제2차 세계대전 중과 그 이후 초기부터 폴리머("플라스틱"을 흔히 잘못된 명칭으로 부르는 장쇄 합성 분자)의 상업 산업은 빠르게 성장했습니다.2015년에는 섬유를 제외하고 전 세계적으로 3억 2천만 톤 이상의 폴리머가 제조되었습니다.
[차트: 대화] 지난 5년까지 폴리머 제품 설계자들은 일반적으로 제품의 초기 수명이 끝난 후 어떤 일이 일어날지 고려하지 않았습니다.이는 변화하기 시작했으며 앞으로 몇 년 동안 이 문제에 더 많은 관심을 기울여야 할 것입니다.
플라스틱 산업
"플라스틱"은 폴리머를 설명하는 다소 잘못된 방법이 되었습니다.일반적으로 석유나 천연가스에서 파생되는 이들은 각 사슬에 수백에서 수천 개의 연결이 있는 긴 사슬 분자입니다.긴 사슬은 짧은 분자가 비교할 수 없는 강도 및 인성과 같은 중요한 물리적 특성을 전달합니다.
"플라스틱"은 실제로 "열가소성"의 단축형으로, 열을 사용하여 형태를 바꾸고 재형성할 수 있는 고분자 재료를 가리키는 용어입니다.
현대 폴리머 산업은 1930년대 듀폰의 Wallace Carothers에 의해 효과적으로 창출되었습니다.폴리아미드에 대한 그의 고된 작업은 전시 실크 부족으로 인해 여성들이 스타킹을 다른 곳에서 찾게 되면서 나일론의 상업화로 이어졌습니다.
제2차 세계대전 중에 다른 재료가 부족해지자 연구자들은 그 공백을 메우기 위해 합성 고분자를 찾았습니다.예를 들어 일본의 동남아시아 정복으로 자동차 타이어용 천연고무 공급이 중단되면서 합성고분자가 탄생하게 됐다.
호기심에 기반한 화학 분야의 혁신은 현재 널리 사용되는 폴리프로필렌과 고밀도 폴리에틸렌을 포함한 합성 고분자의 추가 개발로 이어졌습니다.테플론과 같은 일부 폴리머는 우연히 발견되었습니다.
결국 필요, 과학적 진보, 우연의 결합으로 인해 이제 쉽게 "플라스틱"으로 인식할 수 있는 완전한 폴리머 제품군이 탄생하게 되었습니다.이러한 폴리머는 제품의 무게를 줄이고 셀룰로오스나 면과 같은 천연 소재에 대한 저렴한 대안을 제공하려는 욕구 덕분에 빠르게 상용화되었습니다.
플라스틱의 종류
전 세계적으로 합성 폴리머 생산은 폴리올레핀(폴리에틸렌 및 폴리프로필렌)이 주도합니다.
폴리에틸렌에는 "고밀도"와 "저밀도"의 두 가지 유형이 있습니다.분자 수준에서 고밀도 폴리에틸렌은 규칙적인 간격의 짧은 이빨을 가진 빗처럼 보입니다.반면에 저밀도 버전은 무작위 길이의 불규칙한 간격의 이빨이 있는 빗처럼 보입니다. 높은 곳에서 보면 강과 그 지류와 비슷합니다.둘 다 폴리에틸렌이지만 모양의 차이로 인해 필름이나 다른 제품으로 성형할 때 재료가 다르게 작동합니다.
[차트: 대화]
폴리올레핀은 몇 가지 이유로 지배적입니다.첫째, 상대적으로 저렴한 천연가스를 사용해 생산할 수 있다.둘째, 대규모로 생산되는 가장 가벼운 합성 폴리머입니다.밀도가 너무 낮아서 떠다닙니다.셋째, 폴리올레핀은 물, 공기, 그리스, 세척 용제 등 폴리머를 사용할 때 접할 수 있는 모든 물질에 의한 손상을 방지합니다.마지막으로, 제품 형태로 만들기가 쉬우며, 하루 종일 햇빛 아래 앉아 있는 배달 트럭에서도 포장이 변형되지 않을 만큼 견고합니다.
그러나 이러한 재료에는 심각한 단점이 있습니다.이는 고통스러울 정도로 천천히 분해됩니다. 이는 폴리올레핀이 수십 년에서 수세기 동안 환경에서 생존할 수 있음을 의미합니다.한편, 파도와 바람의 작용은 이를 기계적으로 마모시켜 물고기와 동물이 섭취할 수 있는 미세 입자를 생성하고 먹이 사슬을 따라 우리를 향해 전달됩니다.
폴리올레핀을 재활용하는 것은 수집 및 청소 문제로 인해 원하는 만큼 간단하지 않습니다.재처리 과정에서 산소와 열로 인해 체인이 손상되고, 식품 및 기타 물질이 폴리올레핀을 오염시킵니다.지속적인 화학 발전으로 강도와 내구성이 강화된 새로운 등급의 폴리올레핀이 탄생했지만 재활용 과정에서 항상 다른 등급과 혼합될 수는 없습니다.게다가 폴리올레핀은 다층 포장에서 다른 재료와 결합되는 경우가 많습니다.이러한 다층 구조는 잘 작동하지만 재활용이 불가능합니다.
폴리머는 점점 부족해지는 석유와 천연가스로부터 생산된다는 비판을 받기도 합니다.그러나 폴리머 생산에 사용되는 천연가스나 석유의 비율은 매우 낮습니다.매년 생산되는 석유나 천연가스 중 5% 미만이 플라스틱 생산에 사용됩니다.또한 브라질의 Braskem이 상업적으로 수행하는 것처럼 사탕수수 에탄올에서 에틸렌을 생산할 수 있습니다.
플라스틱이 사용되는 방법
지역에 따라 포장재는 전체 생산 합성 폴리머의 35%~45%를 소비하며, 여기서 폴리올레핀이 대부분을 차지합니다.폴리에스터인 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 음료수 병과 직물 섬유 시장을 장악하고 있습니다.
건축 및 건설 부문에서는 생산되는 전체 폴리머의 20%를 추가로 소비하며, PVC 파이프와 그 화학적 사촌이 대부분을 차지합니다.PVC 파이프는 가볍고 납땜이나 용접 대신 접착이 가능하며 물 속의 염소로 인한 손상 효과에 크게 저항합니다.불행하게도 PVC에 이러한 장점을 부여하는 염소 원자는 재활용을 매우 어렵게 만듭니다. 대부분은 수명이 다하면 폐기됩니다.
관련 폴리머의 전체 계열인 폴리우레탄은 건축 코팅뿐만 아니라 가정 및 가전제품의 폼 단열재에도 널리 사용됩니다.
자동차 부문에서는 주로 무게를 줄이고 더 높은 연비 기준을 달성하기 위해 점점 더 많은 양의 열가소성 플라스틱을 사용하고 있습니다.유럽연합에서는 평균 자동차 중량의 16%가 플라스틱 부품, 특히 내부 부품 및 부품으로 추정됩니다.
연간 7천만 톤 이상의 열가소성 플라스틱이 직물, 주로 의류와 카펫에 사용됩니다.주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 합성 섬유의 90% 이상이 아시아에서 생산됩니다.의류에 합성섬유 사용이 증가하면서 생산에 상당한 양의 농지가 필요한 면이나 양모 같은 천연섬유가 희생되었습니다.합성 섬유 산업은 신축성, 수분 흡수 및 통기성과 같은 특수 특성에 대한 관심 덕분에 의류 및 카펫 분야에서 극적인 성장을 보였습니다.
포장의 경우와 마찬가지로 직물도 일반적으로 재활용되지 않습니다.평균적인 미국 시민은 매년 90파운드 이상의 섬유 폐기물을 생성합니다.그린피스에 따르면 2016년 평균적인 사람은 15년 전 평균적인 사람보다 매년 60% 더 많은 옷을 구입했으며, 옷을 보관하는 기간도 더 짧아졌습니다.
게시 시간: 2023년 7월 3일