Plastik
Plastikler, ana bileşen olarak polimerlerin kullanıldığı çok çeşitli sentetik veya yarı sentetik malzemelerdir. Plastik olmaları, plastiklerin çeşitli şekillerde katı nesneler halinde kalıplanmasını, ekstrüde edilmesini veya preslenmesini mümkün kılar. Bu uyarlanabilirliğin yanı sıra hafif, dayanıklı, esnek ve üretiminin ucuz olması gibi çok çeşitli diğer özellikleri de yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır. Plastikler tipik olarak beşeri endüstriyel sistemler aracılığıyla üretilir. Modern plastiklerin çoğu doğal gaz veya petrol gibi fosil yakıt bazlı kimyasallardan elde edilir; ancak son endüstriyel yöntemlerde mısır veya pamuk türevleri gibi yenilenebilir malzemelerden yapılan çeşitleri de kullanılmaktadır. ⓘ
1950 ile 2017 yılları arasında 9,2 milyar ton plastik üretildiği tahmin edilmektedir. Bu plastiğin yarısından fazlası 2004 yılından beri üretilmektedir. 2020 yılında 400 milyon ton plastik üretilmiştir. Plastik talebine ilişkin küresel eğilimler devam ederse, 2050 yılına kadar yıllık küresel plastik üretiminin 1.100 milyon tonun üzerine çıkacağı tahmin edilmektedir. ⓘ
Plastiklerin 20. yüzyılın başlarında başlayan başarısı ve hakimiyeti, doğal ekosistemlerdeki yavaş ayrışma hızları nedeniyle yaygın çevre sorunlarına neden olmuştur. Yirminci yüzyılın sonlarına doğru plastik endüstrisi, işlenmemiş plastik üretimine devam ederken çevresel kaygıları hafifletmek ve plastik kirliliğinin sorumluluğunu tüketiciye yüklemek amacıyla geri dönüşümü teşvik etti. Plastik üreten ana şirketler o dönemde geri dönüşümün ekonomik uygulanabilirliğinden şüphe duyuyordu ve ekonomik uygulanabilirlik hiçbir zaman gelişmedi. Plastik toplama ve geri dönüşüm, tüketici sonrası plastiklerin etkili bir şekilde yeniden kullanılması için temizlenmesi ve ayrıştırılmasında gereken çağdaş karmaşıklıktaki başarısızlıklar nedeniyle büyük ölçüde etkisizdir. Üretilen plastiğin çoğu yeniden kullanılmamış, ya çöp sahalarında tutulmuş ya da plastik kirliliği olarak çevrede kalmaya devam etmiştir. Plastik kirliliği, örneğin dünyanın tüm okyanuslarında çöp yığınları oluşturarak ve karasal ekosistemleri kirleterek dünyanın tüm büyük su kütlelerinde bulunabilir. Bugüne kadar atılan tüm plastiğin yaklaşık %14'ü yakılmış ve %10'undan daha azı geri dönüştürülmüştür. ⓘ
Gelişmiş ekonomilerde, plastiğin yaklaşık üçte biri ambalajlamada ve kabaca aynısı binalarda boru tesisatı, sıhhi tesisat veya vinil kaplama gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Diğer kullanım alanları arasında otomobiller (%20'ye kadar plastik), mobilya ve oyuncaklar yer almaktadır. Gelişmekte olan dünyada plastik uygulamaları farklılık gösterebilir; Hindistan'ın tüketiminin %42'si ambalajlamada kullanılmaktadır. Tıp alanında, polimer implantlar ve diğer tıbbi cihazlar en azından kısmen plastikten elde edilmektedir. Dünya genelinde kişi başına yılda yaklaşık 50 kg plastik üretilmekte ve üretim her on yılda bir iki katına çıkmaktadır. ⓘ
Dünyanın ilk tamamen sentetik plastiği, 1907 yılında New York'ta Leo Baekeland tarafından icat edilen ve "plastik" terimini bulan Bakalit'tir. Günümüzde ürün paketlemede yaygın olarak kullanılan polietilen ve sağlamlığı ve dayanıklılığı nedeniyle inşaat ve borularda kullanılan polivinil klorür (PVC) gibi düzinelerce farklı plastik türü üretilmektedir. "Polimer kimyasının babası" olarak adlandırılan Nobel ödüllü Hermann Staudinger ve "polimer fiziğinin babası" olarak bilinen Herman Mark da dahil olmak üzere birçok kimyager plastiklerin malzeme bilimine katkıda bulunmuştur. ⓘ
Plastik; karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve diğer organik ya da inorganik elementlerin oluşturduğu monomer adı verilen; basit yapıdaki moleküllü gruplardaki bağın koparılarak polimer adı verilen uzun ve zincirli bir yapıya dönüştürülmesi ile elde edilen malzemelere verilen isimdir. Plastik kelimesi, "şekillendirilebilen veya kalıplanabilen" anlamına gelen Yunanca πλαστικός (plastikos) ve "kalıplanmış" anlamına gelen πλαστός (plastos) kelimesinden türetilmiştir. ⓘ
Örneğin; Etilen bir monomerdir. Bu monomerden oluşturulan polietilen ise polimerdir. En çok kullanılan plastiklerin başında gelir. ⓘ
Tanımdan anlaşılacağı üzere plastikler doğada hazır bulunmaz, doğadaki elementlere insan tarafından müdahale edilmesi ile elde edilir.Elde edilmesi belli bir sıcaklık ve basınç altında, katalizör kullanılarak monomerlerin reaksiyona sokulması ile olur. Plastik ilk üretildiğinde toz, reçine veya granül hâlde olabilir. ⓘ
Etimoloji
Plastik kelimesi Yunanca "şekillendirilebilen veya kalıplanabilen" anlamına gelen πλαστικός (plastikos) kelimesinden ve "kalıplanmış" anlamına gelen πλαστός (plastos) kelimesinden türemiştir. İsim olarak bu kelime en yaygın olarak petrokimya türevli üretimin katı ürünlerini ifade eder. ⓘ
Plastisite ismi burada özellikle plastik üretiminde kullanılan malzemelerin deforme olabilirliğine atıfta bulunmaktadır. Plastisite, çeşitli şekillerde kalıplama, ekstrüzyon veya sıkıştırmaya izin verir: diğerleri arasında filmler, lifler, plakalar, tüpler, şişeler ve kutular. Plastisitenin, bu makalenin kapsamı dışında kalan malzeme biliminde, katı maddelerin biçimindeki geri dönüşü olmayan değişime atıfta bulunan teknik bir tanımı da vardır. ⓘ
Yapı
Plastiklerin çoğu organik polimerler içerir. Bu polimerlerin büyük çoğunluğu oksijen, nitrojen veya sülfür atomları eklenmiş veya eklenmemiş karbon atomları zincirlerinden oluşur. Bu zincirler, monomerlerden oluşan birçok tekrar eden birimden oluşur. Her bir polimer zinciri birkaç bin tekrar eden birimden oluşur. Omurga, zincirin ana yol üzerinde bulunan ve çok sayıda tekrar eden birimi birbirine bağlayan kısmıdır. Bir plastiğin özelliklerini özelleştirmek için, yan zincir adı verilen farklı moleküler gruplar bu omurgadan sarkar; bunlar genellikle monomerlerin polimer zincirini oluşturmak üzere birbirine bağlanmasından önce monomerlerden sarkar. Bu yan zincirlerin yapısı polimerin özelliklerini etkiler. ⓘ
Özellikler ve sınıflandırmalar
Plastikler genellikle polimerin omurgasının ve yan zincirlerinin kimyasal yapısına göre sınıflandırılır. Bu şekilde sınıflandırılan önemli gruplar arasında akrilikler, polyesterler, silikonlar, poliüretanlar ve halojenli plastikler yer almaktadır. Plastikler, sentezlerinde kullanılan yoğunlaştırma, poliaddisyon ve çapraz bağlama gibi kimyasal işlemlere göre sınıflandırılabilir. Ayrıca sertlik, yoğunluk, gerilme mukavemeti, termal direnç ve camsı geçiş sıcaklığı gibi fiziksel özelliklerine göre de sınıflandırılabilirler. Plastikler ayrıca organik çözücülere, oksidasyona ve iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma gibi çeşitli maddelere ve işlemlere karşı dirençlerine ve reaksiyonlarına göre sınıflandırılabilir. Plastiklerin diğer sınıflandırmaları, belirli bir amaç için üretim veya ürün tasarımıyla ilgili niteliklere dayanmaktadır. Örnekler arasında termoplastikler, termosetler, iletken polimerler, biyolojik olarak parçalanabilen plastikler, mühendislik plastikleri ve elastomerler bulunmaktadır. ⓘ
Termoplastikler ve termoset polimerler
Plastiklerin önemli bir sınıflandırması, onları yapmak için kullanılan kimyasal işlemlerin tersine çevrilebilir olup olmama derecesidir. ⓘ
Termoplastikler ısıtıldıklarında bileşimlerinde kimyasal değişime uğramazlar ve bu nedenle tekrar tekrar kalıplanabilirler. Örnekler arasında polietilen (PE), polipropilen (PP), polistiren (PS) ve polivinil klorür (PVC) bulunur. ⓘ
Termosetler veya termoset polimerler sadece bir kez eriyebilir ve şekil alabilir: katılaştıktan sonra katı kalırlar. Yeniden ısıtıldıklarında termosetler erimek yerine ayrışırlar. Termoset sürecinde, geri dönüşü olmayan bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. Kauçuğun vulkanizasyonu bu sürece bir örnektir. Sülfür varlığında ısıtılmadan önce doğal kauçuk (poliizopren) yapışkan, hafif akıcı bir malzemedir; vulkanizasyondan sonra ürün kuru ve serttir. ⓘ
Amorf plastikler ve kristal plastikler
Termosetler, polistiren ve metil metakrilat (PMMA) dahil olmak üzere birçok plastik tamamen amorftur (oldukça düzenli bir moleküler yapıya sahip değildir). Kristalin plastikler, yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE), polibütilen tereftalat (PBT) ve polieter eter keton (PEEK) gibi daha düzenli aralıklı atomlardan oluşan bir model sergiler. Bununla birlikte, bazı plastikler moleküler yapı olarak kısmen amorf ve kısmen kristaldir, bu da onlara hem bir erime noktası hem de bir veya daha fazla cam geçişi (yerelleştirilmiş moleküler esnekliğin derecesinin önemli ölçüde arttığı sıcaklık) verir. Bu yarı kristal plastikler arasında polietilen, polipropilen, polivinil klorür, poliamidler (naylonlar), polyesterler ve bazı poliüretanlar sayılabilir. ⓘ
İletken polimerler
Özünde İletken Polimerler (ICP) elektriği ileten organik polimerlerdir. Streç yönelimli poliasetilende 80 kS/cm'ye kadar iletkenlik elde edilmiş olsa da, çoğu metalinkine yaklaşmaz. Örneğin, bakır birkaç yüz kS/cm iletkenliğe sahiptir. ⓘ
Biyolojik olarak parçalanabilen plastikler ve biyoplastikler
Biyolojik olarak parçalanabilen plastikler
Biyolojik olarak parçalanabilen plastikler, güneş ışığına veya ultra-viyole radyasyona; suya veya neme; bakterilere; enzimlere veya rüzgar aşındırmasına maruz kaldığında bozunan (parçalanan) plastiklerdir. Balmumu kurtları ve un kurtları gibi böceklerin saldırısı da biyolojik bozunma biçimleri olarak düşünülebilir. Aerobik bozunma plastiğin yüzeyde açıkta kalmasını gerektirirken, anaerobik bozunma düzenli depolama veya kompostlama sistemlerinde etkili olacaktır. Bazı şirketler biyolojik bozunmayı arttırmak için biyolojik olarak bozunabilen katkı maddeleri üretmektedir. Bazı plastiklerin daha kolay bozunmasını sağlamak için dolgu maddesi olarak nişasta tozu eklenebilse de, bu tür bir işlem tam bir parçalanmaya yol açmaz. Bazı araştırmacılar, polihidroksi bütirat (PHB) gibi tamamen biyolojik olarak parçalanabilen plastikleri sentezlemek için genetik olarak bakteri mühendisliği yapmıştır; ancak bunlar 2021 itibariyle nispeten maliyetlidir. ⓘ
Biyoplastikler
Plastiklerin çoğu petrokimyasallardan üretilirken, biyoplastikler büyük ölçüde selüloz ve nişasta gibi yenilenebilir bitki materyallerinden üretilmektedir. Hem fosil yakıt rezervlerinin sınırlı olması hem de özellikle bu yakıtların yakılmasından kaynaklanan sera gazı seviyelerinin yükselmesi nedeniyle biyoplastiklerin geliştirilmesi büyüyen bir alandır. Biyo-bazlı plastikler için küresel üretim kapasitesinin yılda 327.000 ton olduğu tahmin edilmektedir. Buna karşılık, dünyanın önde gelen petrokimya türevi poliolefinleri olan polietilen (PE) ve polipropilenin (PP) küresel üretiminin 2015 yılında 150 milyon tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ
Plastik endüstrisi
Plastik endüstrisi, plastik ürünlerin küresel üretimini, birleştirilmesini, dönüştürülmesini ve satışını kapsamaktadır. Orta Doğu ve Rusya gerekli petrokimyasal hammaddelerin çoğunu üretmesine rağmen, plastik üretimi küresel olarak Doğu ve Batı'da yoğunlaşmıştır. Plastik endüstrisi çok sayıda şirketten oluşur ve birkaç sektöre ayrılabilir: ⓘ
Üretim
1950 ile 2017 yılları arasında 9,2 milyar ton plastik üretildiği tahmin edilmektedir ve bunun yarısından fazlası 2004 yılından bu yana üretilmiştir. Plastik endüstrisinin 1950'lerde doğuşundan bu yana küresel üretim muazzam bir artış göstererek 2015 yılında 381 milyon metrik tondan (katkı maddeleri hariç) 2021 yılında 400 milyon tona ulaşmıştır. 1950'lerden itibaren plastiklerin ambalaj, bina ve inşaat ile diğer sektörlerde kullanımında hızlı bir büyüme meydana gelmiştir. Plastik talebindeki küresel eğilimler devam ederse, 2050 yılına kadar yıllık küresel plastik üretiminin 1.100 milyon tonun üzerine çıkacağı tahmin edilmektedir. ⓘ
Plastikler kimya tesislerinde başlangıç maddelerinin (monomerler) polimerizasyonu yoluyla üretilir; bu maddeler neredeyse her zaman petrokimyasal niteliktedir. Bu tür tesisler normalde büyüktür ve görsel olarak petrol rafinerilerine benzerler, boru tesisatları boydan boya uzanır. Bu tesislerin büyüklüğü ölçek ekonomilerinden faydalanmalarını sağlar. Buna rağmen, plastik üretimi özellikle tekelleşmiş değildir ve yaklaşık 100 şirket küresel üretimin %90'ını gerçekleştirmektedir. Bu şirketler özel ve devlete ait işletmelerin bir karışımından oluşmaktadır. Tüm üretimin kabaca yarısı Doğu Asya'da gerçekleşmekte olup, Çin en büyük tek üreticidir. Başlıca uluslararası üreticiler şunlardır:
- Dow Chemical
- LyondellBasell
- Exxonmobil
- SABIC
- BASF
- Sibur
- Shin-Etsu Kimya
- Indorama Ventures
- Sinopec
- Braskem ⓘ
| Bölge | Küresel üretim |
|---|---|
| Çin | 31% |
| Japonya | 3% |
| Asya'nın geri kalanı | 17% |
| NAFTA | 19% |
| Latin Amerika | 4% |
| Avrupa | 16% |
| CIS | 3% |
| Orta Doğu ve Afrika | 7% |
Tarihsel olarak, Avrupa ve Kuzey Amerika küresel plastik üretimine hakim olmuştur. Ancak 2010 yılından bu yana Asya önemli bir üretici olarak ortaya çıkmıştır ve Çin 2020 yılında toplam plastik reçine üretiminin %31'ini gerçekleştirecektir. Plastik üretim hacmindeki bölgesel farklılıklar, kullanıcı talebi, fosil yakıt hammaddelerinin fiyatı ve petrokimya endüstrisine yapılan yatırımlardan kaynaklanmaktadır. Örneğin, 2010 yılından bu yana Amerika Birleşik Devletleri'nde hammadde maliyetlerinin düşük olması nedeniyle yeni plastik ve kimya tesislerine 200 milyar ABD dolarının üzerinde yatırım yapılmıştır. Avrupa Birliği'nde (AB) de, yılda 360 milyar Euro'dan fazla ciro ile 1,6 milyondan fazla kişiye istihdam sağlayan plastik endüstrisine büyük yatırımlar yapılmıştır. Çin'de 2016 yılında 15.000'den fazla plastik üretim şirketi vardı ve 366 milyar ABD dolarından fazla gelir elde ediyorlardı. ⓘ
2017 yılında küresel plastik pazarına termoplastikler - eritilip yeniden şekillendirilebilen polimerler - hakim olmuştur. Termoplastikler arasında polietilen (PE), polietilen tereftalat (PET), polipropilen (PP), polivinil klorür (PVC), polistiren (PS) ve sentetik elyaflar yer almaktadır ve bunlar birlikte tüm plastiklerin %86'sını temsil etmektedir. ⓘ
Bileşim
Plastik saf ve katkısız bir madde olarak satılmamakta, bunun yerine topluca katkı maddeleri olarak bilinen çeşitli kimyasallar ve diğer malzemelerle karıştırılmaktadır. Bunlar birleştirme aşamasında eklenir ve nihai ürünün ömrünü, işlenebilirliğini veya görünümünü iyileştirmeyi amaçlayan stabilizatörler, plastikleştiriciler ve boyalar gibi maddeleri içerir. Bazı durumlarda bu, yüksek etkili polistiren gibi bir polimer karışımı oluşturmak için farklı plastik türlerinin birlikte karıştırılmasını içerebilir. Büyük şirketler üretimden önce kendi bileşimlerini yapabilirler, ancak bazı üreticiler bunu üçüncü bir tarafa yaptırır. Bu işte uzmanlaşmış şirketler Bileşikçiler olarak bilinir. ⓘ
Termoset plastiğin bileşimi nispeten basittir; çünkü nihai formuna kürlenene kadar sıvı halde kalır. Ürünlerin çoğunu yapmak için kullanılan ısıyla yumuşayan malzemeler için, katkı maddelerini karıştırmak amacıyla plastiği eritmek gerekir. Bu, 150-320 °C (300-610 °F) arasında herhangi bir yere kadar ısıtmayı içerir. Erimiş plastik viskozdur ve laminer akış sergiler, bu da zayıf karışıma yol açar. Bu nedenle birleştirme işlemi, düzgün dağılmış bir ürün elde etmek için gerekli ısı ve karıştırmayı sağlayabilen ekstrüzyon ekipmanı kullanılarak yapılır. ⓘ
Çoğu katkı maddesinin konsantrasyonu genellikle oldukça düşüktür, ancak Masterbatch ürünleri oluşturmak için yüksek seviyeler eklenebilir. Bu ürünlerdeki katkı maddeleri konsantredir ancak yine de ana reçine içinde düzgün bir şekilde dağılır. Masterbatch granülleri daha ucuz dökme polimer ile karıştırılabilir ve homojen bir nihai ürün vermek için işleme sırasında katkı maddelerini serbest bırakacaktır. Bu, tamamen birleştirilmiş bir malzeme ile çalışmaktan daha ucuz olabilir ve özellikle renk eklenmesi için yaygındır. ⓘ
Dönüştürme
Mamul mal üreten şirketler dönüştürücü (bazen işleyici) olarak bilinir. Dünya çapında üretilen plastiklerin büyük çoğunluğu ısıyla yumuşatılır ve kalıplanabilmeleri için eriyene kadar ısıtılmaları gerekir. Daha sonra plastiği neredeyse her şekle sokabilen çeşitli ekstrüzyon ekipmanları mevcuttur. ⓘ
- Film üfleme - Plastik filmler (taşıma çantaları, tabakalar)
- Şişirme kalıplama - Büyük miktarlarda ince duvarlı içi boş nesneler (içecek şişeleri, oyuncaklar)
- Rotasyonel kalıplama - Kalın duvarlı içi boş nesneler (IBC tankları)
- Enjeksiyon kalıplama - Katı nesneler (telefon kılıfları, klavyeler)
- İplikçilik - Elyaf üretir (naylon, spandeks vb.) ⓘ
Termoset malzemeler için süreç biraz farklıdır, çünkü plastikler başlangıçta sıvıdır ve katı ürünler elde etmek için sertleştirilmeleri gerekir, ancak ekipmanın çoğu genel olarak benzerdir. ⓘ
En yaygın olarak üretilen plastik tüketici ürünleri arasında LDPE'den yapılan ambalajlar (örneğin torbalar, kaplar, gıda ambalaj filmi), HDPE'den yapılan kaplar (örneğin süt şişeleri, şampuan şişeleri, dondurma küvetleri) ve PET (örneğin su ve diğer içecekler için şişeler) yer almaktadır. Bu ürünler birlikte dünyadaki plastik kullanımının yaklaşık %36'sını oluşturmaktadır. Bunların çoğu (örneğin tek kullanımlık bardaklar, tabaklar, çatal bıçak takımları, paket servis kapları, taşıma poşetleri) sadece kısa bir süre, çoğu bir günden daha az bir süre için kullanılmaktadır. Plastiklerin yapı ve inşaat, tekstil, ulaşım ve elektrikli ekipmanlarda kullanımı da plastik pazarında önemli bir paya sahiptir. Bu tür amaçlar için kullanılan plastik ürünler genellikle daha uzun ömürlüdür. Yaklaşık beş yıldan (örneğin tekstil ve elektrikli ekipmanlar) 20 yıldan daha uzun bir süreye kadar (örneğin inşaat malzemeleri, endüstriyel makineler) kullanımda kalabilirler. ⓘ
Plastik tüketimi ülkeler ve toplumlar arasında farklılık göstermekle birlikte, plastiğin bir türü çoğu insanın hayatına girmiş durumdadır. Kuzey Amerika (yani Kuzey Amerika Serbest Ticaret Anlaşması veya NAFTA bölgesi) küresel plastik tüketiminin %21'ini oluştururken, onu Çin (%20) ve Batı Avrupa (%18) yakından takip etmektedir. Kuzey Amerika ve Avrupa'da kişi başına plastik tüketimi yüksektir (sırasıyla 94 kg ve 85 kg/kişi/yıl. Çin'de kişi başına tüketim daha düşüktür (58 kg/kişi/yıl), ancak büyük nüfusu nedeniyle ulusal tüketim yüksektir. ⓘ
Plastik türleri
Emtia plastikleri
Küresel üretimin yaklaşık %70'i emtia plastikleri olarak adlandırılan altı ana polimer türünde yoğunlaşmıştır. Diğer çoğu plastikten farklı olarak bunlar genellikle reçine tanımlama kodlarıyla (RIC) tanımlanabilmektedir:
Polietilen tereftalat (PET veya PETE)
Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE veya PE-HD)
Polivinil klorür (PVC veya V)
Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE veya PE-LD),
Polipropilen (PP)
Polistiren (PS) ⓘ
Poliüretanlar (PUR) ve PP&A elyaflar da genellikle ana emtia sınıfları olarak dahil edilir, ancak kimyasal olarak oldukça farklı gruplar oldukları için genellikle RIC'lerden yoksundurlar. Bu malzemelerin ucuz, çok yönlü ve kolay işlenebilir olması, onları günlük nesnelerin seri üretimi için tercih edilen seçenek haline getirmektedir. En büyük kullanım alanları ambalajlama olup, 2015 yılında küresel üretimin %36'sına denk gelen yaklaşık 146 milyon ton bu şekilde kullanılmıştır. Hakimiyetleri nedeniyle; zayıf biyolojik parçalanabilirliklerinden kaynaklanan kirlilik gibi plastiklerle yaygın olarak ilişkilendirilen özelliklerin ve sorunların çoğu, sonuçta emtia plastiklerine atfedilebilir. ⓘ
Emtia plastiklerinin ötesinde, birçoğu istisnai özelliklere sahip olan çok sayıda plastik mevcuttur. ⓘ
| Polimer | Üretim (Mt) | Tüm plastiklerin yüzdesi | Polimer tipi | Termal karakter |
|---|---|---|---|---|
| Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) | 64 | 15.7% | Poliolefin | Termoplastik |
| Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) | 52 | 12.8% | Poliolefin | Termoplastik |
| polipropilen (PP) | 68 | 16.7% | Poliolefin | Termoplastik |
| Polistiren (PS) | 25 | 6.1% | Doymamış poliolefin | Termoplastik |
| Polivinil klorür (PVC) | 38 | 9.3% | Halojenli | Termoplastik |
| Polietilen tereftalat (PET) | 33 | 8.1% | Yoğuşma | Termoplastik |
| Poliüretan (PUR) | 27 | 6.6% | Yoğuşma | Termoset |
| PP&A Elyaflar | 59 | 14.5% | Yoğuşma | Termoplastik |
| Diğerleri | 16 | 3.9% | Çeşitli | Değişir |
| Katkı maddeleri | 25 | 6.1% | - | - |
| Toplam | 407 | 100% | - | - |
Mühendislik plastikleri
Mühendislik plastikleri daha sağlamdır ve araç parçaları, yapı ve inşaat malzemeleri ve bazı makine parçaları gibi ürünlerin yapımında kullanılır. Bazı durumlarda farklı plastiklerin bir araya getirilmesiyle oluşturulan polimer karışımlarıdır (ABS, HIPS vb.). Mühendislik plastikleri araçlardaki metallerin yerini alarak ağırlıklarını azaltabilir ve %10'luk bir azalma yakıt verimliliğini %6-8 oranında artırır. Modern araçların hacminin yaklaşık %50'si plastikten yapılmıştır ancak bu, araç ağırlığının yalnızca %12-17'sini oluşturmaktadır. ⓘ
- Akrilonitril bütadien stiren (ABS): elektronik ekipman kasaları (örneğin bilgisayar monitörleri, yazıcılar, klavyeler) ve drenaj boruları
- Yüksek etkili polistiren (HIPS): buzdolabı astarları, gıda ambalajları ve otomat bardakları ⓘ
- Polikarbonat (PC): kompakt diskler, gözlükler, isyan kalkanları, güvenlik pencereleri, trafik ışıkları ve lensler
- Polikarbonat + akrilonitril bütadien stiren (PC + ABS): PC ve ABS karışımı, otomobil iç ve dış parçalarında ve cep telefonu gövdelerinde kullanılan daha güçlü bir plastik oluşturur
- Polietilen + akrilonitril bütadien stiren (PE + ABS): Düşük hizmet tipi kuru rulmanlarda kullanılan kaygan bir PE ve ABS karışımı ⓘ
- Polimetil metakrilat (PMMA) (akrilik): kontakt lensler (orijinal "sert" çeşit), camlar (bu formda en iyi dünya çapında çeşitli ticari isimleriyle bilinir; örneğin Perspex, Plexiglas ve Oroglas), floresan ışık difüzörleri ve araçlar için arka ışık kapakları. Ayrıca, diğer maddelerin kullanımıyla suda süspanse edildiğinde sanatsal ve ticari akrilik boyaların temelini oluşturur.
- Silikonlar (polisiloksanlar): esas olarak sızdırmazlık maddesi olarak kullanılan ısıya dayanıklı reçinelerdir, ancak aynı zamanda yüksek sıcaklıkta pişirme kapları için ve endüstriyel boyalar için baz reçine olarak da kullanılır
- Üre-formaldehit (UF): fenoliklere çok renkli bir alternatif olarak kullanılan aminoplastlardan biri: ahşap yapıştırıcısı (kontrplak, sunta, sunta için) ve elektrik anahtarı muhafazaları olarak kullanılır ⓘ
Yüksek performanslı plastikler
Yüksek performanslı plastikler genellikle pahalıdır ve kullanımları üstün özelliklerinden yararlanan özel uygulamalarla sınırlıdır. ⓘ
- Aramidler: En çok vücut zırhı yapımında kullanılmalarıyla bilinen bu ısıya dayanıklı ve güçlü sentetik elyaf sınıfı havacılık ve askeri uygulamalarda da kullanılır, Kevlar ve Nomex ve Twaron'u içerir.
- Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilenler
- Polietereterketon (PEEK): güçlü, kimyasal ve ısıya dayanıklı termoplastik; biyouyumluluğu tıbbi implant uygulamalarında ve havacılık kalıplarında kullanılmasına izin verir. En pahalı ticari polimerlerden biridir.
- Polieterimid (PEI) (Ultem): kristalleşmeyen, yüksek sıcaklıkta, kimyasal olarak stabil bir polimerdir
- Poliimid: Kapton bant gibi malzemelerde kullanılan yüksek sıcaklıkta bir plastik
- Polisülfon: membranlarda, filtrasyon ortamında, su ısıtıcı daldırma tüplerinde ve diğer yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan yüksek sıcaklıkta eritilerek işlenebilir reçine
- Politetrafloroetilen (PTFE) veya Teflon: kızartma tavaları, tesisatçı bandı ve su kaydırakları için yapışmaz yüzeylerde kullanılan ısıya dayanıklı, düşük sürtünmeli kaplamalar
- Poliamid-imid (PAI): Yüksek performanslı dişlilerde, anahtarlarda, şanzıman ve diğer otomotiv bileşenlerinde ve havacılık parçalarında yaygın olarak kullanılan yüksek performanslı mühendislik plastiği. ⓘ
Galeri
PET su şişesi
Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) sağlam kaplarda kullanılır; Şeffaf olanlar PET'ten yapılabilir
Tek kullanımlık giysiler; nonwoven HDPE kumaş
Plastik posta zarfları (hdpe)
Şeffaf plastik torbalar (gösterilen) düşük yoğunluklu polietilenden (LDPE) yapılmıştır; saplı şişirilmiş film alışveriş torbaları artık HDPE'den yapılmaktadır
LDPE'den yapılmış bir Ziploc torba
Polipropilenden yapılmış Kinder Joy kabuk
Bir polipropilen sandalye
Hdpe tabureler
Genişletilmiş polistiren köpük ("Thermocol")
Ekstrüde polistiren köpük ("Styrofoam")
LDPE'den yapılmış bir parça ambalaj köpüğü
Poliüretan köpükten yapılmış bir mutfak süngeri
Teflondan yapılmış yapışmaz pişirme kapları
iPhone 5c, polikarbonat yekpare gövdeye sahip bir akıllı telefon
Derin Monterey Bay Akvaryum tankı, su basıncına dayanacak kalınlıkta akrilik pencerelere sahiptir
PVC borular ⓘ
.jpg)
Uygulamalar
Plastikler için en büyük uygulama ambalaj malzemesi olmakla birlikte, inşaat (borular, oluklar, kapı ve pencereler), tekstil (gerilebilir kumaşlar, polar), tüketim malları (oyuncaklar, sofra takımları, diş fırçaları), ulaşım (farlar, tamponlar, gövde panelleri, kanat aynaları), elektronik (telefonlar, bilgisayarlar, televizyonlar) ve makine parçaları gibi çok çeşitli diğer sektörlerde de kullanılmaktadır. ⓘ
Sözdizim hatası
Katkı maddeleri
Katkı maddeleri, performanslarını veya görünümlerini değiştirmek için plastiklere karıştırılan kimyasallardır ve plastiklerin özelliklerini amaçlanan uygulamalara daha iyi uyacak şekilde değiştirmeyi mümkün kılar. Katkı maddeleri bu nedenle plastiğin bu kadar yaygın kullanılmasının nedenlerinden biridir. Plastikler polimer zincirlerinden oluşur. Plastik katkı maddesi olarak birçok farklı kimyasal kullanılmaktadır. Rastgele seçilen bir plastik ürün genellikle yaklaşık 20 katkı maddesi içerir. Katkı maddelerinin kimlikleri ve konsantrasyonları genellikle ürünlerin üzerinde listelenmez. ⓘ
AB'de 400'den fazla katkı maddesi yüksek hacimlerde kullanılmaktadır. Küresel bir pazar analizinde 5500 katkı maddesi bulunmuştur. En azından tüm plastikler, polimer bozulmasına uğramadan eritilerek işlenmelerine (kalıplanmalarına) izin veren bazı polimer stabilizatörleri içerir. Diğer katkı maddeleri isteğe bağlıdır ve gerektiğinde eklenebilir, yüklemeler uygulamalar arasında önemli ölçüde değişir. Plastiklerde bulunan katkı maddelerinin miktarı, katkı maddelerinin işlevine bağlı olarak değişir. Örneğin, polivinil klorürdeki (PVC) katkı maddeleri toplam hacmin %80'ine kadarını oluşturabilir. Katkısız saf plastik (yalın reçine) birincil üreticiler tarafından bile asla satılmaz. ⓘ
Sızdırma
Katkı maddeleri polimerlere zayıf bir şekilde bağlanabilir veya polimer matrisi içinde reaksiyona girebilir. Katkı maddeleri plastiğe karıştırılsa da kimyasal olarak ondan ayrı kalır ve normal kullanım sırasında, çöplüklerde veya çevreye uygunsuz şekilde atıldıktan sonra kademeli olarak geri sızabilir. Katkı maddeleri ayrıca başka toksik moleküller oluşturmak üzere bozunabilir. Plastiğin mikroplastikler ve nanoplastikler halinde parçalanması, kimyasal katkı maddelerinin kullanım noktasından çok uzaklara taşınmasına izin verebilir. Serbest bırakıldıktan sonra, bazı katkı maddeleri ve türevleri çevrede kalıcı olabilir ve organizmalarda biyolojik olarak birikebilir. İnsan sağlığı ve biyota üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (US EPA) tarafından yakın zamanda yapılan bir incelemede, plastik ambalajlarla potansiyel olarak ilişkili 3.377 ve muhtemelen ilişkili 906 kimyasaldan 68'inin ECHA tarafından "insan sağlığına zararları en yüksek" ve 68'inin "çevresel zararları en yüksek" olarak sıralandığı ortaya çıkmıştır. ⓘ
Geri dönüşüm
Katkı maddeleri plastiklerin özelliklerini değiştirdiğinden, geri dönüşüm sırasında dikkate alınmaları gerekir. Halihazırda geri dönüşümün neredeyse tamamı kullanılmış plastiğin yeniden eritilmesi ve yeni ürünlere dönüştürülmesi yoluyla gerçekleştirilmektedir. Katkı maddeleri, geri dönüştürülmüş ürünlerden çıkarılmaları zor olduğu için risk oluşturmaktadır. Plastik ürünler geri dönüştürüldüğünde, katkı maddelerinin yeni ürünlere entegre edilmesi kuvvetle muhtemeldir. Atık plastik, hepsi aynı polimer türünden olsa bile, farklı tür ve miktarlarda katkı maddeleri içerecektir. Bunların bir araya getirilmesi, tutarsız özelliklere sahip bir malzeme ortaya çıkarabilir ve bu da endüstri için cazip olmayabilir. Örneğin, farklı renkteki plastiklerin farklı plastik renklendiricilerle karıştırılması renksiz veya kahverengi bir malzeme üretebilir ve bu nedenle plastik genellikle geri dönüştürülmeden önce hem polimer türüne hem de rengine göre ayrılır. ⓘ
Değer zinciri boyunca şeffaflığın ve raporlamanın olmaması, genellikle nihai ürünlerin kimyasal profiline ilişkin bilgi eksikliğine neden olmaktadır. Örneğin, bromlu alev geciktiriciler içeren ürünler yeni plastik ürünlere dahil edilmiştir. Alev geciktiriciler, elektronik ve elektrikli ekipmanlarda, tekstil ürünlerinde, mobilyalarda ve inşaat malzemelerinde kullanılan ve gıda ambalajlarında veya çocuk bakım ürünlerinde bulunmaması gereken bir grup kimyasaldır. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, bromlu alev geciktiriciler içeren geri dönüştürülmüş plastik elektronik atıklardan yapılan oyuncaklarda kasıtsız kirletici olarak bromlu dioksinler bulunmuştur. Bromlu dioksinlerin klorlu dioksinlerinkine benzer toksisite sergilediği bulunmuştur. Olumsuz gelişimsel etkilere ve sinir sistemi üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilirler ve endokrin sistem mekanizmalarına müdahale edebilirler. ⓘ
Sağlık etkileri
Plastiklerle ilgili tartışmaların çoğu aslında katkı maddeleriyle ilgilidir, çünkü bazı bileşikler kalıcı, biyolojik olarak biriken ve potansiyel olarak zararlı olabilir. Artık yasaklanmış olan alev geciktiriciler OctaBDE ve PentaBDE bunun bir örneğiyken, ftalatların sağlık üzerindeki etkileri kamuoyunda süregelen bir endişe kaynağıdır. Katkı maddeleri atıkların yakılması durumunda da sorun yaratabilir, özellikle de yakma işlemi kontrolsüzse veya gelişmekte olan birçok ülkede yaygın olduğu gibi düşük teknolojili yakma fırınlarında gerçekleştiriliyorsa. Eksik yanma, asit gazları ve dioksinler gibi kalıcı organik kirleticiler (KOK'lar) içerebilen kül gibi tehlikeli maddelerin emisyonuna neden olabilir. ⓘ
İnsanlar ve/veya çevre için tehlikeli olarak tanımlanan bir dizi katkı maddesi uluslararası düzeyde düzenlenmektedir. Kalıcı Organik Kirleticilere (KOK) ilişkin Stockholm Sözleşmesi, insan sağlığını ve çevreyi, çevrede uzun süre bozulmadan kalan, coğrafi olarak geniş bir alana yayılan, insanların ve vahşi yaşamın yağ dokusunda biriken ve insan sağlığı veya çevre üzerinde zararlı etkileri olan kimyasallardan korumaya yönelik küresel bir anlaşmadır. ⓘ
Daha önce plastik üretiminde kullanılan kadmiyum, krom, kurşun ve cıva (Minamata Cıva Sözleşmesi kapsamında düzenlenmiştir) gibi zararlı olduğu kanıtlanmış diğer katkı maddeleri birçok ülkede yasaklanmıştır. Ancak bu maddeler gıda ambalajları da dahil olmak üzere bazı plastik ambalajlarda hala rutin olarak bulunmaktadır. Bisfenol A (BPA) katkı maddesinin plastik bebek biberonlarında kullanımı dünyanın birçok yerinde yasaklanmıştır, ancak bazı düşük gelirli ülkelerde kısıtlanmamıştır. ⓘ
Katkı maddesi türleri
| Katkı maddesi türü | Mevcut olduğunda tipik konsantrasyon (%) | Açıklama | Örnek bileşikler | Yorum | Küresel katkı maddesi üretiminin payı (ağırlığa göre) ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|
| Plastikleştiriciler | 10–70 | Plastikler kırılgan olabilir, biraz plastikleştirici eklemek onları daha dayanıklı hale getirir, çok eklemek ise esnekleştirir | Ftalatlar baskın sınıftır, daha güvenli alternatifler arasında adipat esterleri (DEHA, DOA) ve sitrat esterleri (ATBC ve TEC) bulunur | Dünya üretiminin %80-90'ı PVC'de, geri kalanının büyük bir kısmı da selüloz asetatta kullanılmaktadır. Çoğu ürün için yüklemeler %10-35 arasındadır, plastisoller için yüksek yüklemeler kullanılır | 34% |
| Alev geciktiriciler | 1-30 | Petrokimyasallar olan plastiklerin çoğu kolayca yanar, alev geciktiriciler bunu önleyebilir | Bromlu alev geciktiriciler, klorlu parafinler | Klorlu olmayan organofosfatlar ekolojik olarak daha güvenlidir, ancak genellikle daha az etkilidir | 13% |
| Isı stabilizatörleri | 0.3-5 | Isıya bağlı bozulmayı önler | Geleneksel olarak kurşun, kadmiyum ve kalay türevleri. Daha güvenli modern alternatifler arasında çeşitli sinerjistlerle birlikte baryum/çinko karışımları ve kalsiyum stearat bulunmaktadır | Neredeyse sadece PVC'de kullanılır. | 5% |
| Dolgu maddeleri | 0-50 | Görünümü ve mekanik özellikleri değiştirir, fiyatı düşürebilir | Kalsiyum karbonat "tebeşir", talk, cam boncuklar, karbon siyahı. Ayrıca karbon fiber gibi takviye dolgu maddeleri | Çoğu opak plastik dolgu maddesi içerir. Yüksek seviyeler UV ışınlarına karşı da koruma sağlayabilir. | 28% |
| Darbe değiştiriciler | 10-40 | Geliştirilmiş tokluk ve hasara karşı direnç | Tipik olarak başka bir elastomerik polimer, örneğin kauçuklar, stiren kopolimerleri | PVC için klorlanmış polietilen kullanılır | 5% |
| Antioksidanlar | 0.05–3 | İşleme sırasında bozulmaya karşı korur | Fenoller, fosfit esterleri, bazı tiyoeterler | En yaygın kullanılan katkı maddesi türüdür, tüm plastikler bir çeşit polimer stabilizatör içerir | 6% |
| Renklendiriciler | 0.001-10 | Renk verir | Çok sayıda boya veya pigment | 2% | |
| Yağlayıcılar | 0.1-3 | Plastiğin kalıplanmasına yardımcı olur, işleme yardımcıları (veya akış yardımcıları), ayırıcı maddeler, kayma katkıları içerir | Parafin mumu, mum esterleri, metal stearatlar (örn. çinko stearat), uzun zincirli yağ asidi amidleri (oleamid, erukamid) | 2% | |
| Işık dengeleyiciler | 0.05–3 | UV hasarına karşı korur | HALS, UV engelleyiciler ve söndürücüler | Normalde sadece dış mekan kullanımı için tasarlanmış ürünler için kullanılır | 1% |
| Diğer | Çeşitli | Antimikrobiyaller, antistatikler, şişirici maddeler, çekirdekleştirici maddeler | 4% |
Toksisite
Saf plastikler sudaki çözünmezlikleri nedeniyle düşük toksisiteye sahiptir ve büyük bir moleküler ağırlığa sahip oldukları için biyokimyasal olarak inerttirler. Ancak plastik ürünler, bazıları toksik olabilen çeşitli katkı maddeleri içerir. Örneğin, adipatlar ve ftalatlar gibi plastikleştiriciler genellikle PVC gibi kırılgan plastiklere gıda ambalajlarında, oyuncaklarda ve diğer birçok üründe kullanılmak üzere yeterince esnek hale getirmek için eklenir. Bu bileşiklerin izleri üründen dışarı sızabilir. Bu tür sızıntıların etkilerine ilişkin endişeler nedeniyle AB, bazı uygulamalarda DEHP (di-2-etilheksil ftalat) ve diğer ftalatların kullanımını kısıtlamıştır ve ABD, Tüketici Ürün Güvenliği İyileştirme Yasası ile DEHP, DPB, BBP, DINP, DIDP ve DnOP'un çocuk oyuncakları ve çocuk bakım eşyalarında kullanımını sınırlandırmıştır. Polistiren gıda kaplarından sızan bazı bileşiklerin hormon fonksiyonlarına müdahale ettiği ve insan kanserojenlerinden (kansere neden olan maddeler) şüphelenildiği öne sürülmüştür. Potansiyel endişe kaynağı olan diğer kimyasallar arasında alkilfenoller bulunmaktadır. ⓘ
Bitmiş bir plastik toksik olmayabilirken, ana polimerlerinin üretiminde kullanılan monomerler toksik olabilir. Bazı durumlarda, uygun işlem uygulanmadığı takdirde bu kimyasalların küçük miktarları üründe hapsolmuş halde kalabilir. Örneğin, Dünya Sağlık Örgütü'nün Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı (IARC) PVC'nin öncüsü olan vinil klorürü insan kanserojeni olarak kabul etmiştir. ⓘ
Bisfenol A (BPA)
Bazı plastik ürünler östrojenik aktiviteye sahip kimyasallara dönüşür. Polikarbonatların birincil yapı taşı olan bisfenol A (BPA), gıdalara sızabilen östrojen benzeri bir endokrin bozucudur. Environmental Health Perspectives'de yer alan bir araştırma, teneke kutuların, diş dolgularının ve polikarbonat şişelerin astarından sızan BPA'nın laboratuvar hayvanlarının yavrularının vücut ağırlığını artırabildiğini ortaya koymuştur. Daha yeni bir hayvan çalışması, BPA'ya düşük düzeyde maruz kalmanın bile insülin direncine yol açtığını, bunun da iltihaplanma ve kalp hastalığına yol açabileceğini göstermektedir. Ocak 2010 itibariyle Los Angeles Times, ABD Gıda ve İlaç Dairesi'nin (FDA) BPA'nın kanserle olan bağlantısına dair göstergeleri araştırmak için 30 milyon dolar harcadığını bildirmiştir. PVC bazlı plastik ambalajlarda bulunan Bis(2-etilheksil) adipat da yeni araba kokusunda bulunan uçucu organik bileşikler gibi endişe kaynağıdır. AB, oyuncaklarda ftalat kullanımını kalıcı olarak yasaklamıştır. ABD hükümeti 2009 yılında plastikte yaygın olarak kullanılan belirli ftalat türlerini yasaklamıştır. ⓘ
Çevresel etkiler
Çoğu plastiğin kimyasal yapısı onları dayanıklı hale getirdiğinden, birçok doğal bozunma sürecine karşı dirençlidirler. Kehribar gibi yapısal olarak benzer doğal malzemelerin kanıtlanmış kalıcılığı göz önüne alındığında, bu malzemelerin çoğu yüzyıllar veya daha uzun süre varlığını sürdürebilir. ⓘ
Son yüzyılda ne kadar plastik atık üretildiğine dair farklı tahminler vardır. Bir tahmine göre, 1950'lerden bu yana bir milyar ton plastik atık atılmıştır. Diğer tahminlere göre ise insan üretimi toplam 8.3 milyar ton plastiktir ve bunun 6.3 milyar tonu atıktır, sadece %9'u geri dönüştürülebilmektedir. ⓘ
Bu atığın %81'inin polimer reçine, %13'ünün polimer lifler ve %32'sinin katkı maddelerinden oluştuğu tahmin edilmektedir. 2018 yılında 343 milyon tondan fazla plastik atık üretilmiş olup, bunun %90'ı tüketici sonrası plastik atıklardan (endüstriyel, tarımsal, ticari ve belediye plastik atıkları) oluşmaktadır. Geri kalanı ise reçine üretimi ve plastik ürünlerin imalatından kaynaklanan tüketici öncesi atıklardı (örneğin uygun olmayan renk, sertlik veya işleme özellikleri nedeniyle reddedilen malzemeler). ⓘ
Ocean Conservancy, Çin, Endonezya, Filipinler, Tayland ve Vietnam'ın denize diğer tüm ülkelerin toplamından daha fazla plastik attığını bildirmiştir. Yangtze, Indus, Yellow, Hai, Nile, Ganges, Pearl, Amur, Niger ve Mekong nehirleri "küresel [plastik] yükünün %88 ila %95'ini denize taşımaktadır." ⓘ
Gıda zincirinde plastiklerin, özellikle de mikroplastiklerin varlığı giderek artmaktadır. Mikroplastikler 1960'larda deniz kuşlarının bağırsaklarında gözlemlenmiş ve o zamandan beri artan konsantrasyonlarda bulunmuştur. Plastiklerin gıda zincirindeki uzun vadeli etkileri tam olarak anlaşılamamıştır. 2009 yılında, tahminler bölgelere göre değişmekle birlikte, modern atıkların %10'unun plastik olduğu tahmin edilmektedir. Bu arada, deniz alanlarındaki çöplerin %50 ila %80'i plastiktir. Plastik genellikle tarımda kullanılır. Toprakta okyanuslardakinden daha fazla plastik bulunmaktadır. Plastiğin çevredeki varlığı ekosistemlere ve insan sağlığına zarar vermektedir. ⓘ
Çevresel etkilere ilişkin araştırmalar genellikle bertaraf aşamasına odaklanmıştır. Ancak plastik üretimi de önemli çevresel, sağlık ve sosyoekonomik etkilerden sorumludur. ⓘ
Montreal Protokolü öncesinde CFC'ler, üretimi ozon tabakasının incelmesine katkıda bulunan plastik polistiren üretiminde yaygın olarak kullanılmaktaydı. ⓘ
Plastiklerin çevresel etkilerini azaltmaya yönelik çabalar, plastik üretiminin ve kullanımının azaltılmasını, atık ve geri dönüşüm politikalarını ve sürdürülebilir ambalajlama gibi plastiklere alternatiflerin proaktif bir şekilde geliştirilmesini ve uygulanmasını içerebilir. ⓘ
Plastiklerin ayrışması
Plastikler, en önemlisi genellikle foto-oksidasyon olan çeşitli süreçlerle bozunur. Kimyasal yapıları akıbetlerini belirler. Polimerlerin denizde bozunması, tuzlu ortam ve denizin soğutma etkisinin bir sonucu olarak çok daha uzun sürer ve bu da plastik enkazın belirli ortamlarda kalıcı olmasına katkıda bulunur. Ancak son çalışmalar, okyanustaki plastiklerin güneşe, yağmura ve diğer çevresel koşullara maruz kalması nedeniyle daha önce düşünülenden daha hızlı ayrıştığını ve bisfenol A gibi zehirli kimyasalların açığa çıkmasına neden olduğunu göstermiştir. Marine Conservancy çeşitli plastik ürünlerin ayrışma oranlarını tahmin etmiştir: Köpük plastik bir bardağın 50 yıl, plastik bir içecek tutacağının 400 yıl, tek kullanımlık bir bebek bezinin 450 yıl ve olta ipinin 600 yılda bozunacağı tahmin edilmektedir. ⓘ
Plastikleri parçalayabilen mikrobiyal türler bilim tarafından bilinmektedir ve bunlardan bazıları belirli plastik atık sınıflarının bertarafı için potansiyel olarak yararlıdır.
- 1975 yılında, bir naylon fabrikasının atık sularını içeren havuzları inceleyen Japon bilim insanlarından oluşan bir ekip, 6-aminohekzanoatın doğrusal dimeri gibi naylon 6 üretiminin belirli yan ürünlerini sindiren bir Flavobacterium türü keşfetti. Naylon 4 (polibutirolaktam), çamurda bulunan Pseudomonas sp. türünün ND-10 ve ND-11 iplikleri tarafından parçalanabilir ve yan ürün olarak GABA (γ-aminobütirik asit) ortaya çıkar.
- Ekvador mantarı Pestalotiopsis'in iki türü de dahil olmak üzere çeşitli toprak mantarı türleri poliüretanı tüketebilir. Poliüretanı hem aerobik hem de anaerobik olarak (çöp sahalarının dibinde olduğu gibi) tüketebilirler.
- Metanojenik mikrobiyal konsorsiyumlar stireni bir karbon kaynağı olarak kullanarak bozarlar. Pseudomonas putida stiren yağını çeşitli biyolojik olarak parçalanabilir plastiklere/biyolojik olarak parçalanabilir polihidroksialkanoatlara dönüştürebilir.
- Nişasta ile karıştırılmış toprak örneklerinden izole edilen mikrobiyal toplulukların polipropileni parçalayabildiği gösterilmiştir.
- Aspergillus fumigatus mantarı plastikleştirilmiş PVC'yi etkili bir şekilde parçalamaktadır. Phanerochaete chrysosporium mineral tuz agarında PVC üzerinde yetiştirilmiştir. P. chrysosporium, Lentinus tigrinus, A. niger ve A. sydowii de PVC'yi etkili bir şekilde bozabilir.
- Genellikle Bakalit olarak bilinen fenol-formaldehit, beyaz çürükçül mantar P. chrysosporium tarafından parçalanır.
- Acinetobacter'in düşük molekül ağırlıklı polietilen oligomerleri kısmen parçaladığı bulunmuştur. Pseudomonas fluorescens ve Sphingomonas birlikte kullanıldığında, üç aydan kısa bir sürede plastik poşetlerin ağırlığının %40'ından fazlasını parçalayabilir. Termofilik bakteri Brevibacillus borstelensis (suş 707) bir toprak örneğinden izole edilmiş ve 50°C'de inkübe edildiğinde düşük yoğunluklu polietileni tek karbon kaynağı olarak kullanabildiği görülmüştür. Plastiğin ultraviyole radyasyona önceden maruz bırakılması kimyasal bağları koparmış ve biyolojik bozunmaya yardımcı olmuştur; UV'ye maruz kalma süresi uzadıkça bozunma daha da artmıştır.
- Uzay istasyonlarında kauçuğu sindirilebilir bir forma dönüştüren tehlikeli küfler bulunmuştur.
- Müzelerdeki ve arkeolojik alanlardaki sentetik polimer eserler üzerinde büyüyen çeşitli maya, bakteri, yosun ve liken türleri bulunmuştur.
- Sargasso Denizi'nin plastikle kirlenmiş sularında, çeşitli plastik türlerini tüketen bakteriler bulunmuştur; ancak bu bakterilerin zehirleri deniz mikrobiyal ekosistemine salmak yerine ne ölçüde etkili bir şekilde temizledikleri bilinmemektedir.
- Çöp sahalarında da plastik yiyen mikroplar bulunmuştur.
- Nocardia bir esteraz enzimi ile PET'i parçalayabilir.
- Belize'de bulunan Geotrichum candidum mantarının CD'lerde bulunan polikarbonat plastiği tükettiği tespit edilmiştir.
- Futuro evleri fiberglas takviyeli polyesterlerden, polyester-poliüretandan ve PMMA'dan yapılmaktadır. Böyle bir evin Cyanobacteria ve Archaea tarafından zararlı bir şekilde parçalandığı tespit edilmiştir. ⓘ
İklim değişikliği
Bir rapora göre plastik, 2019 yılında atmosfere 850 milyon ton karbondioksite (CO2) eşdeğer sera gazı katkısında bulundu. Emisyonlar 2030 yılına kadar 1,34 milyar tona çıkabilir. 2050 yılına kadar plastik, dünyanın kalan karbon bütçesinin %14'ü kadar, 56 milyar ton sera gazı emisyonu yayabilir. ⓘ
Plastiklerin küresel ısınma üzerindeki etkisi karışıktır. Plastikler genellikle petrolden yapılır, bu nedenle plastik üretimi daha fazla emisyon yaratır. Bununla birlikte, cam veya metale kıyasla plastiğin hafifliği ve dayanıklılığı nedeniyle, plastik enerji tüketimini azaltabilir. Örneğin, içeceklerin cam veya metal yerine PET plastikle paketlenmesinin nakliye enerjisinde %52 tasarruf sağladığı tahmin edilmektedir. ⓘ
Plastik üretimi
Ham petrolden plastik üretimi için 7,9 ila 13,7 kWh/lb gerekmektedir (ABD'deki elektrik santrallerinin ortalama verimliliği olan %35 dikkate alındığında). Modern elektronik ekipmanlar için silikon ve yarı iletkenlerin üretimi daha da fazla enerji tüketmektedir: silikon için 29,2 ila 29,8 kWh/lb ve yarı iletkenler için yaklaşık 381 kWh/lb. Bu, diğer birçok malzemeyi üretmek için gereken enerjiden çok daha yüksektir. Örneğin, demir (demir cevherinden) üretmek için 2,5-3,2 kWh/lb enerji gerekir; cam (kumdan vb.) 2,3-4,4 kWh/lb; çelik (demirden) 2,5-6,4 kWh/lb; ve kağıt (keresteden) 3,2-6,4 kWh/lb. ⓘ
Plastiklerin yakılması
Seçici ek ısıtma ile gerçekleştirilen, iki saniye boyunca 850°C'nin üzerinde kontrollü yüksek sıcaklıkta yakma, yanan plastikten kaynaklanan toksik dioksinleri ve furanları parçalar ve kentsel katı atık yakmada yaygın olarak kullanılır. Evsel katı atık yakma tesisleri normalde kirleticileri daha da azaltmak için baca gazı arıtımı da içerir. Bu gereklidir çünkü plastiğin kontrolsüz yakılması kanserojen (kansere neden olan kimyasal) olan poliklorlu dibenzo-p-dioksinler üretir. Sorun, atık akışının ısı içeriği değiştiği için ortaya çıkmaktadır. Plastiğin açık havada yakılması daha düşük sıcaklıklarda gerçekleşir ve normalde bu tür zehirli dumanlar açığa çıkarır. ⓘ
Pirolitik bertaraf
Plastikler hidrojen ve karbon içerdiği için pirolize edilerek hidrokarbon yakıtlara dönüştürülebilir. Bir kilogram atık plastik yaklaşık bir litre hidrokarbon üretir. ⓘ
Tarihçe
Plastiklerin gelişimi, doğal plastik malzemelerin kullanımından (örneğin sakızlar ve gomalak) bu malzemelerin kimyasal modifikasyonuna (örneğin doğal kauçuk, selüloz, kolajen ve süt proteinleri) ve son olarak da tamamen sentetik plastiklere (örneğin bakalit, epoksi ve PVC) doğru evrilmiştir. İlk plastikler, organik polimerler olan yumurta ve kan proteinleri gibi biyolojik olarak türetilmiş malzemelerdi. MÖ 1600 civarında Mezoamerikalılar toplar, bantlar ve figürinler için doğal kauçuk kullanmışlardır. İşlenmiş sığır boynuzları Orta Çağ'da fenerler için pencere olarak kullanılmıştır. Boynuzların özelliklerini taklit eden malzemeler, süt proteinlerinin kül suyu ile muamele edilmesiyle geliştirilmiştir. On dokuzuncu yüzyılda, Sanayi Devrimi sırasında kimya geliştikçe, birçok malzeme rapor edildi. Charles Goodyear'ın 1839'da doğal kauçuğu sertleştirmek için vulkanizasyonu keşfetmesiyle plastiklerin gelişimi hızlandı. ⓘ
Alexander Parkes tarafından 1855 yılında icat edilen ve ertesi yıl patenti alınan Parkesine, insan yapımı ilk plastik olarak kabul edilir. Çözücü olarak nitrik asit ile muamele edilen selülozdan (bitki hücre duvarlarının ana bileşeni) üretilmiştir. İşlemin çıktısı (genellikle selüloz nitrat veya piroksilin olarak bilinir) alkolde çözülebilir ve ısıtıldığında kalıplanabilen şeffaf ve elastik bir malzemeye sertleştirilebilir. Ürüne pigmentler eklenerek fildişine benzemesi sağlanabiliyordu. Parkesine, Londra'daki 1862 Uluslararası Sergisinde tanıtıldı ve Parkes'e bronz madalya kazandırdı. ⓘ
1893 yılında Fransız kimyager Auguste Trillat, kazeini (süt proteinleri) formaldehit içine daldırarak çözünmez hale getirmenin yolunu keşfetti ve galalit olarak pazarlanan malzemeyi üretti. 1897'de Almanya'nın Hannover kentinde yaşayan toplu baskı makinesi sahibi Wilhelm Krische, kara tahtalara alternatif bir ürün geliştirmekle görevlendirildi. Kazeinden yapılan boynuz benzeri plastik, Avusturyalı kimyager (Friedrich) Adolph Spitteler (1846-1940) ile işbirliği içinde geliştirildi. Amaçlanan kullanım için uygun olmasa da, başka kullanım alanları da keşfedilecekti. ⓘ
Dünyanın ilk tamamen sentetik plastiği, plastik terimini icat eden Leo Baekeland tarafından 1907 yılında New York'ta icat edilen Bakalit'tir. "Polimer kimyasının babası" olarak adlandırılan Nobel ödüllü Hermann Staudinger ve "polimer fiziğinin babası" olarak bilinen Herman Mark da dahil olmak üzere birçok kimyager plastik malzeme bilimine katkıda bulunmuştur. ⓘ
Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra kimyadaki gelişmeler, 1940'larda ve 1950'lerde başlayan seri üretimle birlikte yeni plastik formlarında bir patlamaya yol açtı. Yeni polimer dalgasının ilk örnekleri arasında polistiren (ilk olarak 1930'larda BASF tarafından üretildi) ve polivinil klorür (ilk olarak 1872'de yaratıldı ancak ticari olarak 1920'lerin sonunda üretildi) vardı. 1923 yılında Durite Plastics, Inc. fenol-furfural reçinelerinin ilk üreticisi oldu. 1933 yılında polietilen, Imperial Chemical Industries (ICI) araştırmacıları Reginald Gibson ve Eric Fawcett tarafından keşfedildi. ⓘ
Polietilen tereftalatın keşfi 1941'de İngiltere'deki Calico Printers' Association çalışanlarına atfedilir; ABD için DuPont'a ve bunun dışında ICI'ye lisanslandı ve birçok durumda camın yerine geçmeye uygun birkaç plastikten biri olarak Avrupa'da şişeler için yaygın kullanıma yol açtı. 1954 yılında Giulio Natta tarafından polipropilen keşfedildi ve 1957 yılında üretilmeye başlandı. Yine 1954 yılında Dow Chemical tarafından genleştirilmiş polistiren (bina yalıtımı, ambalaj ve bardaklar için kullanılır) icat edilmiştir. ⓘ
Türevleri
Plastikler temel olarak 3 ana grup altında toplanmaktadır. Bunlar; ⓘ
- Termoplastik
- Termoset
- Elastomer ⓘ
Bu plastik türlerinin yanı sıra günümüzde artan plastik kirliliği, yasal yükümlülüklerde yapılan değişiklikler ve toplumsal çevre bilincindeki artış sebebiyle, doğada güneş ışığı ve mikroorganizmalar yardımıyla parçalanabilen Biyobozunur plastik türevleride üretilmeye başlanmıştır. ⓘ
Günümüzde plastikler genellikle, ham petrolün işlenmesi sonucu arta kalan malzemelerden üretilmektedir. Yapılan araştırmalara göre yeryüzündeki petrolün sadece %4'lük bir kısmı plastik üretimi için kullanılmaktadır. ⓘ
Plastik, diğer ham maddelerle karşılaştırıldığında daha ucuz ve ürün imalatının hızlı ve kolay olması sebebiyle sıklıkla tercih edilmektedir. En başta ambalaj sektörü olmak üzere beyaz eşya, otomotiv, yapı, elektronik ve medikal gibi pek çok sektörde kullanılmaktadır. ⓘ
Pek çok sektörde kullanılıyor olması beraberinde büyük bir üretim hacmi gereksinimi de getirmektedir. Bu gereksinim genellikle Plastik enjeksiyon prosesi ile yapılan üretimle karşılanmaktadır. ⓘ
Yaygın olarak kullanılan plastik türleri
- Polietilen (Polyethylene) (PE): Geniş bir kullanım alanı vardır.
- Polipropilen (Polypropylene) (PP): Yaygın kullanılan plastiklerdendir. Otomobil yan sanayinde, bahçe mobilyalarında vb. yerlerde kullanılır.
- Polistiren (Polystyrene) (PS): Paketleme, elektronik ve beyaz eşyaların plastik kısımları vb. kullanım alanları vardır.
- Polietilen tereftalat (Polyethylene terephthalate) (PET veya PETE): PET, polyester ailesindeki en yaygın polimerdir. Pet şişe ismi bu malzemeden gelmektedir. Yüksek mukavemet özelliğinden dolayı sentetik kumaşlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Polyamid (Polyamide) (PA) (Nylon): Fiber, diş fırçası kılları, misina vb. kullanım alanları vardır.
- Polivinil klorür (Polyvinyl chloride) (PVC): Boru, profil vb. imalatında kullanılır.
- Polikarbonat (Polycarbonate) (PC): CD, gözlük vb. imalatında kullanılır. Alevi iletmeme ve kendini söndürme özelliğine sahiptir.
- Akrilonitril bütadien stiren (Acrylonitrile butadiene styrene) (ABS): Elektronik aletlerin plastik aksamında yaygın olarak kullanılır.
- Poliviniliden klorür (Polyvinylidene chloride) (PVDC) (Saran): Yiyecek paketlemede kullanılır. ⓘ
Konu ile ilgili sivil toplum örgütleri ve kuruluşlar
- Plastik Sanayicileri Araştırma Geliştirme ve Eğitim Vakfı - PAGEV 16 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Plastik Sanayicileri Derneği - PAGDER 19 Aralık 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Plastik Sanayicileri Federasyonu - PLASFED 28 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Plastik Haber Portalı - PLASTONLİNE 1 Aralık 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Çevre Koruma ve Ambalaj Atıkları Değerlendirme Vakfı - ÇEVKO 31 Mart 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Ambalaj Sanayicileri Derneği 15 Temmuz 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. ⓘ