Πολυμερισμός και πλαστικά

Μια σακούλα από ένα αέριο

Μια λεπτή πλαστική σακούλα και το αέριο αιθένιο ($\text{CH}_2{=}\text{CH}_2$), που γνώρισες στους υδρογονάνθρακες, είναι φτιαγμένα από τα ίδια άτομα, με την ίδια αναλογία: έναν άνθρακα για κάθε δύο υδρογόνα.

Η διαφορά είναι το μέγεθος. Το μόριο του αιθενίου έχει έξι άτομα. Το μόριο της σακούλας έχει δεκάδες χιλιάδες: είναι μια τεράστια αλυσίδα, φτιαγμένη από χιλιάδες μόρια αιθενίου ενωμένα το ένα πίσω από το άλλο, σαν κρίκοι.

Μονομερή, πολυμερή, πολυμερισμός

• Μονομερές είναι το μικρό μόριο που επαναλαμβάνεται, ο «κρίκος».
• Πολυμερές είναι το τεράστιο μόριο που προκύπτει, η «αλυσίδα». Λέγεται και μακρομόριο.
• Πολυμερισμός είναι η αντίδραση που ενώνει τα μονομερή.

Πώς ενώνονται; Θυμήσου ότι το αιθένιο έχει διπλό δεσμό ανάμεσα στους δύο άνθρακες. Ο ένας από τους δύο δεσμούς «ανοίγει», και κάθε άνθρακας αποκτά ένα ελεύθερο χέρι για να πιάσει τον γείτονά του. Έτσι, χιλιάδες μόρια δένονται σε σειρά:

$$\nu\ \text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \;\rightarrow\; (\!-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\!)_\nu$$

Το $\nu$ είναι πολύ μεγάλος αριθμός, συνήθως χιλιάδες. Το προϊόν είναι το πολυαιθυλένιο, το πιο κοινό πλαστικό στον κόσμο: σακούλες, μεμβράνες, μπουκάλια απορρυπαντικών.

Με τον ίδιο τρόπο, αλλάζοντας το μονομερές, παίρνεις άλλα πλαστικά:

Πολυμερή δεν φτιάχνει μόνο ο άνθρωπος. Η κυτταρίνη του ξύλου και του βαμβακιού, το άμυλο της πατάτας, οι πρωτεΐνες, το φυσικό καουτσούκ, ακόμα και το DNA, είναι φυσικά πολυμερή.

Τι είναι τα πλαστικά

Πλαστικά λέμε τα συνθετικά πολυμερή που μπορούν να πάρουν σχήμα όταν θερμανθούν ή χυθούν σε καλούπι. Έγιναν τόσο διαδεδομένα επειδή είναι ελαφριά, φθηνά, ανθεκτικά στο νερό και στα χημικά, και μονωτικά της θερμότητας και του ηλεκτρισμού.

Δεν συμπεριφέρονται όμως όλα ίδια στη θερμότητα:

• Τα θερμοπλαστικά μαλακώνουν όταν θερμανθούν και σκληραίνουν ξανά όταν κρυώσουν, όσες φορές θέλεις. Οι αλυσίδες τους είναι χωριστές και γλιστρούν η μία δίπλα στην άλλη. Τέτοια είναι το πολυαιθυλένιο, το PET των μπουκαλιών, το PVC.
• Τα θερμοσκληρυνόμενα παίρνουν σχήμα μία φορά. Οι αλυσίδες τους δένονται μεταξύ τους σε ένα πλέγμα, και με τη θέρμανση δεν λιώνουν: καίγονται. Τέτοια είναι ο βακελίτης (1907, το πρώτο πλήρως συνθετικό πλαστικό) και η μελαμίνη των πιάτων.

Ποιο πλαστικό για ποιο αντικείμενο;

Διάλεξε ένα αντικείμενο και μετά το πλαστικό που θα χρησιμοποιούσες. Σκέψου τι χρειάζεται: διαφάνεια, αντοχή σε χρόνια, ελάχιστο βάρος;

Το αντικείμενο

Ένα διάφανο μπουκάλι για νερό, ελαφρύ και άθραυστο.Ένας σωλήνας αποχέτευσης που θα μείνει θαμμένος για δεκαετίες.Μια θήκη για ζεστό φαγητό, σχεδόν χωρίς βάρος, που κρατά τη θερμότητα.Ένα αδιαφανές μπουκάλι για χλωρίνη, που δεν πρέπει να σπάσει αν πέσει.

Το πλαστικό

PET (1)Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (2)PVC (3)Πολυστυρένιο (6)

Το πλαστικό

Το πρόβλημα: η αντοχή τους

Η μεγαλύτερη αρετή των πλαστικών είναι και το μεγαλύτερο πρόβλημά τους. Οι μικροοργανισμοί δεν μπορούν να διασπάσουν εύκολα τις αλυσίδες τους, οπότε ένα πλαστικό που πετιέται στη φύση μπορεί να μείνει εκεί για εκατοντάδες χρόνια. Με τον ήλιο και τα κύματα σπάει σε όλο και μικρότερα κομμάτια, τα μικροπλαστικά (μικρότερα από $5$ mm), που βρίσκονται πλέον από τον βυθό των ωκεανών ως τα ψάρια που τρώμε.

Σύμφωνα με τον ΟΟΣΑ (Global Plastics Outlook, 2022), το $2019$ παράχθηκαν στον κόσμο περίπου $460$ εκατομμύρια τόνοι πλαστικών. Την ίδια χρονιά έγιναν απορρίμματα περίπου $353$ εκατομμύρια τόνοι, και από αυτούς ανακυκλώθηκε μόνο περίπου το $9\%$. Το μεγαλύτερο μέρος θάφτηκε, κάηκε ή κατέληξε στο περιβάλλον.

Γι' αυτό η Ευρωπαϊκή Ένωση, με την οδηγία για τα πλαστικά μιας χρήσης, απαγόρευσε από το $2021$ αντικείμενα όπως τα πλαστικά καλαμάκια, μαχαιροπίρουνα και πιάτα. Η σειρά που προτείνεται είναι: πρώτα λιγότερο πλαστικό, μετά επαναχρησιμοποίηση, και μετά ανακύκλωση.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση