Наука имеет значение: пример пластмасс

Пластик это слово, которое первоначально означало «гибкий и легко формируемый». 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 манипулировать 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 одной 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 освободить людей 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 пластиков

В 1907 году Лео Бэкеланд изобрел бакелит, первый полностью синтетический пластик, то есть в нем не было 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.

Пластики достигают совершеннолетия

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 году как синтетический шелк, во время войны использовался для изготовления парашютов, веревок, бронежилетов, подшлемников 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 и 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 в отношении пластика длился недолго. В послевоенные годы произошел сдвиг в восприятии американцев, поскольку пластик больше не считался однозначно положительным. Пластиковый мусор в океанах впервые был обнаружен в 1960-х годах, в течение десятилетия, 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, ненадежным или поддельным. В «Выпускнике», одном из лучших фильмов 1968 года, 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.

Пластиковые проблемы: отходы и здоровье

Репутация пластика еще больше упала в 1970-х и 1980-х годах, когда возросло беспокойство 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 1980-х годах индустрия пластмасс возглавила влиятельную кампанию, поощряющую муниципалитеты собирать и перерабатывать материалы, пригодные для вторичной переработки, 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, пластик имеет 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. Все эти новаторы признают, что пластик не идеален, но является важной и необходимой частью нашего будущего.

[1] Джозеф Л. Николсон и Джордж Р. Лейтон, «Пластик достигает совершеннолетия». журнал Харпер, август 1942 г., с. 306.

[2] Сьюзен Фрейнкель, Пластмассы: токсичная история любви (Нью-Йорк: Генри Холт, 2011), с. 4.