Jak powstają tworzywa sztuczne?
Plastik jest obecnie najbardziej wszechstronnym i powszechnie stosowanym materiałem syntetycznym na rynku. Są to polimery, czyli duże cząsteczki (masa cząsteczkowa ~ 10000 +), które składają się z długich powtarzających się łańcuchów mniejszych cząsteczek (masa cząsteczkowa ~ 100) znanych jako monomery. Typowe monomery stosowane w produkcji tworzyw sztucznych, takie jak octan winylu, styren, butadien i chlorek winylu, są wydobywane z ropy naftowej lub gazu ziemnego. Monomery należą do klasy chemikaliów zwanych petrochemikaliami.
Tworzywa sztuczne są wytwarzane w procesie zwanym polimeryzacją, w którym wiele tysięcy monomerów łączy się, tworząc łańcuch polimerowy. Monomery składają się z atomów takich jak chlor, azot, tlen, wodór i siarka. Monomery są łatwo wydobywane z wielu źródeł organicznych, jednak wraz ze wzrostem ceny ropy naftowej rośnie również cena tworzyw sztucznych.
Istnieją dwa główne rodzaje tworzyw sztucznych; tworzywa termoutwardzalne i termoplastyczne. Oba są wytwarzane przez wlewanie ciekłych monomerów do formy, w której ulegają polimeryzacji. Tworzywa termoutwardzalne po uformowaniu są trwałe - nie odkształcają się pod wpływem ciepła. Termoplasty topią się pod wpływem ciepła i mogą być wielokrotnie reformowane. Proces polimeryzacji zwiększa masę cząsteczkową cząsteczek składowych, zmieniając ciekłe monomery w stałe polimery. (Wzrost masy cząsteczkowej powoduje zmianę substancji).
Podczas procesu formowania zupa monomerowa jest przegrzewana i skraplana pod ciśnieniem atmosferycznym. Powoduje to polimeryzację i zapewnia, że tworzywo sztuczne jest solidne i jednolite, bez żadnych wewnętrznych pęcherzyków powietrza (duży problem, który trzeba było obejść we wczesnych dniach tworzyw sztucznych). Rezultatem jest gotowy produkt z tworzywa sztucznego. Dobrze znane tworzywa sztuczne obejmują Bakelite®, nylon, PVC, gumę syntetyczną, akryl, polietylen (Tupperware®), Formica® i Teflon®. Minusem ich tworzyw sztucznych jest ich wpływ na środowisko. Biodegradacja zajmuje wiele tysięcy (a nawet milionów) lat. W ostatnich dziesięcioleciach zachęcano do recyklingu tworzyw sztucznych, choć obecnie tylko około 5% tworzyw sztucznych w USA jest poddawanych recyklingowi.