دو دسته بزرگ تقسیم کرد. این تفاوت در ویژگی‌ها، کاربردهای مختلفی برای آن‌ها ایجاد کرده است.
| نام رایج | نماد بازیافت | ویژگی‌ها | مثال‌هایی از زندگی روزمره |
|---|---|---|---|
| پلی‌اتیلن ترفتالات ترموپلاست | 1 | شفاف، محکم، سبک، مقاوم در برابر رطوبت | بطری‌های آب و نوشابه، ظروف سس |
| پلی‌اتیلن با چگالی بالا ترموپلاست | 2 | سخت، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، غیرشفاف | بطری‌های شوینده، ظروف شیر، لوله |
| پلی‌وینیل کلراید ترموپلاست | 3 | سخت یا انعطاف‌پذیر (بسته به افزودنی‌ها)، بادوام | لوله‌های آب، روکش سیم، کفپوش |
| ملامین ترموست | - | سخت، مقاوم در برابر حرارت و خش | ظروف غذاخوری نشکن، پیش‌غذاهای تزئینی |
سفر پلاستیک: از نفت تا محصول نهایی
ساخت یک وسیله پلاستیکی مانند یک خودکار، مراحل جالبی دارد. این فرآیند معمولاً در کارخانه‌های بزرگی به نام پتروشیمی۸ انجام می‌شود.
گام اول: استخراج نفت خام. نفت از اعماق زمین استخراج می‌شود.
گام دوم: پالایش نفت. در پالایشگاه، نفت خام در برج‌های تقطیر به اجزای مختلفی مانند بنزین، گازوئیل و مواد سنگین‌تر تجزیه می‌شود. از این مواد سنگین، نفتا۹ به دست می‌آید که خوراک اصلی کارخانه‌های پتروشیمی است.
گام سوم: تقطیر تجزیه‌ای. در پتروشیمی، مولکول‌های بزرگ نفتا شکسته می‌شوند تا مونومرهای کوچک مانند اتیلن و پروپیلن تولید شوند.
گام چهارم: پلیمریزاسیون. این مونومرها در رآکتورهای شیمیایی بزرگ و تحت فشار و دمای کنترل‌شده، به هم متصل شده و پلیمر (دانه‌های ریز پلاستیک) تولید می‌کنند.
گام پنجم: شکل‌دهی. دانه‌های پلاستیک ذوب و به شکل‌های مختلف درمی‌آیند. برای مثال، برای ساخت بدنه خودکار از روش تزریق پلاستیک استفاده می‌شود. در این روش، پلاستیک ذوب شده با فشار زیاد به داخل یک قالب فلزی تزریق می‌شود، خنک می‌شود و جامد می‌شود و شکل قالب را به خود می‌گیرد.
پلاستیک در زندگی ما: از صبح تا شب
اگر یک روز خود را از لحظه بیدار شدن تا خوابیدن مرور کنید، با ده‌ها وسیله پلاستیکی روبرو می‌شوید. مسواک، شانه، بدنه تلفن همراه، عینک، کیف مدرسه، جلد کتاب، خودکار و مداد، لیوان آب، سبد نان، بسته‌بندی مواد غذایی در یخچال، کیسه‌های خرید، اسباب‌بازی‌ها، کنترل تلویزیون و حتی برخی از قسمت‌های خودروی خانواده، همگی از جنس پلاستیک هستند. این مواد به دلیل سبکی، ارزانی و قابلیت شکل‌پذیری بالا، برای ساخت چنین وسایلی ایده‌آل هستند. تصور کنید اگر بطری آب معدنی از شیشه ساخته می‌شد، چقدر سنگین و شکستنی بود!
چالش بزرگ: پلاستیک و محیط زیست
با وجود تمام مزایا، یک مشکل بزرگ وجود دارد: پلاستیک به راحتی در طبیعت تجزیه نمی‌شود. یک کیسه پلاستیکی ممکن است تا 400 سال و یک بطری پلاستیکی تا 450 سال در محیط باقی بماند. این زباله‌ها می‌توانند به رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها راه پیدا کنند و حیوانات را به دام بیندازند یا باعث مرگ آن‌ها شوند. وقتی پلاستیک‌ها به مرور زمان به ذرات ریزتری به نام میکروپلاستیک۱۰ تبدیل می‌شوند، حتی می‌توانند وارد چرخه غذایی انسان شوند.
راه‌حل چیست؟ ما چه کار می‌توانیم بکنیم؟
ما به عنوان دانش‌آموز نیز می‌توانیم در حل این مشکل نقش داشته باشیم. بهترین راه‌حل، پیروی از قانون "۳R" است:
کاهش مصرف (Reduce): سعی کنیم کمتر از محصولات پلاستیکی یک‌بارمصرف مانند نی، لیوان یک‌بارمصرف و کیسه‌های نایلونی استفاده کنیم. به جای خرید روزانه آب بطری، از قمقمه استفاده کنیم.
استفاده مجدد (Reuse): بسیاری از بطری‌ها و ظروف پلاستیکی را می‌توان چندین بار استفاده کرد. مثلاً از یک بطری خالی می‌توان به عنوان گلدان کوچک استفاده کرد.
بازیافت (Recycle): جداسازی پسماندهای خشک (از جمله پلاستیک) از پسماندهای تر، مهم‌ترین قدم برای بازیافت است. پلاستیک‌های بازیافتی می‌توانند به موادی مانند الیاف پلی‌استر برای لباس یا الوارهای پلاستیکی برای ساخت نیمکت تبدیل شوند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. همه انواع پلاستیک قابلیت بازیافت یکسان ندارند. پلاستیک‌هایی با شماره 1 (بطری نوشابه) و 2 (بطری شوینده) به راحتی بازیافت می‌شوند. اما پلاستیک‌های ترکیبی یا کثیف، بازیافت سخت‌تری دارند.
خیر. سوزاندن پلاستیک در محیط باز یا با دستگاه‌های غیراستاندارد، گازهای سمی و خطرناکی تولید می‌کند که برای سلامت انسان و محیط زیست بسیار مضر است. بازیافت اصولی، راه حل بهتری است.
این پلاستیک‌ها از منابعی مانند ذرت یا نیشکر ساخته می‌شوند و در شرایط خاص (مانند کمپوست صنعتی) سریع‌تر از پلاستیک‌های معمولی تجزیه می‌شوند. اما آن‌ها نیز اگر در طبیعت رها شوند، ممکن است مشکلاتی ایجاد کنند.
پاورقی
۱پلاستیک‌ها (Plastics): به گروه بزرگی از مواد مصنوعی یا نیمه‌مصنوعی گفته می‌شود که از پلیمرها ساخته شده‌اند و قابلیت شکل‌پذیری دارند.
۲نفت (Petroleum): یک ماده طبیعی و فسیلی است که از اعماق زمین استخراج می‌شود و منبع اصلی تولید سوخت و مواد اولیه پتروشیمی است.
۳مونومر (Monomer): مولکول‌های کوچک و ساده‌ای که مانند آجرهای ساختمان، واحدهای سازنده پلیمرها هستند.
۴پلیمریزاسیون (Polymerization): فرآیند شیمیایی که در آن مولکول‌های مونومر به هم متصل می‌شوند تا زنجیره‌های بلند پلیمر را تشکیل دهند.
۵پلیمر (Polymer): یک مولکول بزرگ که از اتصال تعداد زیادی مونومر مشابه یا متفاوت به وجود می‌آید.
۶اتیلن (Ethylene): یک گاز بی‌رنگ که مهم‌ترین مونومر برای تولید پلی‌اتیلن (پرکاربردترین پلاستیک جهان) است.
۷پروپیلن (Propylene): یک مونومر مهم که از آن برای تولید پلی‌پروپیلن (مورد استفاده در ظروف غذا و قطعات خودرو) استفاده می‌شود.
۸پتروشیمی (Petrochemical): صنعتی که در آن مواد شیمیایی و پایه از نفت و گاز طبیعی تولید می‌شود.
۹نفتا (Naphtha): یک مایع هیدروکربنی که از پالایش نفت خام به دست می‌آید و ماده اولیه اصلی برای تولید بسیاری از پلیمرهاست.
۱۰میکروپلاستیک (Microplastic): ذرات ریز پلاستیک با اندازه کمتر از ۵ میلی‌متر که در اثر تجزیه تدریجی زباله‌های پلاستیکی بزرگ‌تر در محیط ایجاد می‌شوند.
