كم عمر البلاستيك: الكشف عن عمره وأصوله

تاريخ البلاستيك

أصبح البلاستيك موجودًا في كل مكان في المجتمع الحديث، حيث يُستخدم في كل شيء بدءًا من زجاجات المياه وتغليف المواد الغذائية وحتى الملابس والإلكترونيات وغيرها. ومع ذلك، يعد البلاستيك اختراعًا جديدًا نسبيًا، حيث تم اعتماده على نطاق واسع ودمجه في المنتجات اليومية خلال القرن الماضي أو نحو ذلك.

في ستينيات القرن التاسع عشر، بدأ العلماء بإجراء تجارب على مواد تعرف باسم الفينولات والألدهيدات. ومن خلال عملية تسمى البلمرة، يمكن ربط هذه المواد الكيميائية معًا في سلاسل طويلة، مما يؤدي إلى إنشاء مواد جديدة ذات خصائص جديدة.

كان الباركسين أحد أوائل البوليمرات الاصطناعية الناجحة تجاريًا، والذي تم تسجيل براءة اختراعه في إنجلترا عام 1856. وكان الباركسين، المصنوع من السليلوز المعالج بحمض النيتريك، يمثل شكلاً مبكرًا من البلاستيك الذي يمكن تشكيله عند تسخينه.

توصل جون ويسلي حياة إلى اختراع أول بوليمر اصطناعي في عام 1869، مدفوعًا بحافز $10,000 الذي قدمته شركة في نيويورك تسعى للحصول على بديل للعاج. وقد أدى الطلب المتزايد على كرات البلياردو إلى استنزاف العاج الطبيعي، الذي كان يتم الحصول عليه عن طريق صيد الأفيال البرية. عثرت شركة حياة على البلاستيك عن طريق معالجة السليلوز المأخوذ من ألياف القطن بالكافور. يمكن تشكيل هذا البلاستيك في أشكال مختلفة وتقليد مواد طبيعية مثل ظهر السلحفاة والقرن والكتان والعاج.

في عام 1893، حقق الكيميائي الفرنسي أوغست تريلات اكتشافًا رائدًا. لقد وجد طريقة لجعل الكازين، وهو بروتين الحليب، غير قابل للذوبان. تم ذلك عن طريق غمرها في الفورمالديهايد، مما أدى إلى إنشاء مادة تم تسويقها لاحقًا باسم جالاليث.

وفي العقود التالية، بدأ رواد البلاستيك الآخرون مثل ليو بايكلاند في تطوير أنواع جديدة من البلاستيك باستخدام تقنيات البلمرة المماثلة. لقد كان اختراع بيكلاند للباكليت في عام 1907 بمثابة نقطة تحول رئيسية. كان إنتاج الباكليت غير مكلف ويمكن تشكيله بسهولة في مجموعة متنوعة من الأشياء. على عكس السيلولويد، فإن خصائصه العازلة الحرارية والكهربائية جعلته أيضًا مناسبًا تمامًا للتطبيقات الصناعية. فتح تطوير الباكليت الباب أمام المزيد من الابتكارات البلاستيكية في القرن العشرين. لقد كان فجر حقبة جديدة حددها اعتمادنا المتزايد على البوليمرات الاصطناعية في كل جانب من جوانب الحياة تقريبًا.

من السليلوز إلى البوليمرات المتقدمة

كما تحدثنا من قبل، في منتصف القرن التاسع عشر، بدأ تطوير البلاستيك بمواد مثل باركسين، المشتقة من السليلوز، والتي كانت بمثابة ظهور البوليمرات شبه الاصطناعية. ومع ذلك، كان أول بوليمر اصطناعي بالكامل يظهر لأول مرة الباكليت في أوائل القرن العشرين، وكان يُقدَّر بخصائصه غير القابلة للاشتعال والمقاومة للحرارة.

بعد انتهاء الحرب العالمية الأولى، حفز التقدم في تكنولوجيا الهندسة الكيميائية التوسع السريع في أنواع البلاستيك الجديدة. شهد هذا العصر ظهور الأنواع الخمسة الرئيسية من البلاستيك التي نعرفها اليوم. وقد مهد هذا الطريق لعدد كبير من البوليمرات المتقدمة، بما في ذلك:

• نايلون معروف بقوته ويستخدم في المنتجات بدءًا من الجوارب وحتى شعيرات فرشاة الأسنان.
• في عام 1927، بولي كلوريد الفينيل (كلوريد البوليفينيل) تم إنتاجه تجاريا.
• بحلول عام 1930، بدأت شركة BASF في إنتاج بس (البوليسترين)، والتي غالبًا ما تظهر في العبوات والأكياس البلاستيكية نظرًا لمرونتها.
• شهد عام 1933 إنتاج HDPE (البولي ايثيلين) من شركة إمبريال للصناعات الكيماوية. إنه مقاوم للتآكل ويستخدم في الحاويات وقطع غيار السيارات.
• PET (البولي ايثيلين تيريفثاليت) تم ترخيصها من قبل شركة DuPont في عام 1941 بعد اكتشافها من قبل موظفي جمعية طابعات كاليكو.
• التصنيع التجاري لل PP (البولي بروبيلين) بدأت في عام 1957.
• البوليستر يستخدم في المنسوجات والألياف الزجاجية.
• كيفلر® يشتهر باستخدامه في السترات الواقية من الرصاص.
• تفلون ™ (بولي تترافلوروإيثيلين) المعروف بخصائصه غير اللاصقة في أواني الطهي.

أنواع وتطوير البلاستيك

اللدائن الحرارية مقابل اللدائن الحرارية

يمكن تصنيف المواد البلاستيكية بشكل عام إلى فئتين: البلاستيكية الحرارية و بالحرارة. اللدائن الحرارية، مثل البولي ايثيلين والبولي بروبيلين والبوليسترين، يمكن صهرها وتصلبها عدة مرات دون تدهور كبير في خصائصها. وهذا يجعلها مثالية لإعادة التدوير. من ناحية أخرى، البلاستيك بالحرارة، مثل البوليستر، تخضع لتغير كيميائي عندما يتم تسخينها وتصلبها، مما يجعل من الصعب إعادة تشكيلها وإعادة تدويرها.

وإليك كيفية التناقض:

البلاستيك الحيوي والابتكارات البيئية

في بحثك عن بدائل صديقة للبيئة، قد تجد أيضًا مواد بلاستيكية قابلة للتحلل. تم تصميم هذه المواد البلاستيكية لتتحلل إلى مكونات غير ضارة عند تعرضها للكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا أو الفطريات. ومن خلال استكشاف إمكانات البلاستيك الحيوي والمواد البلاستيكية القابلة للتحلل، يأمل الباحثون في خلق مستقبل أكثر استدامة للمواد البلاستيكية التي تكون أقل ضررًا على البيئة.

الفصل الأخير في تطوير البلاستيك يعالج المخاوف البيئية. البلاستيك الحيوي مشتقة من مصادر الكتلة الحيوية المتجددة مثل الدهون النباتية أو نشا الذرة أو القش. غالبًا ما توفر نفس وظيفة المواد البلاستيكية التقليدية ولكنها تأتي مع ميزة إضافية تتمثل في كونها قابلة للتحلل أو قابلة للتحلل في ظل ظروف معينة. وتشمل الابتكارات في هذا المجال ما يلي:

• البلاستيك القابل للتحلل: وهي مصممة لتتحلل في البيئة بسرعة أكبر من المواد البلاستيكية التقليدية.
• البوليمرات الاصطناعية: يمكن تصميم بعضها ليكون قابلاً للتحلل الحيوي، بينما يتم تطوير البعض الآخر لقوته ومرونته الفائقة.

إنتاج وتطبيقات البلاستيك

عندما تستكشف عالم البلاستيك، ستكتشف أن عمليات إنتاجها تتشابك بشكل عميق مع صناعة البتروكيماويات، وتمتد تطبيقاتها من العناصر الشائعة مثل الأكياس البلاستيكية إلى الاستخدامات الأكثر تخصصًا في التكنولوجيا والابتكار.

عمليات الإنتاج الصناعي

ربما لاحظت كيف أن المنتجات المصنوعة من البلاستيك موجودة في كل مكان تقريبًا في حياتك اليومية. من الأكياس البلاستيكية التي تستخدمها في البقالة إلى أثاثك وألعابك، أصبح البلاستيك عنصرًا أساسيًا في تصنيع المنتجات المختلفة. وذلك لأن البلاستيك له خصائص فريدة مثل الكثافة المنخفضة، وانخفاض التوصيل الكهربائي، والشفافية، والمتانة، مما يسمح بتصنيعه في مجموعة واسعة من المنتجات.

البلاستيك يبدأون رحلتهم في صناعة بتروكيماوية، مستمدة بشكل رئيسي من الوقود الحفري مثل البترول. تتضمن العملية التكسير والتقطير في المصانع الكيماوية، حيث يتم تحويل المواد الخام إلى راتنجات – اللبنات الأساسية للبلاستيك. ومن هنا، يتم قولبة هذه الراتنجات وتشكيلها بطرق مختلفة:

• صب الحقن: مثالية لإنتاج كميات كبيرة من نفس المنتجات البلاستيكية مثل الألعاب والأمشاط.
• التشكيل عن طريق النفخ: يستخدم عادة لصنع الزجاجات.
• البثق: يسهل إنتاج الأنابيب والأسلاك والأكياس البلاستيكية.

البلاستيك في التكنولوجيا والابتكار

لا يتوقف تعدد استخدامات البلاستيك عند المنتجات اليومية. في الواقع، إنها تلعب دورًا مهمًا في التكنولوجيا والابتكار أيضًا. على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر و الهواتف الذكية الاعتماد على المكونات البلاستيكية للحماية والعزل.

انها وجدت في:

• إلكترونيات: عزل للأسلاك، وحافظات لأجهزتك.
• المجال الطبي: المحاقن التي يمكن التخلص منها والعبوات المعقمة.

التأثير على البيئة وإدارة النفايات

تحديات التلوث البلاستيكي

إن متانة المواد البلاستيكية تجعلها مفيدة بشكل لا يصدق، ولكنها تساهم أيضًا في مشاكل بيئية كبيرة عندما ينتهي الأمر بهذه المواد إلى التلوث البلاستيكي.

يمكن للتلوث البلاستيكي أن يلوث الأراضي والمياه والنظم البيئية لأنه ينقسم إلى جزيئات أصغر وأصغر تعرف باسم اللدائن الدقيقة. 

وفي المحيطات، تهدد النفايات البلاستيكية الحياة البرية البحرية، حيث تظن الحيوانات أنها طعام أو تتورط فيها. على الأرض، يمكن للبلاستيك أن يتسرب مواد كيميائية إلى التربة، مما يؤدي إلى تلوث محتمل وآثار ضارة على النظم البيئية.

يمكن أيضًا أن تتراكم النفايات البلاستيكية في مدافن النفايات، مما يستغرق وقتًا طويلاً للتحلل بسبب متانتها. عندما لا تتم إدارتها بشكل صحيح، يمكن للأكياس البلاستيكية وغيرها من العناصر المهملة أن تسد الممرات المائية وتسد المجاري، مما قد يؤدي إلى انتشار أمراض مثل الملاريا من خلال توفير أرض خصبة للبعوض.

إعادة التدوير والحد من النفايات البلاستيكية

مقابل كل قطعة من البلاستيك تم صنعها على الإطلاق، من المحتمل أن بقاياها لا تزال موجودة بسببها طول العمر. ولكن يمكنك إحداث فرق من خلال إعادة التدوير وتقليل النفايات البلاستيكية. يمكن لعمليات إعادة تدوير البلاستيك تحويل النفايات إلى مواد جديدة، مما يساعد على تقليل الطلب على المواد البلاستيكية الجديدة، وتوفير الطاقة، وتقليل الكمية التي تنتهي في مدافن النفايات أو كجسيمات بلاستيكية دقيقة في البيئات الطبيعية.

على الرغم من أنه يتم إعادة تدوير حوالي 9% فقط من النفايات البلاستيكية بنجاح، إلا أن إعادة التدوير تظل استراتيجية مفيدة لإدارة النفايات البلاستيكية وتقليل تأثيرها على البيئة. فيما يلي بعض الطرق التي يمكنك من خلالها المساعدة:

• يقلل: حاول تقليل استهلاكك للمواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد عن طريق استخدام الأكياس والزجاجات والحاويات القابلة لإعادة الاستخدام.
• إعادة استخدام: إعادة استخدام الأغراض البلاستيكية لاستخدامات أخرى قبل التخلص منها.
• إعادة التدوير: افصل النفايات البلاستيكية وفقًا للإرشادات المحلية، وتأكد من نقلها إلى سلة إعادة التدوير المناسبة.

يعد استكشاف بدائل لمدافن النفايات وطرق التخلص من البلاستيك التقليدية أمرًا أساسيًا لحل مشكلة التلوث البلاستيكي. ومن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي إلى المخططات المبتكرة لتحويل النفايات إلى طاقة، توفر الأساليب البديلة فرصًا للتخلص الأنظف.

اللوائح والمعايير ومستقبل البلاستيك

المبادرات والاتفاقيات العالمية

ومن بين الاجتماعات البارزة، جمعية الأمم المتحدة للبيئة (UNEA 5.2) التي انعقدت في الفترة من فبراير إلى مارس 2022، والتي جمعت الدول معًا لمعالجة هذه القضية الملحة. وخلال هذا الحدث، التزمت الولايات المتحدة باتخاذ إجراءات على المستويين المحلي والدولي لمكافحة التلوث البلاستيكي.

ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه بحلول عام 2018، 127 دولة نفذت لوائح لاستخدام الأكياس البلاستيكية، وبعضها يستهدف عملية الإنتاج أيضًا. قد تكون فضوليًا بشأن معاهدة عالمية يجري التفاوض بشأنها لتخفيف عبء النفايات البلاستيكية على بيئتنا.

الابتكار في إنتاج البلاستيك واستخدامه

يتضمن فهم مستقبل البلاستيك أيضًا النظر في الابتكارات في مجال إنتاج البلاستيك واستخدامه. أحد التطورات الواعدة هو إعادة تدوير المواد الخام، والتي تنطوي على تحويل النفايات البلاستيكية إلى أصلها الموارد الطبيعية. الانحلال الحراريعلى سبيل المثال، تستخدم الحرارة لتحليل النفايات البلاستيكية إلى مواد كيميائية ووقود ذي قيمة.

علاوة على ذلك، تركز العديد من معايير ISO بشكل خاص على دورة حياة البلاستيك وتأثيرها على البيئة. تغطي هذه المعايير مجالات أساسية مثل تقييم نهاية العمر الافتراضي ووضع العلامات وإعادة التدوير والتسميد والمزيد.

أسئلة مكررة

ما هما النوعان الرئيسيان من البلاستيك؟

يمكن تصنيف البلاستيك بشكل أساسي إلى نوعين: اللدائن الحرارية والبوليمرات المتصلدة بالحرارة. اللدائن الحرارية، مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، هي مواد يمكن صهرها وإعادة تشكيلها بشكل متكرر. من ناحية أخرى، البوليمرات المتصلبة بالحرارة مثل الباكليت والفولكانيت، بمجرد تسخينها وتشكيلها، لا يمكن إعادة صهرها أو إعادة تشكيلها.

ما هو أول اختراع بلاستيكي؟

يعود الفضل في أول اختراع للبلاستيك الاصطناعي إلى ألكسندر باركس، الذي طور مادة تسمى باركيسين في عام 1862. تم تصنيع الباركسين من السليلوز المعالج بحمض النيتريك ومذيب. وقد وضع هذا الاختراع الأساس لتطوير البلاستيك.

متى بدأ استخدام البلاستيك تجاريا؟

بدأ الاستخدام التجاري للمواد البلاستيكية في أوائل القرن العشرين، حيث كان الباكليت أول بلاستيك اصطناعي بالكامل يتم طرحه في السوق في عام 1907. وقد جعلته خصائصه المقاومة للحرارة شائعًا في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك العوازل الكهربائية والسلع المنزلية.

ما هو تاريخ البلاستيك؟

بدأ تاريخ البلاستيك بالمواد الطبيعية التي أظهرت خصائص البلاستيك، مثل المطاط والسليلوز. وفي عام 1862، تم اختراع الباركسين، وهو أول بلاستيك من صنع الإنسان. الباكليت، الذي أنشأه ليو بيكلاند عام 1907، كان بمثابة ولادة صناعة البلاستيك الحديثة. بعد الحرب العالمية الثانية، أدى توسع التكنولوجيا الكيميائية إلى زيادة سريعة في أنواع جديدة من البلاستيك، مما أدى إلى نمو صناعة البلاستيك العالمية.

ما هي بعض الاستخدامات الشائعة للبلاستيك؟

يستخدم البلاستيك في كل جانب من جوانب الحياة الحديثة تقريبًا نظرًا لقدرته على التكيف. تشمل الاستخدامات الشائعة مواد التعبئة والتغليف والحاويات والأثاث والألعاب والأجهزة الطبية والإلكترونيات. طبيعتها خفيفة الوزن ومتينة تجعلها مثالية لهذه التطبيقات.

من اخترع البلاستيك بالصدفة وكيف حدث ذلك؟

لم يتم اختراع البلاستيك بالصدفة بقدر ما كان نتيجة بحث علمي متعمد. ابتكر ليو بايكلاند، الكيميائي الأمريكي من أصل بلجيكي، أول مادة بلاستيكية صناعية بالكامل، الباكليت، أثناء بحثه عن مادة عازلة. ومن خلال تجاربه الخاضعة للرقابة لإيجاد بديل اصطناعي لللك، تم اختراع الباكليت.