Þættir sem hafa áhrif á líftíma plasts

1. Inngangur

Plast er gerviefni með ýmsa hagstæða eiginleika eins og að vera létt, endingargott, auðvelt í framleiðslu og hagkvæmt. Vegna þessara eiginleika er það mikið notað á fjölmörgum sviðum, þar á meðal framleiðslu á neysluvörum, pökkun, smíði og rafeindatækni.

 

Samkvæmt tölfræði frá Plastics Europe náði plastframleiðslan á heimsvísu 368 milljón tonn árið 2022, sem er 4% aukning miðað við árið 2021. Gert er ráð fyrir að alþjóðleg plastframleiðsla muni halda áfram að vaxa á næstu árum og ná 467 milljónum tonna árið 2030 .

 

Plast er einnig stór þáttur í mengun hafsins. Samkvæmt áætlun Umhverfisstofnunar Sameinuðu þjóðanna (UNEP) endar um það bil 8 milljónir tonna af plasti í sjónum á hverju ári.

 

Þó útbreiðsla plasts hafi skilað mönnum margvíslegum ávinningi hefur það einnig vakið miklar áhyggjur af umhverfismálum. Plast er efni sem ekki er lífbrjótanlegt, sem þýðir að það getur ekki brotnað niður í smærri sameindir sem geta frásogast af umhverfinu. Þetta leiðir til uppsöfnunar plasts í umhverfinu sem veldur jarðvegi, vatni og loftmengun.

 

Ennfremur getur plast valdið heilsufarsáhættu fyrir menn. Þegar plast brotnar niður losar það skaðleg efni sem geta síast inn í fæðukeðjuna og skaðað heilsu manna.

 

Líftími plasts vísar til þess tímabils sem það getur verið til án teljandi skemmda. Sérstakir þættir sem hafa áhrif á líftíma plasts eru samsetning þess, aukefni, umhverfisaðstæður og áhrif aukefna.

 

Notkun aukefna er hugsanleg lausn til að takast á við áskoranir sem tengjast líftíma plasts. Með því að nota viðeigandi aukefni er hægt að bæta líftíma plasts verulega og hjálpa til við að lágmarka umhverfisáhrif plasts. Eins og er, eru vísindamenn virkir að leita að nýjum og skilvirkari aukefnum til að auka endingu plasts og draga úr umhverfisáhrifum þess.

 

2. Samsetning plasts og aukaefna

Plast er tilbúið efni sem er myndað úr stórum sameindum sem kallast fjölliður. Fjölliður eru búnar til með því að sameina smærri einingar, sem kallast einliða, í gegnum efnatengi.

 

Það eru til fjölmargar tegundir af plasti, hver með sérstökum eiginleikum og forritum flokkuð út frá tegund einliða sem notuð er við gerð þeirra. Fjölbreytileiki plasts stafar af mismunandi efnasamsetningu þeirra. Sumar algengar gerðir af plasti eru:

 

-Pólýetýlen (PE): PE er útbreiddasta plastið, notað í ýmsum forritum eins og umbúðum, rörum og heimilisvörum.

-Pólýprópýlen (PP): PP er stíft og endingargott plast notað í forritum eins og leikföng, rafeindatækni og bílaíhluti.

-Pólývínýlklóríð (PVC): PVC er sveigjanlegt plast sem notað er í margvíslegum notkunum, þar á meðal rör, rafmagnskapla og heimilisvörur.

-Pólýstýren (PS): PS er létt og ódýrt plast sem notað er í umbúðir, leikföng og húsgögn.

-Pólýkarbónat (PC): PC er hart og endingargott plast sem notað er í forritum eins og bílrúðum, tölvuhlífum og leikföngum.

 

Auk einliða getur plast einnig innihaldið aukefni. Aukefni eru sett í plast til að auka eiginleika þess. Aukefni geta haft áhrif á endingu, stöðugleika og niðurbrotsþol plasts á ýmsan hátt.

 

Til dæmis geta sveiflujöfnunarefni komið í veg fyrir að PE dofni og verði brothætt í sólarljósi. Styrkingarefni geta styrkt endingu PP, sem gerir það minna viðkvæmt fyrir broti. Logavarnarefni geta komið í veg fyrir að PVC kvikni. Tæringarhemlar geta verndað PTFE gegn efnatæringu.

 

Það fer eftir tiltekinni notkun, með því að velja viðeigandi plastsamsetningu og aukefni, er hægt að hafa áhrif á endingartíma plastsins.

 

3. Umhverfisskilyrði

Umhverfisaðstæður eru einn af mikilvægustu þáttunum sem hafa áhrif á líftíma plasts. Umhverfisþættir sem geta haft áhrif á plast eru:

 

Örveruvirkni og aukefni

 

Virkni örvera er aðalþáttur sem leiðir til niðurbrots plasts. Örverur geta brotið niður plast með því að framleiða ensím sem brjóta efnatengi innan efnisins. Að auki geta aukefni sem sett eru inn í plast til að auka eiginleika þess einnig verið næm fyrir niðurbroti örvera.

 

Örverur geta brotið niður ýmsar tegundir plasts, þar á meðal PVC, PE, PP, PS, o.fl. Plast með einfaldari sameindabyggingu er almennt viðkvæmara fyrir niðurbroti örvera en plast með flókna sameindabyggingu. Til að draga úr áhrifum örvera á líftíma plasts getur það verið árangursríkt að nota plast með mikla örveruþol eða bæta við sýklalyfjum.

 

Efnafræðileg niðurbrot og aukefni

 

Efnafræðileg niðurbrot er ferlið þar sem plastsameindir brotna niður í smærri sameindir undir áhrifum umhverfisþátta eins og hitastigs, ljóss og súrefnis. Aukefni sem bætt er við plast til að bæta eiginleika þess geta einnig orðið fyrir efnafræðilegu niðurbroti.

 

Efnafræðileg niðurbrot getur átt sér stað bæði í náttúrulegu og gervi umhverfi. Í náttúrulegu umhverfi á sér stað efnafræðileg niðurbrot plasts yfirleitt hægar en í gervi umhverfi. Til að lágmarka áhrif efnafræðilegrar niðurbrots á líftíma plasts getur verið gagnlegt að nota plast með mikla efnaþol og geyma plast í köldu umhverfi fjarri sólarljósi.

 

Skilningur og stjórnun þessara umhverfisþátta skiptir sköpum við val á plasti og aukefnum sem þola örveru- og efnafræðileg niðurbrot og lengja þannig heildarlíftíma plastefnisins.

 

4. Áhrif aukefna

Plastbætiefni eru efni sem eru felld inn í plastið í framleiðsluferlinu til að auka eiginleika þess, svo sem styrk, hörku, sveigjanleika og tæringarþol. Aukefni geta haft áhrif á líftíma plasts á tvo megin vegu:

 

Greining á aukefnum sem geta dregið úr eða flýtt fyrir efnaniðurbroti

Sum aukefni hjálpa til við að draga úr efnafræðilegu niðurbroti plasts, svo sem andoxunarefni og hitastöðugleikaefni. Þessi efni verka með því að koma í veg fyrir oxun eða varma niðurbrotsferli plastsins. Þvert á móti geta ákveðin aukefni, eins og mýkingarefni og mýkingarefni, flýtt fyrir niðurbrotsferli efna með því að veikja uppbyggingu plastsins, sem gerir það hættara við að skemma.

 

Hlutverk aukefna við að vernda plast gegn áhrifum utanaðkomandi efna

Efni eru stór þáttur sem stuðlar að minni endingu og niðurbroti plasts. Efni geta tært og truflað uppbyggingu plastsins, sem gerir það brothætt og viðkvæmt fyrir broti. Aukefni geta gegnt verndandi hlutverki með því að búa til hlífðarlag á yfirborði plastsins. Þetta lag getur komið í veg fyrir að efni komist í beina snertingu við plastið og verndar það fyrir skaðlegum áhrifum efna.

 

Það eru ýmsar gerðir af aukefnum sem geta hjálpað til við að vernda plast fyrir utanaðkomandi efnaáhrifum. Sum algeng aukefni eru:

 

-Tæringarhemlar: Bætt við til að koma í veg fyrir tæringu plasts með því að búa til hlífðarlag á yfirborði þess.

-Efnaþolsefni: Bætt við til að koma í veg fyrir að efni eyðileggi uppbyggingu plastsins með því að mynda hlífðarlag.

-Stífandi efni: Bætt við til að auka hörku plasts, auka viðnám þess gegn efnaáhrifum.

-Mýkingarefni: Bætt við til að auka sveigjanleika plasts, bæta getu þess til að standast vélrænt álag.

 

5. Niðurstaða

 

Líftími plasts fer eftir ýmsum þáttum, þar sem aukefni gegna mikilvægu hlutverki. Aukefni hjálpa til við að lágmarka eða flýta fyrir niðurbrotsferli efna og þjóna einnig til að vernda plast gegn áhrifum utanaðkomandi efna. Fyrir vikið geta þeir aukið eðlisfræðilega, efnafræðilega, tæringarþol, eldþol, UV-viðnám og aðra eiginleika plasts, sem stuðlar að lengri líftíma vöru.