Ako sa vyrábajú plasty a na čo sa používajú?

Po celuloide nasledoval bakelit (vytvorený v roku 1907 Leom Baekelandom, prvý masovo predávaný syntetický plast vyrobený z fosílnych palív), potom polystyrén v roku 1929, polyester v roku 1930, polyvinylchlorid (PVC) a polyetylén v roku 1933, nylon v roku 1935 a polyetyléntereftalát (PET) v roku 1941, nylon v roku 1935 a polyetyléntereftalát (PET) v roku 1941. Dodnes boli vytvorené státisíce rôznych typov polymérov s najrôznejšími vlastnosťami, ktoré sa získali zmenami chemickej štruktúry polymérov; príkladom je polyetylén vyrobený z eténu (C2H4), ktorý sa po pridaní jedného atómu uhlíka a vodíka zmení na polypropylén s oveľa väčšou pevnosťou.

Z ropy ste vytvorili ...

Na výrobu plastov sa používajú organické materiály a prírodné suroviny: celulóza, uhlie, zemný plyn, ropa. Tá je zložitou zmesou rôznych zložiek, preto sa najprv spracuje, kým nájde jedno z mnohých využití: destilácia v rafinérii. Pri tomto procese sa oddeľujú zmesi zložiek s podobnými bodmi varu, známe ako frakcie. Každá frakcia je zmesou uhľovodíkov (zlúčenín zložených z atómov uhlíka a vodíka), ktoré sa líšia veľkosťou a molekulárnou štruktúrou. Jedna z takýchto frakcií, ťažký benzín (t. j. parafín), sa používa na výrobu plastov. Pred premenou na plast sa parafín rozkladá v procese známom ako krakovanie. Vznikajú pritom jednoduché uhľovodíky (monoméry): etylén, propylén a butylen. Ďalším krokom je adičná alebo kondenzačná reakcia. Pri oboch typoch reakcií sa používajú rôzne katalyzátory na vytvorenie dlhých polymérnych reťazcov z monomérov. Polyméry sa líšia svojimi vlastnosťami, štruktúrou a veľkosťou častíc (t. j. dĺžkou reťazca) v závislosti od typu monomérov použitých v procese polymerizácie. Treba poznamenať, že v tejto fáze sa plasty ešte netvoria do špecifických tvarov, napr. obalov, ale do granúl, ktoré sa neskôr roztavia.

Z funkčného hľadiska sa plasty zvyčajne delia na duroméry, plastoméry a elastoméry. Duroméry (príkladom je už spomínaný bakelit) majú vlastnosti kovov alebo keramiky: tvrdosť, nepružnosť, vysokú pevnosť v ťahu a tlaku. Zvyčajne sa ťažko tavia a často sú krehké. Plastoméry (príkladom je polypropylén používaný pri výrobe prepravných nádob) sa vyznačujú nižšou tuhosťou ako duroméry; sú horľavé a vhodné na spracovanie tavením a vstrekovaním, čo umožňuje získať veľmi zložité tvary. Okrem polypropylénu (PP) patria do tejto skupiny aj polyetylén (PE), ABS (akrylonitril-butadién-styrén), PET, PVC, polystyrén (PS) a expandovaný polystyrén (EPS alebo ľudovo nazývaný polystyrén). Tieto plasty tvoria väčšinu plastov, ktoré nás denne obklopujú; odhaduje sa, že len tri z nich (PE, PP a PET) tvoria viac ako 75 % odpadu vyzbieraného v domácnostiach. Elastoméry (napr. guma, kaučuk, silikón) sú citlivé na mechanické sily, ako je ťah alebo stlačenie. Pod vplyvom týchto síl menia svoj tvar a po skončení nárazu sa vrátia do pôvodných rozmerov.

Univerzálnosť použitia

Vďaka individuálnym vlastnostiam rôznych druhov plastov (plasticita, ale aj tuhosť alebo pružnosť, krehkosť alebo trvanlivosť atď.) sú rôzne plasty vhodné na rôzne účely. Ich prispôsobenie individuálnym požiadavkám priemyslu uľahčuje ich jednoduché spracovanie, najmä prostredníctvom vstrekovania (vstrekovaním, vytláčaním, lisovaním, odlievaním a kalandrovaním) a farbenia. Pri rôznych druhoch spracovania plastov sa okrem iného používajú aj metódy ako spekanie, opracovanie plastov, laminovanie alebo zváranie. Spomínaný polypropylén je ľahký termoplastický polymér, ktorý sa často používa na balenie potravín, zdravotníckych potrieb a odevov. Vďaka svojej odolnosti voči vysokým a nízkym teplotám sa ideálne hodí ako materiál na obaly na prepravu alebo skladovanie (vrátane chladiarenských). Možno ho sterilizovať a jeho odolnosť voči chemikáliám a trvanlivosť umožňujú pranie v automatických práčkach.

Polyetylén (PE) vo verziách HDPE (polyetylén s vysokou hustotou) a LDPE (polyetylén s nízkou hustotou) sa vyrába z vysoko elastických uhľovodíkov. Často sa používa na výrobu plastových tašiek, fliaš, uzáverov a fólií. Obľúbený PET je ľahký materiál, ktorý sa zvyčajne používa na výrobu obalového materiálu, fliaš na šumivé nápoje ((je dostatočne pevný, aby odolal tlaku dvoch atmosfér) a nádob na potraviny, ale vyrába sa z neho aj obľúbená flísová mikina alebo obal na kvety. Všetky tieto príklady ukazujú, koľko možností použitia majú plasty. Univerzálnosť plastov spôsobila, že v posledných desaťročiach masívne vytlačili prírodné suroviny, ako sú drevo, sklo a kovy. Plasty sú obľúbené v obaloch (na fľaše, obaly z pružných fólií, tvrdé extrudované obaly atď.), v stavebníctve (ako podlahové krytiny, okenné a dverové rámy, strešné krytiny, podlahové lišty), v domácnostiach (napr. domáce spotrebiče), v automobilovom priemysle (časti karosérie a vnútorné vybavenie), v elektronike (súčiastky), v poľnohospodárstve (fólie, drenážne rúry z PVC, kvetináče) a v textilnom priemysle, kde sa ponuka materiálov zo syntetických vlákien, ako sú nylonové, akrylové, polyamidové a polyesterové vlákna, neustále zvyšuje.

Recyklácia plastov

To, čo je veľkou výhodou plastov - ich trvanlivosť vďaka nedostatku organizmov schopných stráviť takéto zložité materiály - sa často stáva ich prekliatím. Plastové reklamné fólie, ktorých množstvo znečisťuje naše trávniky, lesy a jazerá, sa v prírodných podmienkach rozkladajú až 300 rokov. Je to spôsobené extrémne dlhým časom biodegradácie jednotlivých plastových materiálov. Okrem toho počas tohto procesu do pôdy prenikajú niektoré toxické látky, ktoré sa do niektorých plastov pridávajú ako zlepšovadlá plastov (napr. zmäkčovadlá alebo stabilizátory). Vďaka technologickému pokroku a zvyšujúcemu sa povedomiu spotrebiteľov o otázkach životného prostredia ustupujú súčasné spôsoby likvidácie plastov (spaľovanie a skládkovanie) udržateľnejším procesom recyklácie a biodegradácie.

Plastový odpad sa recykluje s cieľom znížiť množstvo plastov v životnom prostredí a dať druhý život už použitým a opotrebovaným výrobkom. Pri recyklačných procesoch vzniká regranulát, ktorý sa potom používa ako vstupný materiál pre ďalšie plastové výrobky. Recyklácia je však poslednou a v žiadnom prípade nie najdôležitejšou fázou zhodnocovania plastov; nebola by možná bez riadneho - t. j. separovaného - zberu a separácie jednotlivých plastov v recyklačných zariadeniach. Vyseparované plasty sa potom vopred rozdrvia a dôkladne umyjú a vysušia. Tým sa od plastov oddelia nečistoty. Surovina potom prechádza cez mlyn, čím vzniká tzv. mletie. Po tomto mletí nasleduje tepelné spracovanie v extrudéri. Získaný recyklovaný materiál - regranulát - sa často kombinuje s primárnym granulátom, ktorý vznikol adičnou alebo kondenzačnou reakciou. Alternatívnym spôsobom riešenia problému plastov znečisťujúcich životné prostredie je využívanie biomasy na ich výrobu, t. j. organickej hmoty rastlinného alebo živočíšneho pôvodu, ktorú možno spracovať na výrobu rôznych chemických produktov vrátane plastov. Príkladom takéhoto plastu je polylaktid, ktorý sa vyrába z kyseliny mliečnej získanej z mlieka, cukru alebo škrobu. Takéto materiály sa za vhodných podmienok (napr. v kompostéroch) rozkladajú na jednoduché zložky prírodného pôvodu.

Zhrnutie

Výroba plastov je zložitý proces, ktorý si vyžaduje použitie mnohých energeticky náročných technológií a má aj negatívny vplyv na životné prostredie. Odkedy sa človek naučil vyrábať plasty, prebiehajú neustále ťahanice medzi ich zástancami a odporcami. Prví zdôrazňujú mimoriadnu rozmanitosť a všestrannosť plastov, vďaka ktorým sú nenahraditeľné prakticky vo všetkých oblastiach života, zatiaľ čo druhí varujú, že ak im dovolíme, aby našu planétu zničili skôr, nebudeme mať možnosť ich ďalej používať. Zdá sa, že pravda je ako zvyčajne uprostred: plastov sa nemôžeme vzdať, ale musíme ich vyrábať a likvidovať udržateľným spôsobom s ohľadom na blaho budúcich generácií.

Autor príspevku: Mária Štefániková, PhD:

Monika Sojka - marketingová špecialistka