Η ιστορία και η εξέλιξη των πλαστικών: από το ελεφαντόδοντο στα μικροπλαστικά Τα πλαστικά δεν είναι ένα συγκεκριμένο υλικό, αλλά μια μεγάλη οικογένεια υλικών που βασίζονται στα πολυμερή: γιγάντια...

Original Post

Πλήρες Κείμενο:

Η λέξη «πλαστικό» αναφέρεται κυρίως στην ικανότητα ενός υλικού να μορφοποιείται με θερμότητα, πίεση ή χημική κατεργασία και να διατηρεί το νέο του σχήμα.

Η ιστορία τους δεν αρχίζει με το πετρέλαιο.

Από την αρχαιότητα οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν φυσικά πολυμερή και υλικά με πλαστικές ιδιότητες, όπως το κεχριμπάρι, το καουτσούκ, το κέρατο, το καύκαλο χελώνας και τη γομαλάκα.

Όταν θερμαίνονταν, ορισμένα από αυτά μπορούσαν να μαλακώσουν και να πάρουν νέα μορφή.

Ήταν όμως ακριβά, περιορισμένα και εξαρτημένα από ζωικές ή φυτικές πηγές.

Η πρώτη εποχή: τα υποκατάστατα της φύσης Κατά τον 19ο αιώνα, η Βιομηχανική Επανάσταση αύξησε θεαματικά τη ζήτηση για φθηνά και ομοιόμορφα υλικά.

Το ελεφαντόδοντο χρησιμοποιούνταν σε πλήκτρα πιάνων, χτένες και μπάλες μπιλιάρδου, ενώ το καύκαλο χελώνας σε κοσμήματα και διακοσμητικά αντικείμενα.

Η αυξανόμενη σπανιότητα και το κόστος τους ώθησαν τους εφευρέτες να αναζητήσουν τεχνητά υποκατάστατα.

Το 1862 ο Βρετανός Alexander Parkes κατοχύρωσε την Parkesine, ένα υλικό βασισμένο στη νιτροκυτταρίνη.

Θεωρείται ένα από τα πρώτα κατασκευασμένα πλαστικά και μπορούσε να χρωματιστεί και να μορφοποιηθεί ώστε να θυμίζει ελεφαντόδοντο, κέρατο ή καύκαλο χελώνας. Η Parkesine δεν ήταν απολύτως συνθετική, επειδή η κυτταρίνη προερχόταν από φυτικές ίνες.

Επιπλέον, ήταν εύθραυστη, ασταθής και εύφλεκτη, με αποτέλεσμα η επιχείρηση του Parkes να αποτύχει.

Άνοιξε όμως τον δρόμο για ολόκληρη τη βιομηχανία των πλαστικών.

Λίγα χρόνια αργότερα, ο Αμερικανός John Wesley Hyatt και ο αδελφός του βελτίωσαν παρόμοια υλικά και ανέπτυξαν το celluloid, δηλαδή το σελιλόιντ.

Από τη δεκαετία του 1870 χρησιμοποιήθηκε σε χτένες, παιχνίδια, κοσμήματα, λαβές, μπάλες μπιλιάρδου και πλήθος αντικειμένων που προηγουμένως κατασκευάζονταν από φυσικά υλικά.

Η σημαντικότερη εφαρμογή του ήταν το εύκαμπτο φωτογραφικό και κινηματογραφικό φιλμ, το οποίο συνέβαλε καθοριστικά στη γέννηση του κινηματογράφου.

Το σελιλόιντ όμως ήταν εξαιρετικά εύφλεκτο, γεγονός που προκάλεσε πολλές πυρκαγιές σε κινηματογράφους και αποθήκες ταινιών.

Ο βακελίτης και η γέννηση του πλήρως συνθετικού πλαστικού Η αποφασιστική τομή σημειώθηκε το 1907.

Ο βελγικής καταγωγής χημικός Leo Baekeland παρασκεύασε τον βακελίτη, ενώνοντας φαινόλη και φορμαλδεΰδη υπό ελεγχόμενη θερμοκρασία και πίεση.

Ο βακελίτης θεωρείται το πρώτο εμπορικά επιτυχημένο, πλήρως συνθετικό πλαστικό, επειδή η μοριακή του δομή δεν αποτελούσε απλή τροποποίηση κάποιου φυσικού πολυμερούς.

Ήταν σκληρός, ανθεκτικός στη θερμότητα, ηλεκτρικά μονωτικός και μπορούσε να παραχθεί μαζικά μέσα σε καλούπια.

Χρησιμοποιήθηκε σε ηλεκτρικούς διακόπτες, φις, τηλέφωνα, ραδιόφωνα, κάμερες, κοσμήματα και εξαρτήματα αυτοκινήτων.

Δεν μαλάκωνε ξανά όταν θερμαινόταν, επειδή ήταν θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές: κατά την παρασκευή του σχηματιζόταν ένα μόνιμο τρισδιάστατο μοριακό δίκτυο.

Ο βακελίτης άλλαξε τη φιλοσοφία της παραγωγής.

Τα πλαστικά δεν ήταν πλέον απλώς φθηνά υποκατάστατα φυσικών υλικών.

Μπορούσαν να σχεδιάζονται εξαρχής με συγκεκριμένες ιδιότητες, ανάλογα με τις ανάγκες της βιομηχανίας.

Η επιστήμη των μακρομορίων Για αρκετό καιρό οι επιστήμονες δεν κατανοούσαν σωστά τη δομή των πολυμερών.

Πολλοί πίστευαν ότι υλικά όπως το καουτσούκ και η κυτταρίνη αποτελούνταν από συσσωματώματα μικρών μορίων.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1920 ο Γερμανός χημικός Hermann Staudinger υποστήριξε ότι τα πολυμερή αποτελούνται από πραγματικά γιγάντια μόρια: μακριές αλυσίδες μικρότερων μονάδων που συνδέονται με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Η θεωρία του αρχικά αντιμετωπίστηκε με δυσπιστία, αλλά τελικά αποτέλεσε το θεμέλιο της σύγχρονης μακρομοριακής χημείας.

Για την εργασία του τιμήθηκε το 1953 με το Βραβείο Νόμπελ Χημείας.

Η κατανόηση των μακρομορίων επέτρεψε στους χημικούς να ελέγχουν το μήκος, τη διακλάδωση, τη διασύνδεση και τη σύνθεση των πολυμερικών αλυσίδων.

Έτσι μπορούσαν να δημιουργούν υλικά ελαστικά ή άκαμπτα, διαφανή ή αδιαφανή, θερμοανθεκτικά, μονωτικά ή ακόμη και αγώγιμα.

Η δεκαετία των «θαυματουργών υλικών» Κατά τις δεκαετίες του 1920 και του 1930 εμφανίστηκαν πολλά από τα πλαστικά που καθόρισαν τον 20ό αιώνα. Το Perspex, ένα διαφανές ακρυλικό υλικό, αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1930.

Το 1933 ερευνητές της βρετανικής Imperial Chemical Industries ανακάλυψαν τυχαία το πολυαιθυλένιο, όταν αιθυλένιο αντέδρασε υπό πολύ υψηλή πίεση.

Αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως μονωτικό υλικό στα καλώδια των συστημάτων ραντάρ. Στη DuPont, ο Wallace Carothers και η ερευνητική του ομάδα ανέπτυξαν το νάιλον τη δεκαετία του 1930.

Το νέο πολυμερές προοριζόταν ως συνθετικό υποκατάστατο του μεταξιού.

Χρησιμοποιήθηκε πρώτα σε οδοντόβουρτσες και γυναικείες κάλτσες, αλλά κατά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο έγινε πολύτιμο για αλεξίπτωτα, σχοινιά και στρατιωτικό εξοπλισμό.

Η εργασία του Carothers, μαζί με τη θεωρία του Staudinger, θεμελίωσε τη σύγχρονη επιστήμη των συνθετικών ινών και πολυμερών.

Ο πόλεμος επιτάχυνε δραματικά την ανάπτυξη των πλαστικών.

Η έλλειψη φυσικού καουτσούκ, μεταξιού, μετάλλων και άλλων στρατηγικών υλικών οδήγησε σε μαζικές επενδύσεις στα συνθετικά πολυμερή.

Πλαστικά χρησιμοποιήθηκαν στα αεροσκάφη, στα ραντάρ, στις ηλεκτρικές μονώσεις, στα κράνη, στα αλεξίπτωτα και στα οχήματα.

Η μεταπολεμική κοινωνία της αφθονίας Μετά το 1945, οι τεράστιες παραγωγικές υποδομές που είχαν δημιουργηθεί για τον πόλεμο στράφηκαν στην καταναλωτική αγορά.

Το πολυαιθυλένιο, το PVC, το πολυστυρένιο, το νάιλον, τα ακρυλικά και αργότερα το πολυπροπυλένιο άρχισαν να αντικαθιστούν το ξύλο, το γυαλί, το χαρτί και τα μέταλλα.

Τα πλαστικά ήταν ελαφρά, φθηνά, αδιάβροχα, ανθεκτικά στη διάβρωση και εύκολα στη μαζική παραγωγή.

Μπήκαν στις κουζίνες, στα παιχνίδια, στα έπιπλα, στα αυτοκίνητα, στις ηλεκτρικές συσκευές, στην ένδυση και στις συσκευασίες.

Η δυνατότητα κατασκευής πολύπλοκων αντικειμένων με μία μόνο διαδικασία χύτευσης μείωσε δραστικά το κόστος παραγωγής.

Η συμβολή τους στην ιατρική υπήρξε επίσης τεράστια.

Σύριγγες μιας χρήσης, αποστειρωμένες συσκευασίες, σωλήνες, καθετήρες, τεχνητές αρθρώσεις, σακούλες αίματος και προστατευτικός εξοπλισμός βασίζονται σε πολυμερή.

Στα οχήματα και στα αεροσκάφη, τα ελαφρά πλαστικά μειώνουν το βάρος και την κατανάλωση ενέργειας.

Στις συσκευασίες τροφίμων περιορίζουν τη φθορά και παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των προϊόντων.

Από το ανθεκτικό αντικείμενο στο προϊόν μιας χρήσης Τα πρώτα πλαστικά αντικείμενα, όπως τα τηλέφωνα και τα ραδιόφωνα από βακελίτη, σχεδιάζονταν για να χρησιμοποιούνται επί πολλά χρόνια.

Στη μεταπολεμική περίοδο όμως το χαμηλό κόστος παραγωγής δημιούργησε μια νέα αντίληψη: το πλαστικό μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για λίγα λεπτά και στη συνέχεια να απορριφθεί.

Σακούλες, ποτήρια, καλαμάκια, πιάτα, μαχαιροπίρουνα, περιτυλίγματα και φιάλες έγιναν σύμβολα ευκολίας και υγιεινής.

Η οικονομία της μιας χρήσης επεκτάθηκε ταχύτερα από τις δυνατότητες συλλογής, επαναχρησιμοποίησης και ανακύκλωσης.

Η ίδια ανθεκτικότητα που έκανε τα πλαστικά τόσο χρήσιμα τα μετέτρεψε σε εξαιρετικά επίμονους ρύπους.

Η περιβαλλοντική κληρονομιά Τα περισσότερα κοινά πλαστικά δεν εξαφανίζονται απλώς όταν απορρίπτονται.

Με την επίδραση του ηλιακού φωτός, της θερμότητας, των κυμάτων και της μηχανικής τριβής θρυμματίζονται σταδιακά σε μικρότερα κομμάτια.

Έτσι δημιουργούνται μικροπλαστικά και νανοπλαστικά που διασπείρονται στο νερό, στο έδαφος, στον αέρα και στους οργανισμούς.

Η ανακύκλωση είναι χρήσιμη, αλλά δεν αποτελεί από μόνη της πλήρη λύση.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά πολυμερή, χρωστικές, πρόσθετα και σύνθετα υλικά που δεν μπορούν εύκολα να διαχωριστούν.

Επιπλέον, η ποιότητα ορισμένων πλαστικών υποβαθμίζεται μετά από επαναλαμβανόμενους κύκλους μηχανικής ανακύκλωσης.

Σύμφωνα με στοιχεία των Ηνωμένων Εθνών, μόνο ένα μικρό ποσοστό του πλαστικού που απορρίπτεται ανακυκλώνεται τελικά, ενώ μεγάλο μέρος καταλήγει σε χώρους ταφής, καίγεται ή διαφεύγει στο περιβάλλον.

Τα πλαστικά συνδέονται επίσης με την κλιματική αλλαγή, επειδή τα περισσότερα παράγονται από πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

Η εξόρυξη των πρώτων υλών, η παραγωγή των πολυμερών και η αποτέφρωση των αποβλήτων προκαλούν εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Το 2019 ο συνολικός κύκλος ζωής των πλαστικών συνδέθηκε με περίπου 1,8 δισεκατομμύρια τόνους εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, δηλαδή περίπου το 3,4% του παγκόσμιου συνόλου.

Το τέλος ή η νέα εποχή των πλαστικών; Η λύση δεν είναι η πλήρης κατάργηση όλων των πλαστικών.

Σε πολλές ιατρικές, τεχνολογικές και βιομηχανικές εφαρμογές είναι δύσκολο να αντικατασταθούν χωρίς μεγαλύτερο κόστος ή άλλες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

Το κρίσιμο ζήτημα είναι πού, πόσο και για πόσο χρόνο τα χρησιμοποιούμε.

Η σύγχρονη έρευνα στρέφεται σε υλικά που επαναχρησιμοποιούνται ευκολότερα, σε πολυμερή από ανανεώσιμες πρώτες ύλες, στη χημική ανακύκλωση και στον σχεδιασμό προϊόντων με λιγότερα πρόσθετα και ευκολότερο διαχωρισμό.

Ωστόσο, τα βιοπλαστικά δεν είναι αυτομάτως βιοδιασπώμενα ούτε πάντα περιβαλλοντικά ανώτερα.

Πολλά απαιτούν ειδικές βιομηχανικές συνθήκες κομποστοποίησης.

Η ιστορία των πλαστικών είναι επομένως μια ιστορία επιστημονικής επιτυχίας και κοινωνικής αντίφασης.

Δημιουργήθηκαν αρχικά για να αντικαταστήσουν σπάνια φυσικά υλικά και να κάνουν τα αγαθά προσιτά σε περισσότερους ανθρώπους.

Έσωσαν ζωές, μείωσαν το βάρος των μηχανών και επέτρεψαν την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής, της ιατρικής και της σύγχρονης βιομηχανίας.

Όμως η ευκολία μετατράπηκε σε υπερκατανάλωση.

Το πρόβλημα δεν βρίσκεται μόνο στο μόριο του πλαστικού, αλλά στο οικονομικό σύστημα που κατασκευάζει εξαιρετικά ανθεκτικά υλικά για προϊόντα που χρησιμοποιούνται για λίγα λεπτά.

Η επόμενη εποχή των πλαστικών θα κριθεί όχι μόνο από το τι μπορούν να δημιουργήσουν οι χημικοί, αλλά και από το αν οι κοινωνίες μπορούν να σχεδιάσουν την παραγωγή και την κατανάλωσή τους με πραγματική διάρκεια, επαναχρησιμοποίηση και υπευθυνότητα. Βιβλιογραφία American Chemical Society (χ.χ.), Bakelite: The World’s First Synthetic Plastic. American Chemical Society (χ.χ.), Hermann Staudinger and the Foundation of Polymer Science. American Chemical Society (χ.χ.), Wallace Carothers and the Development of Nylon. Science History Institute (χ.χ.), History and Future of Plastics. Science Museum Group (2019), The Age of Plastic: From Parkesine to Pollution. United Nations Environment Programme (2023), Everything You Need to Know About Plastic Pollution. United Nations Environment Programme (2023), Chemicals in Plastics: A Technical Report.

Η επιλογή των posts/links γίνεται με ένα στατιστικό μοντέλο και μπορεί να μην απεικονίζει επακριβώς τη σειρά δημοτικότητάς τους