В каком году был изобретен пластик: История появления пластика | Блог ZEERO

кто и в каком году придумал пластмассу, история появления

Сложно представить себе жизнь современных людей без пластика. Он используется для изготовления самых разных изделий. Тем не менее, далеко не каждому известно, когда именно изобрели пластик. Это вещество существует не так много лет. Его придумали примерно полтора века назад. До этого свойством принимать разные формы обладали исключительно природные составы, а именно – глина, воск, смола. Однако они не подходили для длительного применения.

Содержание

Что такое пластик

Этот термин применяют для обозначения материалов, которые можно формировать и отливать под влиянием нагревания и давления. Полимерами называют химический класс материалов, из которых состоят любые современные пластики.

Они представляют собой крупные молекулы, которые состоят из цепочки повторяющихся элементов меньших размеров. Комбинация перечисленных мономеров путем использования нагревания и давления называется полимеризацией.

Кем и когда был изобретен пластик

Кто же именно придумал пластик? 1862 год ознаменовался тем, что британский химик Александр Паркес решил создать доступный заменитель дорогой слоновой кости, которая использовалась для изготовления бильярдных шаров. В результате ученому удалось получить первый пластификатор.

Паркезин – первый синтетический пластик

Сначала Паркес придумал нитроцеллюлозу. Но ее характеристики не подходили для изготовления шаров для бильярда, поскольку материал получился достаточно хрупким. Потому требовался компонент, который бы смягчил вещество, не приводя к уменьшению упругости. Тогда ученый добавил в состав камфору.

Состав на основе камфоры, спирта и нитроцеллюлозы нагревался до текучего состояния, после чего заливался в форму и застывал. Таким образом, был создан паркезин – первый полусинтетический пластик. К сожалению, изобретателю вещества не удалось монетизировать свое изобретение.

При этом последователь Паркеса Джон Хайт сумел заработать на пластике целое состояние. Он создал фирму и начал изготавливать игрушки, расчески и другие изделия из вещества. Однако материал оказался неустойчивым к воздействию огня. Потому сегодня его применяют весьма ограниченно.

XX век – начало массового производства

Создание пластмассы стало настоящим прорывом в сфере научно-технического прогресса. Этот материал получил широкое распространение и стал применяться для изготовления различных товаров.

Бакелит

В 1907 году бельгийский химик Лео Бакеланд, который к тому же оказался и талантливым маркетологом, изготовил полностью синтетический пластик. Ему удалось вовремя подать патент, буквально на день обогнав своего конкурента из Шотландии Джеймса Суинберна.

Изобретение Бакеланда получило название «бакелит». В его основу легли формальдегид и фенол, которые комбинировали под влиянием повышенной температуры и давления. После изобретения бакелита на рынке появилось много доступных и востребованных продуктов.

Новый материал обладал темно-коричневой поверхностью и напоминал по внешнему виду древесину. Однако его удавалось изготавливать крупными партиями. Благодаря этому вещество стало прекрасным выбором для создания объектов в стиле ар-деко. Из бакелита был сделан целый ряд товаров, которые стали культовыми в прошлом столетии. В качестве примера стоит привести телефон GPO и фотокамеру Purma.

Винил

Этот материал входит в топ наиболее востребованных видов пластика. Сегодня винил вызывает устойчивые ассоциации с музыкальными пластинками, однако в первой половине двадцатого века его применяли для изготовления мячей для гольфа и каблуков.

Винил оказал значительное влияние на развитие моды. Его часто применяли в своих коллекциях такие известные дизайнеры, как Пьер Карден и Пако Рабан. Блестящий и прочный материал как нельзя лучше подходил для создания образов в космическом стиле.

Стоит отметить, что винил считается одним из наиболее старых видов пластика. Однако изобретатели не сразу оценили его. Винил открывали минимум 2 раза. В первый раз это сделал французский ученый Анри Реньо еще в 1838 году. Во второй раз открытие совершил немецкий исследователь Герман Бауман. Это случилось в 1872 году.

В обоих случаях создание вещества было следствием воздействия солнечного света на винилхлорид. Но полученный твердый материал отличался сложностью в работе. Потому создатели вещества отказались от попыток использовать его в промышленности.

Только в 1913 году немецкий ученый Фридрих Август Клатте получил патент на винил. Однако в промышленных целях его стали применять лишь в двадцатые годы в США. Именно тогда исследователь Валдо Семон по заказу компании BFGoodrich начал изготавливать искусственную резину.

Как пластик стал экологической катастрофой

Пластик отличается достаточно сложной и неоднозначной историей. Несмотря на очевидную пользу и высокую прочность, утилизировать пластиковые изделия весьма проблематично. Для разложения некоторых из них требуются десятилетия.

Само разложение вещества представляет собой еще более серьезную проблему для экологии. Превращение вещества в микрочастицы приводит к загрязнению воздуха, водоемов и экосистем. Помимо этого, влияние на здоровье микропластика, скопившегося в организме, не до конца изучено.

Большой экологической проблемой считается сегодня нарушение правил утилизации пластика. Это касается ПЭТ-бутылок для напитков, полипропиленовых емкостей для еды, полиэтиленовых пакетов для покупок.

Биопластик – спасение планеты от загрязнения

Чтобы решить проблему утилизации пластика, ученые разработали новый материал – биопластик. При этом далеко не все такие вещества имеют преимущества с точки зрения переработки. Безусловно, их популярность постоянно увеличивается. Однако успешно утилизировать биопластик можно лишь в том случае, если мусор достаточно хорошо подвергается компостированию. При этом компостирование бытового мусора, как правило, для этого не подойдет.

Решением экологических проблем становится переработка пластиковых отходов. Существует несколько вариантов их утилизации, которые постоянно совершенствуются. В качестве примера стоит привести вторичную механическую переработку и химическую утилизацию веществ, которые нельзя перерабатывать.

При использовании механического способа важным препятствием считается разделение. При смешивании разных полимеров материал, который из них получается, обычно лишен полезных свойств. Потому так важно заниматься правильной сортировкой отходов.

Пластик представляет собой один из наиболее популярных материалов, который активно используется в разных отраслях промышленности. Вещество было придумано буквально полтора столетия назад, но за время своего существования получило широкое распространение.

от расцвета до заката: Полимеры

На смену самому распространенному материалу – пластику – приходит биопластик. Несмотря на схожесть названия и свойств общего между ними довольно мало

Item 1 of 6

1 / 6

Слово «полимер» – греческого происхождения. Буквально, полимер – это молекула, состоящая из многих («поли») частей («мерос»), каждая из которых представляет собой мономерную, то есть состоящую из одной («монос») части, молекулу. Проще говоря, полимеры – это разветвленные цепочки из обычных молекул, мономеров.

В XX веке человечество пережило синтетическую революцию. Ее главным завоеванием можно смело назвать изобретение пластика. Сейчас даже трудно представить себе, что еще в начале прошлого века его просто не существовало и все вокруг делалось из модных нынче натуральных материалов.

Игра в мяч

Человечество, можно сказать, доигралось до изобретения пластика. В истории этого материала прослеживается мистическая связь с любовью людей к игре с мячом. Во II веке до нашей эры греки играли в мяч из желчного пузыря свиньи, наполненного воздухом. Этот спортивный снаряд по форме напоминал яйцо или, если угодно, мяч для регби. Уже тогда наши предки искали способ исправить форму мяча и сделать его абсолютно круглым. Древние греки без конца пробовали различные растительные добавки, чтобы придать стенкам свиного пузыря эластичность.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Индейцы майя делали мяч из кожуры плодов, обернутой в натуральный каучук, который они добывали из фикусов. Похожую технологию использовали жители островов Океании и Юго-восточной Азии. До ума, впрочем, ее довели только европейцы. В XIX веке из Малайзии в Европу было привезено гуттаперчевое дерево, из млечного сока которого стали добывать гуттаперчу. Первым изделием из нового материала стали шары для гольфа (а вовсе не цирковые мальчики). Сегодня этот материал используют для изоляции подводных и подземных кабелей и производства клеев.

От мяча эстафетная палочка перешла к бильярду. В 1862 году британский химик Александр Паркес решил придумать дешевый заменитель дорогостоящей слоновой кости, из которой делались бильярдные шары. Результатом стало открытие первого пластификатора.

Сперва Паркес изобрел нитроцеллюлозу. Однако ее свойства не подходили для игральных шаров, так как материал оказался легкобьющимся. Нужна была добавка, которая смягчила бы его, не уменьшив главное полезное свойство — упругость. Паркес решил добавить камфору. Смесь нитроцеллюлозы, камфоры и спирта подогревалась до текучего состояния, далее заливалась в форму и застывала при нормальном атмосферном давлении. Так на свет появился паркезин — первый полусинтетический пластик. Увы, как это часто бывает, его первооткрыватель не добился коммерческого успеха.

Зато последователь Паркеса, американец Джон Хайт, заработал на первом пластике целое состояние. Он основал компанию и стал производить расчески, игрушки и массу других изделий из целлулоида. К сожалению, материал оказался высоковоспламеняемым, поэтому сейчас из него делают лишь шарики для настольного тенниса да школьные линейки.

В 1897 году немецкие химики открыли казеин — протеин, образующийся при сворачивании молока под действием протеолитических ферментов (тех самых веществ, с помощью которых мы перевариваем пищу). Ученые обнаружили, что казеин придает материалам эластичные свойства, а при остывании — твердость и прочность. Из казеина наладили выпуск пуговиц и вязальных спиц.

Первый полностью синтетический пластик был разработан Лео Беикеландом в США в 1907 году. Беикеланд искал синтетический заменитель для шеллака — воскообразного вещества, выделяемого тропическими насекомыми. Его в огромных количествах потребляла граммофонная и электротехническая промышленность: из шеллака делали пластинки и изоляторы. Ученый изобрел жидкое вещество, напоминающее смолу, которое после застывания превращалось в материал с удивительными свойствами. Изделия из него были прочными и не растворялись даже в кислоте. Первые телефонные аппараты были сделаны именно из находки Беикеланда. Пластик мгновенно (менее чем за год) распространился по всему миру.

Начало биоэры

Однако пластик, кроме всех своих замечательных свойств, имеет два важных недостатка. Во-первых, он производится из невосстанавливаемых природных ресурсов — нефти, угля и газа. Во-вторых, его главное достоинство — долговечность, — за которым так гнались изобретатели пластика в начале прошлого столетия, сегодня обернулось недостатком. Чем больше пластмассы мы используем, тем быстрее растут горы отходов, которые не разлагаются в среде ни при каких условиях. Миллионы тонн пластика скапливаются в природе, загрязняя окружающую среду.

Поэтому ближе к концу прошлого столетия ученые задумались о том, чтобы создать материал, схожий по свойствам с пластиком. При этом требовалось, чтобы заменитель пластика можно было делать из возобновляемых компонентов (например, растений) и чтоб он был по зубам бактериям, то есть мог разлагаться в природных условиях. В середине 1990-х, как грибы после дождя, стали появляться сенсационные сообщения об изобретении биопластика — пластика из натурального крахмала, разлагающегося под воздействием различных микроорганизмов. Но тогда о крупномасштабном внедрении новшества в нашу повседневную жизнь не могло быть и речи: производство биопластика оказалось слишком дорогим удовольствием.

С наступлением нового века ситуация изменилась кардинальным образом. Ученые нашли способ снизить себестоимость изготовления биопластика и утверждают, что в скором времени она приблизится к стоимости изготовления обычной пластмассы. Более того, некоторые эксперты считают, что цена на разлагаемую пластмассу искусственно завышается коммерческими производителями и нефтяными компаниями (нефтяники не жалуют биопластик потому, что его массовое производство может привести к падению цен на нефть). А ведь, если посчитать затраты на переработку пластмассовых отходов и внести эту цифру в стоимость обычного пластика, еще неизвестно, какой из них будет дороже.

Пластиковые плантации

Обычный пластик не поддается разложению в среде из-за того, что он состоит из слишком длинных полимеров, которые тесно связаны друг с другом. Совсем по-иному ведет себя пластик, содержащий более короткие натуральные полимеры растений.

Биопластик можно делать из крахмала, который является природным полимером и производится растениями в процессе фотосинтеза. В большом количестве крахмал содержится в злаковых, картофеле и других неприхотливых растениях. Урожай крахмала с кукурузы доходит до 80% от всей собранной зеленой массы. Поэтому производство пластика нового поколения должно стать достаточно рентабельным. Биопластик ломается и крошится при любой температуре, в которой активны микроорганизмы. Остаточными продуктами этого процесса являются двуокись углерода и вода.

Из-за того что крахмал хорошо растворяется в воде, изделия из него легко деформируются при малейшем контакте с влагой. Для того чтобы придать крахмалу большую прочность, его обрабатывают специфическими бактериями, разлагающими полимеры крахмала в мономеры молочной кислоты. Затем химическим способом мономеры заставляют соединиться в цепочки полимеров. Эти полимеры гораздо прочнее, но при этом не так длинны, как полимеры пластмассы, и могут разлагаться микроорганизмами. Полученный материал назвали полилактидом (PLA). В прошлом году в штате Небраска открылся первый в мире завод по изготовлению PLA.

Другой способ получения биопластика заключается в использовании бактерий Alcaligenes eutrophus. В процессе своей жизнедеятельности они производят гранулы органического пластика, получившего название «полигидроксиалканонат» (PHA). Уже были проделаны успешные эксперименты по внедрению генов этих бактерий в хромосомы растений, чтобы те смогли в дальнейшем производить пластик внутри своих собственных клеток. Это означает, что пластик можно буквально выращивать. Правда, такой способ пока остается дорогостоящим. К тому же, так как процесс включает в себя вмешательство на генетическом уровне, он имеет и своих противников.

Кукурузные вилки

Биопластики уже сегодня находят широкое практическое применение во многих странах. Полилактид можно использовать для производства одноразовых подгузников и посуды. Он не вреден для человеческого организма, поэтому не так давно его начали применять в медицине в качестве основы для временных имплантатов и хирургических ниток. «Кукурузные» изделия могут быть сделаны с расчетом на срок самораспада, который требует специфика его употребления. Некоторые виды биопластика растворяются очень быстро, другие могут служить месяцы, а то и годы.

Итальянская компания Novamont уже давно приступила к выпуску биопластика под названием MaterBi. В Австрии и Швеции McDonald’s предлагает в своих ресторанах «кукурузные» вилки и ножи, компания Goodyear выпустила первые биошины Biotred GT3, а магазины Carrefour во Франции, Esselunga в Италии и CoOp в Норвегии продают свои товары в биопластиковых пакетах из того же MaterBi.

Австралийские ученые из Исследовательского международного центра продовольственной и упаковочной индустрии тоже рекламируют свою продукцию из кукурузного крахмала. Среди новшеств — горшки для рассады, которые саморазлагаются в почве под воздействием влаги, и черная пленка, замечательные свойства которой порадуют любого огородника.

Уже появились идеи производства не просто одноразовых биоупаковок, а пищевых упаковок, которые содержали бы в себе специфичные бактерии, убивающие патогены — возбудителей различных болезней. Одним из самых опасных патогенов является бактерия под названием «листерия». Она развивается в пищевых продуктах даже при низких температурах и может стать причиной смертельной болезни, сопровождающейся высокой температурой и тошнотой. Ученые из Университета Клемсон изобрели биопластик, который содержит бактерии низина, не позволяющие листерии размножаться. Низин представляет собой антибиотик, который вырабатывается молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis. Он безвреден для живого организма и быстро разрушается ферментами человеческого кишечника.

Есть и другие не менее интересные проекты. Фантазии исследователям не занимать. Так что вполне может статься, скоро горы мусора из долговечного пластика уйдут в прошлое, а на их месте будут построены заводы по выпуску «кукурузных» пластмассовых изделий.

Эпоха пластика: от паркезина до загрязнения

20-й и 21-й века по праву называют веком пластика, таково влияние и вездесущность этого семейства материалов.

Пластмасса пронизывает все аспекты жизни общества. Мы спим на пластиковых подушках, чистим зубы пластиковыми зубными щетками, печатаем на пластиковых клавиатурах, пьем и едим еду из пластиковых контейнеров — невозможно прожить день, не столкнувшись с каким-нибудь пластиком.

Но по мере того, как мы все больше осознаем, наше широкое внедрение пластмасс не обошлось без последствий для нашего здоровья и окружающей среды. Пластик загрязняет наши ландшафты, океаны, воздух и тела. Он даже вошел в летопись окаменелостей.

Как мы сюда попали? Когда пластик стал вездесущим материалом современного общества? И каковы могут быть ответы на воздействие пластика на окружающую среду?

Что такое пластик?

Пластик — это общий термин для описания материалов, которые можно формовать и формовать под воздействием тепла и давления.

Полимеры представляют собой химический класс материалов, из которых состоят все современные пластмассы. Это большие молекулы, состоящие из цепочки повторяющихся более мелких молекул (мономеров). Процесс объединения этих мономеров (например, газообразного этилена) под действием тепла и давления называется полимеризацией.

Изобретение пластика

Хотя мы думаем о пластике как о материале 20-го века, с природными пластиками, такими как рог, панцирь черепахи, янтарь, каучук и шеллак, работали с древних времен.

Рога животных, податливые при нагревании, использовались для многих целей и изделий, от медальонов до столовых приборов. Производство гребней было одним из самых больших применений рога в 19 веке.

Гребень 19-го века с двумя круглыми рукоятками, сделанный в Индии из резного декоративного рога.

Групповая коллекция Музея науки

Больше информации
о гребне 19-го века с двумя круглыми рукоятками, сделанными в Индии из вырезанного и резного декоративного рога.

Первые синтетические пластмассы

К середине 19-го века, в результате промышленного производства товаров, некоторые материалы животного происхождения становились все более дефицитными. Слоны оказались бы на грани вымирания, если бы спрос на их слоновую кость, используемую в различных предметах, от клавиш пианино до бильярдных шаров, сохранялся. Та же участь постигла и некоторые виды черепах, панцирь которых использовали для гребней.

Изобретатели вскоре попытались решить эту экологическую и экономическую проблему, получив множество патентов на новые полусинтетические материалы на основе натуральных веществ, таких как пробка, кровь и молоко. Одним из первых был нитрат целлюлозы — волокна хлопка, растворенные в азотной и серной кислотах, затем смешанные с растительным маслом.

Его изобретатель, ремесленник и химик из Бирмингема Александр Паркс, запатентовал этот новый материал в 1862 году как паркезин. Считается первым произведенным пластиком, это был дешевый и красочный заменитель слоновой кости или черепахового панциря.

Сам Паркс не имел коммерческого успеха, но его изобретение было подхвачено и развито другими, в том числе его бывшим директором фабрики Дэниелом Спиллом и бизнесменом Джоном Уэсли Хаяттом, последний из которых основал Celluloid Manufacturing Company в США.

Этот новый пластик сделал такие предметы, как расчески и бильярдные шары, доступными для большего числа людей, демократизировав потребительские товары и культуру.

Несомненно, величайшим культурным применением целлулоида было кино. По иронии судьбы, поскольку кинозвезды сделали короткие волосы популярными в 1920-х годах, индустрия расчесок из целлулоида просуществовала недолго — до тех пор, пока производители не переключились на производство нового модного продукта: солнцезащитных очков.

Целлулоидная галерея

Две катушки целлулоидной пленки, изготовленные Луи Ле Пренсом в 1888–1889 гг..

Групповая коллекция Музея науки

Гребень для волос с эффектом черепахового панциря из нитрата целлюлозы, 1900-е годы.

Групповая коллекция Музея науки

Рыболовная катушка Yellow Parkesine, изготовленная Александром Паркесом около 1860 года.

Групповая коллекция Музея науки

Игральные кости, изготовленные из целлулоида, имитирующего слоновую кость, начало 20 века.

Групповая коллекция Музея науки

Целлулоидная ваза из янтаря в стиле ар-деко, 1930

Групповая коллекция Музея науки

Круглая пудреница 1920-х годов из перламутрового нитрата целлюлозы (ксилонита).

Групповая коллекция Музея науки

Образец листа паркезина, сделанный Александром Паркесом около 1862 года.

Групповая коллекция Музея науки

Рост индустрии пластмасс

Групповая коллекция Музея науки

Лео Бакеланд

В ХХ веке произошла революция в производстве пластмасс: появились полностью синтетические пластмассы.

Бельгийский химик и ловкий маркетолог Лео Бакеланд изобрел первый полностью синтетический пластик в 1907 году.

Он опередил своего шотландского соперника Джеймса Суинберна в патентном бюро на один день. Его изобретение, которое он назвал бакелитом, объединило два химических вещества, формальдегид и фенол, под воздействием тепла и давления.

Бакелит спровоцировал потребительский бум доступных, но очень желанных продуктов. Он имел темно-коричневый, похожий на дерево внешний вид, но его можно было легко производить серийно, что делало его идеальным для распространения новых тенденций дизайна, таких как ар-деко, в массы.

Некоторые продукты стали иконами 20-го века: камера Purma, телефон GPO и радио Ekco AD36.

Бакелитовый телефон Тип 232 производства 1930-х годов.

Групповая коллекция Музея науки

Больше информации
о телефоне Bakelite Type 232 1930-х годов.

Радиоприемник Ekco в бакелитовом корпусе, 1935 г.

Групповая коллекция Музея науки

Больше информации
о радиоприемнике Ekco в бакелитовом корпусе, 1935 г.

В первые десятилетия 20-го века представители нефтяной и химической промышленности начали объединяться в такие компании, как Dow Chemicals, ExxonMobil, DuPont и BASF. Эти компании до сих пор являются основными производителями смол для производства пластмасс.

Эти союзы были вызваны желанием использовать отходы переработки сырой нефти и природного газа. Одним из самых распространенных из них был газообразный этилен, побочный продукт, из которого британская компания Imperial Chemical Industries (ICI) превзошла своих немецких и американских конкурентов в производстве пластика.

Компания ICI, основанная в 1926 году, добилась первого крупного успеха в области пластика с плексигласом в 1932 году.

В следующем году группа на заводе ICI в Уиннингтоне пыталась объединить этилен и бензальдегид под большим давлением и высокой температурой. Эксперимент провалился. Вместо этого из-за утечки кислорода в сосуд они обнаружили белое воскообразное вещество в реакционной трубке.

Было обнаружено, что это полимер этилена. Сейчас самый распространенный в мире пластик, полиэтилен был удивительным материалом: прочным, гибким и термостойким.

Аппарат для открытия полиэтилена, 1933 г.

Групповая коллекция Музея науки

Больше информации
об аппарате для открытия полиэтилена, 1933 г.

Его первым применением была изоляция кабелей радаров во время Второй мировой войны, но вскоре последовали потребительские товары, от пластиковых пакетов для покупок и Tupperware до искусственных тазобедренных и коленных суставов.

Американский конкурент ICI DuPont добился ряда успехов в производстве пластика в 1930-х годов, особенно нейлон и тефлон. Нейлоновые чулки сразу же стали мировой сенсацией.

Чудо-материалы

От чулок до космических скафандров пластик используется для невероятного разнообразия продуктов в современном мире.

Образец первой нейлоновой трикотажной трубки, изготовленной в 1935 г.

Групповая коллекция Музея науки

Две пары нейлоновых чулок Triumph, 1950-е годы.
Групповая коллекция Музея науки

Полиэтиленовый эндопротез коленного сустава, 1998 г.

Групповая коллекция Музея науки

Искусственные артерии из тефлона, 1994 г.

Групповая коллекция Музея науки

Пакет для плазмы крови с маркировкой «AB», наполненный театральной кровью, 1990-е годы.

Групповая коллекция Музея науки

Медный кабель с полиэтиленовой изоляцией, 1939–1969.

Групповая коллекция Музея науки

Когда пластик стал экологической проблемой?

Химические свойства, сделавшие пластик невероятно полезным и долговечным материалом, также затрудняют его утилизацию: некоторые виды разлагаются на свалке в течение тысяч и даже десятков тысяч лет.

© Бо Эйде (CC BY-NC 2.0)

Источник изображения
для пластикового мусора на пляже

Пластиковый мусор на пляже в Норвегии.

Сама деградация является еще более серьезной экологической проблемой, поскольку расщепление пластика на микроскопические частицы загрязняет наш океан, воздух и экосистемы. Последствия для здоровья отложений микропластика в нашем организме еще полностью не известны.

Многие из наших проблем с пластиком начались в послевоенный период, когда пластик начал заменять более дорогую бумагу, стекло и металлические материалы, используемые в одноразовых предметах, таких как потребительская упаковка.

Среди наихудших преступников, наряду с полиэтиленовыми пакетами для покупок и полистироловыми контейнерами для пищевых продуктов, является бутылка для напитков из ПЭТ (полиэтилентерефталат, разновидность полиэстера).

Впервые запатентованная в 1973 году американским предпринимателем Натаниэлем Уайетом, ПЭТ-бутылка имеет много преимуществ по сравнению со стеклом: легкая для транспортировки и безопасная, поскольку ее практически невозможно разбить.

Полимер ПЭТ был разработан специально для хранения газированных напитков под давлением, хотя его популярность в качестве контейнера для негазированных напитков, прежде всего воды, резко возросла в 21 веке.

Экономика массового производства дешевых пластиковых изделий привела к культуре одноразового использования, и сегодня ежегодно продается около 500 миллиардов ПЭТ-бутылок.

Эта цифра растет, и большинство этих бутылок попадает в наши океаны, разлагаясь на микропластик.

Одноразовая ПЭТ-бутылка, 1985 г.

Групповая коллекция Музея науки

Больше информации
о Одноразовая ПЭТ-бутылка, 1985 г.

Могут ли химики решить проблему пластика?

Поскольку современная индустрия пластмасс зависит от ископаемого топлива в качестве сырья, производство пластика влияет на изменение климата, способствуя глобальному производству CO2.

В течение нескольких десятилетий химики исследовали и разрабатывали «зеленые» пластмассы, которые, как и ранние полусинтетические пластмассы, получают из природного биологического материала, такого как кукурузный крахмал.

ICI, британские изобретатели полиэтилена, разработали первый практический биоразлагаемый пластик Biopol в 1990, который впервые был использован во флаконе шампуня Wella.

Био/переработанный пластик

Флакон для шампуня Wella из пластика Biopol,

Групповая коллекция Музея науки

Флисовая шапка Synchilla от Patagonia, изготовленная из переработанных пластиковых бутылок, 2002 г.

Групповая коллекция Музея науки

Украшения из полиэтиленовых пакетов, Англия, 2004-2006 гг.

Групповая коллекция Музея науки

Но не все биопластики лучше с точки зрения утилизации или переработки.

Эти материалы все чаще используются в одноразовой упаковке. Но биоразлагаемые пластмассы перерабатываются только в том случае, если они превращаются в адекватно компостируемые отходы — компостирование в домашних условиях обычно не годится.

Всеобщее достояние

Символ переработки ПЭТ-1

Одним из самых больших препятствий для переработки пластика является разделение: при смешивании различных полимеров полученный материал обычно не обладает полезными свойствами. Даже два предмета из ПЭТ, например, бутылка из-под напитков и формочка для печенья, могут иметь разные температуры плавления, что при объединении приводит к образованию непригодного для использования шлама.

В настоящее время химические средства сортировки пластика, такие как спектроскопический анализ, экономически нецелесообразны в больших масштабах, поэтому эту работу должны выполнять люди-сортировщики.

ПЭТ-бутылка, имеющая треугольный код переработки номер 1, является одним из самых перерабатываемых предметов в мире. Одежда — это одно из применений переработанного ПЭТ-полиэстера, изначально ставшего популярным благодаря флису Patagonia.

Изделия из переработанного пластика даже стали востребованными и модными в 21-м веке, в эпоху растущего внимания к окружающей среде, когда первоначальное использование материала часто указывается на изделии.

Решение пластиковой проблемы будет социальным и политическим. Вместо того, чтобы полагаться на технологическое решение, мы должны улучшить инфраструктуру переработки — в настоящее время перерабатывается так мало, а пластика на планете уже достаточно, чтобы мы прекратили производить его в огромных количествах.

Но ключевым моментом будет полный отказ от одноразового пластика. Такие поставщики, как супермаркеты, должны делать больше. И в культурном плане нас должна вдохновлять ранняя индустрия пластмасс, когда красиво оформленные расчески, радиоприемники и телефоны были желанными товарами, которые вы ценили и хранили.

Узнать больше

Онлайн

• Блог Музея науки, Тефлон: 80 лет не прилипать к вещам
• Блог Музея науки, Нейлон: создание революционной ткани
• Scientific American, Краткая история завоевания мира пластиком
• Атлантика, как пластиковый пакет стал таким популярным
• The Guardian, Переработка пластика — это миф: что на самом деле происходит с вашим мусором

Книги

• Сьюзен Фрейнкель, Пластик: токсичная история любви , 2011
• Сьюзен Моссман, Фантастический пластик , 2008

Еще истории

История и будущее пластмасс

Что такое пластмассы и откуда они берутся?

Пластик  это слово первоначально означало «гибкий и легко формуемый». Только недавно оно стало названием категории материалов, называемых полимерами. Слово полимер  означает «состоящий из многих частей», а полимеры состоят из длинных цепочек молекул. Полимеров в природе предостаточно. Целлюлоза, материал, из которого состоят клеточные стенки растений, является очень распространенным природным полимером.

За последние полтора века люди научились производить синтетические полимеры, иногда используя природные вещества, такие как целлюлоза, но чаще используя большое количество атомов углерода, содержащихся в нефти и других ископаемых видах топлива. Синтетические полимеры состоят из длинных цепочек атомов, расположенных в повторяющихся единицах, часто намного длиннее, чем в природе. Именно длина этих цепей и узоры, в которых они расположены, делают полимеры прочными, легкими и гибкими. Другими словами, это то, что делает их такими пластик.

Эти свойства делают синтетические полимеры исключительно полезными, и с тех пор, как мы научились их создавать и управлять ими, полимеры стали неотъемлемой частью нашей жизни. В особенности за последние 50 лет пластик наполнил наш мир и изменил наш образ жизни.

Первый синтетический пластик

Первый синтетический полимер был изобретен в 1869 году Джоном Уэсли Хаяттом, вдохновленным предложением нью-йоркской фирмы в размере 10 000 долларов каждому, кто сможет заменить слоновую кость. Растущая популярность бильярда привела к сокращению запасов натуральной слоновой кости, получаемой путем забоя диких слонов. Обрабатывая целлюлозу, полученную из хлопкового волокна, камфорой, Хайатт открыл пластик, которому можно было придать различные формы и имитировать природные материалы, такие как панцирь черепахи, рог, лен и слоновая кость.

Это открытие было революционным. Впервые человеческое производство не было ограничено пределами природы. Природа дала только определенное количество дерева, металла, камня, кости, бивня и рога. Но теперь люди могут создавать новые материалы. В этом развитии помогли не только люди, но и окружающая среда. В рекламе целлулоид превозносился как спаситель слона и черепахи. Пластмассы могут защитить мир природы от разрушительных сил человеческой потребности.

Создание новых материалов также помогло людям освободиться от социальных и экономических ограничений, вызванных нехваткой природных ресурсов. Недорогой целлулоид сделал материальные блага более распространенными и доступными. И пластиковая революция только начиналась.

Разработка новых пластмасс

В 1907 году Лео Бэкеланд изобрел бакелит, первый полностью синтетический пластик, то есть он не содержал молекул, встречающихся в природе. Бэкеланд искал синтетический заменитель шеллака, природного электрического изолятора, чтобы удовлетворить потребности быстро электрифицирующихся Соединенных Штатов. Бакелит был не только хорошим изолятором; он также был прочным, термостойким и, в отличие от целлулоида, идеально подходил для механического массового производства. Продаваемый как «материал тысячи применений», бакелит можно было формовать или формовать практически во что угодно, предоставляя бесконечные возможности.

Успехи Hyatt и Baekeland побудили крупные химические компании инвестировать в исследования и разработку новых полимеров, и вскоре новые пластмассы присоединились к целлулоиду и бакелиту. В то время как Hyatt и Baekeland искали материалы с определенными свойствами, новые исследовательские программы искали новые пластмассы ради них самих и беспокоились о том, чтобы найти им применение позже.

Взросление пластмасс

Вторая мировая война потребовала значительного расширения производства пластмасс в Соединенных Штатах, поскольку промышленная мощь оказалась столь же важной для победы, как и военный успех. Необходимость сохранения скудных природных ресурсов сделала производство синтетических альтернатив приоритетом. Пластмассы предоставили эти заменители. Нейлон, изобретенный Уоллесом Карозерсом в 1935 в качестве синтетического шелка использовался во время войны для парашютов, веревок, бронежилетов, вкладышей для шлемов и многого другого. Оргстекло стало альтернативой стеклу для иллюминаторов самолетов. В статье журнала «Тайм» отмечалось, что из-за войны «пластмассы нашли новое применение, и снова и снова продемонстрирована адаптируемость пластмасс». ^[1]  Во время Второй мировой войны производство пластика в США увеличилось на 300 %.

Рост производства пластика продолжился после окончания войны. Пережив Великую депрессию, а затем Вторую мировую войну, американцы были готовы снова тратить деньги, и большая часть того, что они покупали, была сделана из пластика. По словам автора Сьюзен Фрейнкель, «на рынке продукт за продуктом пластик бросил вызов традиционным материалам и победил, заняв место стали в автомобилях, бумаги и стекла в упаковке и дерева в мебели». ^[2]  Возможности пластика дали некоторым наблюдателям почти утопическое видение будущего с изобилием материальных благ благодаря недорогому, безопасному, гигиеничному веществу, которое люди могут формировать по своему желанию.

Растущие опасения по поводу пластика

Безупречный оптимизм по поводу пластика длился недолго. В послевоенные годы произошел сдвиг в восприятии американцев, поскольку пластик больше не считался однозначно положительным. Пластиковый мусор в океанах впервые наблюдали в 1960-е годы, десятилетие, когда американцы все больше осознавали экологические проблемы. В книге Рэйчел Карсон 1962 года «Безмолвная весна» раскрывается опасность химических пестицидов. В 1969 году у побережья Калифорнии произошел крупный разлив нефти, и загрязненная река Кайахога в Огайо загорелась, что вызвало опасения по поводу загрязнения. По мере распространения информации об экологических проблемах сохранение пластиковых отходов начало беспокоить наблюдателей.

Пластик  также постепенно стало словом, используемым для описания того, что было дешевым, хрупким или поддельным. В «Выпускнике», одном из лучших фильмов 19В 68 лет персонаж Дастина Хоффмана был уговорен старшим знакомым сделать карьеру в сфере пластики. Зрители съеживались вместе с Хоффманом из-за того, что они считали неуместным энтузиазмом индустрию, которая не была полна возможностей, а была символом дешевого соответствия и поверхностности.

Проблемы пластика: отходы и здоровье

Репутация пластика еще больше упала в 1970-х и 1980-х годах по мере роста беспокойства по поводу отходов. Пластик стал особой мишенью, потому что, несмотря на то, что многие изделия из пластика одноразовые, в окружающей среде пластик сохраняется вечно. Именно индустрия пластмасс предложила переработку в качестве решения. В 19В 80-х годах индустрия пластмасс возглавила влиятельную кампанию, поощряющую муниципалитеты собирать и перерабатывать материалы, пригодные для повторного использования, в рамках своих систем управления отходами. Однако переработка далека от совершенства, и большая часть пластика по-прежнему попадает на свалки или в окружающую среду. Пластиковые пакеты в продуктовых магазинах стали мишенью для активистов, стремящихся запретить одноразовый пластик, и несколько американских городов уже приняли запрет на использование пакетов. Окончательным символом проблемы пластиковых отходов является Большое тихоокеанское мусорное пятно, которое часто описывают как водоворот пластикового мусора размером с Техас, плавающий в Тихом океане.

Репутация пластмасс еще больше пострадала из-за растущей озабоченности по поводу потенциальной угрозы, которую они представляют для здоровья человека. Эти опасения сосредоточены на добавках (таких как широко обсуждаемый бисфенол А [BPA] и класс химических веществ, называемых фталатами), которые добавляются в пластмассы в процессе производства, делая их более гибкими, прочными и прозрачными. Некоторые ученые и представители общественности обеспокоены доказательствами того, что эти химические вещества выщелачиваются из пластика и попадают в нашу пищу, воду и организм. В очень больших дозах эти химические вещества могут нарушить работу эндокринной (или гормональной) системы. Исследователи особенно беспокоятся о воздействии этих химических веществ на детей и о том, что означает их дальнейшее накопление для будущих поколений.

Будущее пластмасс

Несмотря на растущее недоверие, пластмассы имеют решающее значение для современной жизни. Пластмассы сделали возможной разработку компьютеров, сотовых телефонов и большинства жизненно важных достижений современной медицины. Легкие и хорошо изолирующие пластмассы помогают экономить ископаемое топливо, используемое в отоплении и на транспорте. Возможно, важнее всего то, что недорогие пластмассы повысили уровень жизни и сделали изобилие материалов более доступным. Без пластика многие вещи, которые мы считаем само собой разумеющимися, могли бы оказаться недоступными для всех, кроме самых богатых американцев. Замена натуральных материалов пластиком сделала многие наши вещи дешевле, легче, безопаснее и прочнее.

Поскольку очевидно, что пластик занимает ценное место в нашей жизни, некоторые ученые пытаются сделать пластик более безопасным и экологичным. Некоторые новаторы разрабатывают биопластики, которые изготавливаются из растительных культур вместо ископаемого топлива, чтобы создавать вещества, которые более экологичны, чем обычные пластики. Другие работают над созданием действительно биоразлагаемого пластика. Некоторые новаторы ищут способы сделать переработку более эффективной и даже надеются усовершенствовать процесс, который превращает пластик обратно в ископаемое топливо, из которого он был получен.