لدائن

النمو على خطوات

علاوةً على ذلك، وفيه ينمو البوليمر بتفاعل المونمرات كلها مع بعضها البعض، ويحصل ذلك كيميائيا بتفاعلات التكثيف (انفصال منتجات جانبية عن المونمرات، مثل الماء) كما في تشكل البولي أميد أو البوليستر، أو بتفاعلات الإضافة بين المونمرات، كما يحصل عند تشكل البولي يوريثان.

دور اللدائن في التغير المناخي

علاوةً على ذلك، ولكن من جانب آخر قد يقلل استعمال البلاستيك من استهلاك الطاقة نظرًا لخفة وزنه ومتانته مقارنةً مع الزجاج أو المعدن، حيث تفي أوزان أقل لنفس الغرض. ومثلًا ، يُقدَّر أن الاستعاضة عن الزجاج والمعدن بالبوليستر في قناني المشروبات توفر 52٪ من طاقة النقل.

من جانب آخر، تأثير البلاستيك على ظاهرة الاحتباس الحراري مختلط. فهو يُصنع عمومًا من مشتقات البترول، وينتج عن إنتاجه بالتالي المزيد من الانبعاثات. كما يتطلب إنتاج البلاستيك من النفط الخام من الطاقة أكثر من المواد الأساسية الأخرى، كما يشير الجدول التالي المحسوب بمتوسط كفاءة محطات المرافق الأمريكية البالغة 35٪،

في هذا الإطار، يشير تقرير إلى أن أن اللدائن قد ساهمت في غازات الاحتباس الحراري بما يعادل 850 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي في عام 2019، ومن المتوقع أن تزيد الانبعاثات لتصل إلى 1.34 مليار طن بحلول عام 2030، و56 مليار بحلول عام 2050، أي ما يبلغ 14٪ من المتبقية على الأرض.

أصل الكلمة

من جانب آخر، وجاء في لسان العرب في مادة «لدن»: «اللَّدْنُ: اللّيِّنُ من كل شيء من عودٍ أو حبل أو خُلقٍ، والأنثى لَدْنة، والجمع لِدانٌ ولُدْن».

كذلك، أصل الكلمة من اليونانية "بلاستيكوس" ، بمعنى "قابل للتشكيل"، وهي بدورها مشتقة من "بلاستوس أي"مصبوبات". وهي التسمية الأكثر شيوعاً في الإشارة إلى المنتجات المصنعة الصلبة المشتقة من البتروكيماويات.

من جهة ثانية، ما يمكن تغيير شكله عند تسليط قوة خارحية عليه على نحو دائم دون انقطاع في أي اتجاه كان.

في هذا الإطار، تُنقحر الكلمة في العربية إلى بلاستيك، تستعمل كلمة «لدائن» مقابلاً في اللغة العربية، وهي جمع لكلمة لدن أو لدين، ولها ثلاث معانٍ:

من جهة ثانية، صنف من مواد ذات وزن جزئي عالٍ قوامها مادة عضوية مصنعة أو نصف مصنعة بالبلمرة أو بالتكاثف.

ما يمكن تشكيله وقولبته بفعل الحرارة.

النمو السلسلي

ومن ناحية أخرى، في هذا التفاعل يبدأ نمو البوليمر بجزيء خاص يسمى «الحفّاز»، يفتتح عملية الإضافة بتنشيط المونمر لينضم إلى مونمر ثان، وينشأ عن ذلك جزيء ينتقل فيه الجزي النشط إلى جانب المونمر المضاف ليتفاعل مع ثالث، وهكذا دواليك تنضم المونمرات إلى البوليمر بصورة متسلسلة، ويعتمد طول السلسلة الناتجة أو ما يسمى بدرجة البلمرة على نسبة الحفّاز إلى كمية المونمرات في التفاعل. يشمل هذا النوع من التفاعلات البلمرة الراديكالية والكاتيونية والأنيونية.

البنية الكيميائية

كذلك، يفرق بن نوعين من تشكّل البوليمر، النمو السلسلي والنمو على خطوات.

إضافةً إلى ذلك، أغلب المواد البلاستيكية بوليمرات عضوية، تتألف غالبيتها العظمى من سلاسل من ذرات الكربون التي ترتبط بذرات الهيدروجين أو الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت حسب نوع البوليمر، وتتكون هذه السلاسل من وحدات متكررة من الجزيئات الأحادية (المونومرات) التي تتحد في عملية البلمرة لتشكل البوليمر، وتتكون كل سلسلة من المبلمرات من آلاف عدة من الوحدات المتكررة التي تتواتر في مسار رئيسي يشكل عمود البوليمر الفقري. في كثير من الأحيان ترتبط السلسلة الرئيسة بسلاسل جانبية تشكلها مجموعات جزيئية مشابهة أو مختلفة، ترتبط عادة بالمونومرات قبل أن ترتبط تلك بعضها ببعض لتشكيل سلسلة البوليمر. يؤثر هيكل هذه السلاسل الجانبية على خصائص البوليمر.

المواد المضافة

وعلى صعيد آخر، المواد المضافة تغير خصائص البلاستيك، وهذا يجب أخذه في الاعتبار في عمليات إعادة التدوير. ففي الوقت الحاضر تجري أغلب عمليات إعادة التدويربإعادة صهر البلاستيك المستعمل وإعادة تشكيله إلى منتجات جديدة. ولكن نفايات اللدائن، حتى لو كانت كلها من نوع بوليمر واحد، تحتوي على أنواع وكميات مختلفة من المواد المضافة، وبالتالي فمن الممكن أن يؤدي خلطها معاً إلى إنتاج مادة ذات خصائص غير متسقة قد لا تكون جذابة أو صالحة للاستخدام في الصناعة. أوضح مثال على ذلك هو الملونات البلاستيكية، حيث يؤدي خلص ألوان مختلفة من اللدائن إلى منتوج بنّي أو غير متجانس اللون، ولهذا السبب يُفرز البلاستيك قبل إعادة التدوير حسب اللون، إضافة إلى الفرز حسب نوع البوليمر.

وفي هذا السياق، المواد المضافة هي مواد كيميائية تمزج مع اللدائن لتغيير أدائها أو مظهرها، لجعل خصائصها أكثر مناسبة لغرض الاستخدام، وإليها يرجع الفضل في استخدام اللدائن على نطاق واسع. يحتوي البلاستيك على الأقل على بعض مثبتات البوليمر التي تسمح لها بالانصهار والتشكّل دون أن يتضرر البوليمر أو يتحلل بفعل الحرارة. الإضافات الأخرى اختيارية ويمكن استخدامها حسب الحاجة وبكميات مختلفة حسب الغرض، ومن النادر أن يباع البلاستيك بدون هذه الإضافات المحسّنة.

علاوةً على ذلك، تمزج المواد المضافة مع اللدائن، ولكنها تظل متميزة كيميائيًا عنها، ومن الممكن أن تتسرب إلى خارجها بالتدريج، وتلعب هذه الظاهرة دورا مهما في الخلافات المتعلقة بأضرار اللدائن، حيث يمكن أن يكون بعضها ثابتا ومتراكماً حيوياً، أو مضرّاً بالصحة. من الأمثلة على ذلك مثبطات اللهب التي أصبح بعضها محظورا اليوم، والفثالات التي باتت مثيرة للجدل بسبب آثارها الصحية.

تاريخ

إضافةً إلى ذلك، في عام 1839 اكتشف العالم تشارلز غوديير أن تسخين عصارة شجرة المطاط الطبيعي مع إضافة مادة الكبريت يحولها إلى مطاط، وسميت هذه العملية بالتقسية (الفلكنة)، وقد تمكن غوديير من صناعة قفازات مطاطية بهذه الطريقة، في العام 1850 طور المطاط الصلب الذي سوّق بداية باسم «إبونيت»، ومنه صنعت في تلك الفترة أدوات الزينة وعلب الأقلام ومفاتيح البيانو والغلايين وأجزاء من أجهزة الهاتف، وكانت تلك أول مواد من ما سيعرف لاحقاً بلدائن التصلّد الحراري.

وفي هذا السياق، في أواسط القرن التاسع عشر كذلك طور عدد من العلماء مادة السليلويد، ففي عام 1846 صنع النيتروسليولوز بمفاعلة السليولوز مع حمض النتريك، وبعده تمكن البريطاني جون باركر ماينهارد من إذابة النتروسليولوز في خليط من الكحول والإيثير، وتوصّل بتبخير المذيب إلى طبقة رقيقة من مادة مرنة (الكولوديون). لاحقاً عجن البريطاني كوتين الكولوديون في محلول كافور كحولي وحصل بذلك على السيلولويد، في عام 1869 استعمل جون هيات السيلولويد في صيغة مادة لدنة، وطور لاحقًا ببضعة أعوام أول آلة قولبة بالحقن. كما تمكن طور ويوهان أوربان من تذويب السليولوز باستخدام محلول من معقد هيدروكسيد النحاس النشادري وشكّلا منه لأول مرة أليافاً سليولوزية (تسمى اليوم ألياف ) كانت أول ألياف سليولوزية تنتج اصطناعياً.

ومن جهة أخرى، حتى عام 1930 كانت اللدائن المعروفة هي السيليلويد والباكليت، ولاحقًا أُكتشفت أو طوّرت أنواع كثيرة من اللدائن، وأهمها البولي إيثيلين والبولي بروبلين والبولي ستايرين المستعملة على نطاق واسع في تغليف المنتجات، والبولي فينيل كلوريد (PVC) الذي يستعمل في البناء والأنابيب لقوته ومتانته، والبوليستر والنايلون، ويستعملا في العبوات وفي النسيج. ساهم عدة كيميائيين في علم المواد المتعلق بالبلاستيك، ومنهم الحائز على جائزة نوبل هيرمان شتاودنغر، والذي أطلق عليه «والد كيمياء المبلمرات»، وهيرمان مارك الذي لقب بـ«والد فيزياء المبلمرات».

علاوةً على ذلك، عام 1872 وصف أدولف فون باير بلمرة الفينول والفورمالدهيد بالتكثيف، ودرس بعده ليو بيكلاند تأثيرات الأوساط الحمضية والقاعدية على هذا التفاعل وطول عام 1907 عملية إنتاج راتنج الفينول الذي سماه «الباكليت»، وكان أول نوع من لدئن التصلب الحراري المصطنع كلياً، واستعمل أولاً في صناعة العوازل الكهربائية الناشئة آنذاك. وبيكلاند هو من صاغ مصطلح «البلاستيك».

المشاكل البيئية والاستدامة

ومن جهة أخرى، تسبب نجاح اللدائن في أوائل القرن العشرين وهيمنتها في نصفه الثاني في حدوث مشكلات بيئية واسعة النطاق بسبب معدل تحللها البطيء في النظم البيئية الطبيعية. تركيب أغلب اللدائن الكيميائي مستقر جدا، وهذا يجعلها مقاومة للكثير من عمليات التحلل الطبيعي، ويمكن مقارنة ذلك باستدامة مواد طبيعية مشابهة بنيوياً مثل الكهرمان.

من جانب آخر، تنامى من ستينيات القرن الماضي وجود المواد البلاستيكية، وخاصة اللدائن الدقيقة (الميكروبلاستيك) داخل السلسلة الغذائية، حيث لوحظ وقتها لأول مرة وجود جزيئات بلاستيكية دقيقة في أحشاء الطيور البحرية، ومنذ ذلك الحين عثر عليها بتركيزات متزايدة. ما زالت الآثار طويلة الأمد الناجمة عن ذلك غير مفهومة جيدًا. وغالباً ما يستعمل البلاستيك في الزراعة، وقد بات يوجد منه في التربة ما يفوق الموجود في المحيطات.

إضافةً إلى ذلك، تركز الأبحاث حول التأثيرات البيئية في العادة على مراحله النهائية ومشكلة النفايات. ومع ذلك ، فإن إنتاج البلاستيك مسؤول كذلك عن تأثيرات بيئية وصحية واجتماعية اقتصادية كبيرة.

ومن جهة أخرى، يمكن اليوم العثور على التلوث البلاستيكي في جميع المسطحات المائية الرئيسية في العالم، وتوجد البقع البلاستيكية في جميع محيطات العالم وتلوث نظم الأرض البيئية. وهناك تقديرات مختلفة لكمية النفايات البلاستيكية التي أنتجت في القرن الماضي، وبحسب أحد التقديرات، فقد تُخلّص من مليار طن من النفايات البلاستيكية منذ الخمسينيات من القرن الماضي. يقدر آخرون الإنتاج البشري التراكمي بـ 8.3 مليار طن من البلاستيك، منها 6.3 مليار طن هي عبارة عن نفايات، مع إعادة تدوير 9٪ فقط. في سنة 2009، قدر أن 10٪ من النفايات الحديثة كانت من البلاستيك، على الرغم من اختلاف التقديرات حسب المنطقة.

كذلك، يتحلل البلاستيك من خلال مجموعة متنوعة من العمليات ويعتمد التحلل على هيكل البولمر الكيميائي، وأهم عمليات التحلل الأكسدة الضوئية، بينما يستغرق التحلل البحري وقتًا أطول نتيجة للبيئة المالحة وتأثير التبريد في البحر، وهذا يساهم في استمرار وجود الحطام البلاستيكي في بيئات معينة. من ناحية أخرى أظهرت دراسات حديثة أن المواد البلاستيكية في المحيطات تتحلل بشكل أسرع مما كان يُعتقد سابقًا بسبب التعرض للشمس والمطر والظروف البيئية الأخرى، مما يؤدي إلى إطلاق مواد كيميائية سامة مثل بيسفينول أ، إلا أن هذا التحلل قد تباطأ بسبب زيادة حجم البلاستيك في المحيط . وقد قدمت منظمة حماية المحيطات تقديرات لمعدلات تحلل بعض المنتجات البلاستيكية، فمثلًا من المقدر أن يستغرق تحلل الكوب البلاستيكي الرغوي 50 عامًا، بينما يستغرق تحلل قنينة الشرب البلاستيكية 400 عام، وحفاظات الاطفال 450 عامًا، وخيط صنارة الصيد 600 عام.

من جهة ثانية، تشكل اللدائن 50٪ إلى 80٪ من النفايات في المناطق البحرية. وقد ذكرت منظمة حماية المحيطات أن كميات البلاستيك التي تلقيها الصين وإندونيسيا والفلبين وتايلاند وفيتنام في المياه تفوق ما تلقيه باقي دول العالم مجتمعة. وتحمل أنهار اليانغتسي، والسند، والأصفر، و، والنيل، الغانج، واللؤلؤ، وآمور، النيجر، وميكونغ 88٪ إلى 95٪ من البلاستيك المنقول إلى البحر.

وفي هذا الصدد، فمثلًا، يشير بروتوكول مونتريال إلى أن مركبات الكلوروفلوروكربون شائعة الاستخدام في تصنيع البوليسترين القابل للتشكيل قد ساهم إنتاجها في استنفاذ طبقة الأوزون.

التصنيف حسب الخصائص الميكيانيكية الحرارية

وفي هذا الصدد، لدائن صلبة بالحرارة : تذوّب أو تصهر البولمرات المثبتة حراريا وتشكّل لمرة واحدة فقط، وتظل صلبة بعد التصلد، الذي يتم في العادة عبر التسخين (ومنه مصطلح «التصلد بالحرارة» ، كما يمكن أن تحدث أو تدعم كذلك بالمؤكسدات أو الإشعاع أو استخدام الحفّازات الكيميائية، ويحصل خلالها تفاعل كيميائي لا رجعة فيه، وإذا أعيد تسخينها تتحلل ولا تذوب. وتكون المنتجات المصلدة بالحرارة في العادة صلبة وهشة بسبب التشبيك الذي يجري بين سلاسل البوليمرات خلال عملية التصلد. تستعمل هذه المواد بفضل ثباتها الكيميائي والحراري في التمديدات الكهربائية، وأقدم الأنواع المعروفة من هذه اللدائن هو راتنج فينول فورمالدهيد (الفيوبلاست)، كما تتضمن هذه المجموعة راتنجات البوليستر، والبولييوريثان المستعمل في الدهان، وعملياً كل الراتنجات الاصطناعية مثل الإيبوكسيد.

من جانب آخر، بوليمرات مرنة : تتكون هذه المواد من سلاسل بوليمر ترتبط ببعضها البعض عند نقاط قليلة نسبيا، ويسمح ذلك بتمددها عند الشد، وعودته إلى حالتها الأولى عند انتفائه. ومثال على ذلك المطاط الذي يصنع بتقسية أو فلكنة المطاط الطبيعي (أو البولي إيزوبرين) بتسخينه بحضور الكبريت، فيتحول من مادة لزجة وسائلة بعض الشيء إلى منتج جاف وصلب لا يطرى عند التعرض للحرارة ولا يذوب في أغلب المذيبات. تضم هذه المجمعة كل أنواع المطاط المصلّد، وتتم عملية التصليد على سيبيل المثال عبر التقسية (الفلكنة) بالكبريت، أو بالبيروكسيدات، أو أكاسيد الفلزات أو بالأشعة. يستخدك نحو 60% من البوليمرات المرنة في صناعة العجلات، والباقي في مواد مطاطية مختلفة مثل القفازات الكيميائية والأغراض الصحية، وتضم هذه المجموعة المطاط الطبيعي (NR)، و (NBR)، و (ٍSB)، والكلوروربرين (CR)، والبوليبوتاديين (BR)، (EPDM).

من جانب آخر، لدائن حرارية : هو نوع من أنواع اللدائن التي تلين بالحرارة وتتصلب مرة أخرى عند تبريدها. تستطيع المواد اللدنة بالحرارة أن تمر بعدة دورات من الذوبان والتجمد بدون أن تتعرض إلى تغيير كيميائي، وهذا يجعلها مناسبة لعمليات إعادة الاستخدام. وهذا يجعل هذه المواد سهلة التصنيع بعدة طرق منها التشكيل بالحقن، واللحام، وترجع هذه الخاصية إلى طبيعة البوليمرات الخطّية المكونة لها. وفي هذه المجموعة تدرج أغلب المواد اللدائنية المستعملة اليوم (البوليبروبلين، البوليثيلين، البولسترين، البوليستر) التي تستعمل في المنتجات الاستهلاكية البسيطة والتغليف، وكذلك في أغراض تقنية في صناعة المركبات والإلكترونيات، كما تستعمل في البناء، خاصة في السقوف وإطارات النوافذ والأنابيب. ومن المكن من أجل الحصول على خصائص جديدة خلط هذه المبلمرات بعضها ببعض.

ومن جهة أخرى، أحد التصنيفات المهمة للبلاستيك هو الدرجة التي تكون فيها العمليات الكيميائية المستعملة في صنعها قابلة للعكس أم لا، وتقسم اللدائن في هذا التصنيف إلى:

السمّية

وفي هذا الصدد، إضافة إلى ذلك، تعد بعض المونومرات المستعملة في تصنيع اللدائن سامة أو مسرطنة، ومن الممكن في بعض الحالات أن تظل كميات صغيرة منها محاصرة في المنتج ما لم ينقّى. مثلًا، اعترفت الوكالة الدولية لبحوث السرطان التابعة لمنظمة الصحة العالمية بأن كلوريد الفينيل، وهو حجر الأساس في مادة ، مادة مسرطنة للإنسان.

وعلى صعيد آخر، تتمتع المواد البلاستيكية النقية بسمّية منخفضة بسبب عدم قابليتها للذوبان في الماء، ولأنها خاملة كيميائياً بسبب وزنها الجزيئي الكبير. ولكن المنتجات البلاستيكية تحتوي على مجموعة متنوعة من المواد المضافة التي يمكن أن يكون بعضها ساماً. مثال على ذلك الأديبات والفثالات التي تضاف غالباً إلى اللدائن الهشة مثل الـ لتصبح طيعة للاستخدام في تغليف المواد الغذائية وفي لعب الأطفال وعدة منتجات أخرى. ومن الممكن أن تتسرب هذه المكونات من المنتج، لذا قرر الاتحاد الأوروبي اليوم تقييد استخدام الفثالاـت (مثل DEHP) في بعض التطبيقات، كما قيدت الولايات المتحدة استخدام DEHP و DPB و BBP و DINP و DIDP ، و DnOP في لعب الأطفال ومنتجات رعاية الأطفال بقانون تحسين سلامة المنتجات الاستهلاكية . كما أشير إلى بعض المواد التي تتسرب من عبوات الطعام المصنوعة من البوليسترين ذات نشاط هرموني ويشتبه في أنها مواد مسرطنة للإنسان، وكذلك تشمل قائمة المواد الكيميائية الأخرى ذات الخطر المحتمل مركّبات الألكيلفينول.

التحويل

• التشكيل الدوراني - لإنتاج الأجسام المجوفة ذات الجدران السميكة (خزانات IBC)
• القولبة بالحقن - لإنتاج الأجسام الصلبة (مثل هياكل الهاتف، ولوحات المفاتيح)
• الغزل - لإنتاج الألياف (نايلون، بوليستر، سبانديكس، إلخ)

من جانب آخر، تُعرف الشركات التي تنتج سلعًا جاهزة بالمحولات (أو المعالجات)، وتنتج الغالبية العظمى من المواد البلاستيكية في جميع أنحاء العالم بواسطة تليينها بالحرارة وتسخينها حتى تذوب، ثم تشكيلها، وتوجد أنواع مختلفة من معدات البثق التي يمكنها تحوليل اللدائن إلى أي شكل على وجه التقريب.

ومن ناحية أخرى، تختلف العملية اختلافًا طفيفًا بالنسبة للمواد المتصلدة بالحرارة، حيث يكون البلاستيك هنا سائلًا في البداية ولكن يجب تقسيته للحصول على منتجات صلبة، ولكن الكثير من المعدات متشابهة على نطاق واسع.

بثق الرقائق - لإنتاج الرقائق البلاستيكية (الأكياس، الأغطية)

في هذا الإطار، التشكيل بالنفخ - لإنتاج أجسام مجوفة رقيقة الجدران بكميات كبيرة (زجاجات المشروبات، والألعاب)

التحويل الحراري

ومن جهة أخرى، يمكن للدائن أن تتحل حرارياً إلى الكانات تستعمل في الوقود، لاحتواء البلاستيك على كل من الهيدروجين والكربون، وينتج كل واحد من نفايات البلاستيك ما يقرب من لتر من الهيدروكربون.

اللدائن الهندسية

علاوةً على ذلك، مزيج البوليثيلين مع الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (PE + ABS) يستعمل في التشحيم الجاف ذي المتطلبات المتدنية

علاوةً على ذلك، مزيج البولي كربونات مع الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (PC + ABS) ينتج بلاستيكًا أقوى يستعمل في أجزاء السيارة الداخلية والخارجية وفي أجسام الهواتف المحمولة

وفي هذا الصدد، تكون اللدائن الهندسية أكثر قوة وتتحمل درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية وأقل من الصفر، وتستعمل في صنع منتجات مثل قطع غيار المركبات ومواد البناء والتشييد وبعض أجزاء الآلات، وتتكون في بعض الحالات من مزيج من أنواع مختلفة من اللدائن. ويمكن أن تحل اللدائن الهندسية محل المعادن في المركبات، ويؤدي ذلك إلى خفض وزن المركبة إلى حدود الـ10%، مما يحسّن كفاءة استهلاكها اللوقود بنسبة 6-8٪. وبينما تبلغ نسبة اللدائن اليوم ما يقارب الـ50٪ من حجم السيارة الحديثة لا تتراوح نسبتها من الوزن بين 12 و17٪.

ومن ناحية أخرى، السيليكونات (البوليسيليكونات): راتنجات مقاومة للحرارة تستعمل أساساً موادا مانعة للتسرب، كما تستعمل كذلك في أواني الطهي ذات درجات الحرارة العالية، وبصفتها مادة راتينج أساسية للدهانات الصناعية.

وفي هذا السياق، اليوريا فورمالدهايد (UF): أحد اللدائن الأمينية التي تستعمل بديلا متعدد الألوان للفينول: يستعمل مادةً لاصقة للخشب وأغلفة المفاتيح الكهربائية.

وفي هذا السياق، بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) أو «الأكريليك»: يستعمل في العدسات اللاصقة (من النوع «الصلب»)، وفي التزجيج (معروف بأسماء تجارية مختلفة حول العالم، مثل بليكسيغلاس، بيرسبيكس، أوروغلاس)، والعازلات الضوئية، وأغطية صناديق المركبات الخفيفية الخلفية، كما أنها تشكل أساس دهانات الأكريليك الفنية والتجارية حيث تبثّ في الماء باستخدام مواد مساعدة.

كذلك، أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS): يستخجم في علب المعدات الإلكترونية (مثل شاشات الكمبيوتر والطابعات ولوحات المفاتيح)، وأنابيب الصرف

كذلك، البولي كربونات: يستعمل في أغطية الحواسيب والأقراص المضغوطة والنظارات ودروع مكافحة الشغب ونوافذ الأمان وإشارات المرور والعدسات

في هذا الإطار، البوليسترين المضاد للطرق (HIPS): يستعمل في بطانات الثلاجات، وتغليف المواد الغذائية والأكواب التي تستعمل لمرة واحدة

التحلل الجرثومي

عثر في مقالب القمامة على ميكروبات آكلة للبلاستيك.

من جهة ثانية، تبين أن فطر غيوتريشوم كاندديديوم الموجود في بليز قادر على تحليل البوليكاربونات الموجود في الأقراص المدمجة.

من جهة ثانية، يتحلل الفينول فورمالدهيد، المعروف باسم الباكليت ، بفطر العفن الأبيض شرسيسوسبوريوم.

النوكاردية يمكن أن تحلل البوليستر بأنزيم استريز.

علاوةً على ذلك، عثر في مياه بحر سارجاسو الملوثة بالبلاستيك على بكتيريا تستهلك أنواعاً مختلفة من البلاستيك، ولكن ليس معروفاً بعد إلى أي مدى تحلل هذه البكتيريا السموم بصورة فعالة بدلاً من إطلاقها في النظام البيئي الميكروبي البحري.

إضافةً إلى ذلك، عُثر على جراثيم "الراكدة" قادرة على أن تحلل جزئيا أوليغوميرات البولثيلين منخفضة الوزن الجزيئي. وكذلك بإمكان جراثيم الزائفة المتألقة وسفينغوموناس عند استخدامهما معاً أن تحلل أكثر من 40٪ من وزن الأكياس البلاستيكية خلال أقل من ثلاثة أشهر. كذلك تمكن العلماء من عزل البكتيريا المحبة للحرارة بريفيباسيلوس بورستيلينيس (سلالة 707) من عينة تربة، ووجد أنها قادرة على استخدام البوليثيلين منخفض الكثافة مصدراً وحيداً للكربون عند الحضانة عند 50 درجة مئوية، كما ساعد لتعرض المسبق للأشعة فوق البنفسجية في كسر الروابط الكيميائية والتحلل البيولوجي.

وعلى صعيد آخر، يعمل فطر الرشاشية الدخناء على تحليل الـ بشكل فعال. كما نجحت زراعة فطر فانيروشات شريسوسبوريوم (العفن الأبيض) على سطح من الـ في محلول ملحي. وبمكن كذلك أن تتسبب فطريات نيروشات شريسوسبوريوم وليتيتوس تيغرينوس و الرشاشة السوداء ورشاشية سيدوفي في تحلل الـ بشكل فعال.

وفي السياق ذاته، تعرض واحد من منازل المستقبل المصنوعة من البوليستر المقوى بالألياف الزجاجية والبوليستر-البولي يوريثين والفايبر غلاس إلى التآكل على نحو واسع بسبب جراثيم سيانوباكتيريا وأرشيا.

من جهة ثانية، في عام 1975، اكتشف فريق من العلماء اليابانيين الذين يدرسون البرك التي تحتوي على مياه الصرف الصحي المنبعثة من مصنع نايلون سلالة من جراثيم الصيفرية التي تهضم بعض منتجات تصنيع النايلون 6 الثانوية، مثل حمص الأمينوكابرويك. ومن الممكن يمكن أن يتحلل النايلون 4 (بوليبوتيرولاكتام) بواسطة أنواع ND-10 و ND-11 من جراثيم بسويدوموناس (الزائفة) إس بي عثر عليها في الصرف، وينتج عن ذلك حمض أمينوبوتيريك غاما.

وفي السياق ذاته، تحلل تجمعات الميكروبات الميثانوجينية مادة الستايرين وتستعملها مصدراً للكربون. يمكن لـجرثومة الزائفة الكريهة تحويل الستايرين إلى أنواع مختلفة من بولي هيدروكسيل كانوات البلاستيكي القابل للتحلل الحيوي.

من جهة ثانية، عثر على الكثير من أنواع الخمائر والبكتيريا والطحالب والأشنات تنمو على مصنوعات مبلمرة في المتاحف والمواقع الأثرية.

إضافةً إلى ذلك، هناك عدة أنواع من فطريات التربة القادرة على مهاجمة البولي يوريثين، بما في ذلك نوعان من فطريات بيستالوتيبوس الإكوادورية، وهذه الفطريات قادرة على استهلاك البولي يوريثين سواء هوائياً ولا هوائياً على حد (كما هو الحال في قاع مدافن النفايات).

من جهة ثانية، عثر على فطريات خطرة على متن محطات فضائية تعمل على تحليل المطاط إلى شكل قابل للهضم.

ومن ناحية أخرى، ثبت أن المجتمعات الميكروبية المعزولة من عينات التربة الممزوجة بالنشا قادرة على تحليل مادة البولي بروبيلين.

بوليثيلين عالي ومنخفض الكثافة

وفي هذا الصدد، أما الطريقة الثالثة فهي «البلمرة في الكتلة» ، أي بلمرة الفينيل كلوريد في الحالة السائلة بإدخال محفزّ يذوب فيه (بيروكسيد عضوي في العادة)، وتبلغ نسبة التفاعل في هذه العملية 80% وتزال بعدها المونمرات غير المتفاعلة بالتفريغ الهوائي. ومن الممكن مقارنة نقاء البوليمر الناتج (M-PVC) مع الـE-PVC. يستعمل هذا النوع في المجالات التي يحتاج فيها إلى الشفافية الضوئية، وكذلك في رقائق التعقيم.

البولي فينيل كلوريد (PVC أو V)

كذلك، ينتج البوليثين عادة بثلاث نوعيات، البوليثلين عالي الكثافة (HDPE أو PE-HD) البوليثيلين منخفض الكثافة (LDPE أو PE-LD) والبوليثلين الخطي منخفض الكثافة LLD-PE.

من جانب آخر، عند إضافة غاز ثاني أكسيد الكربون إلى عملية البلمرة الراديكالية ينتج البولسترين الرغوي الذي يتكون من 95 إلى 98% من الهواء، وهو بذلك عازل حراري جيد، ويستعمل لذلك في البناء في الأشكال الخرسانية العازلة والألواح الهيكلية العازلة، كما يستعمل في العبوات الغذائية.

وفي هذا الصدد، ينتج البوليثلين عالي الكثافة باستخدام محفزات تسيغلر-ناتا وتتميز سلاسله بتنظيم عال وتشعّب قليل وتنتظم في أجسام عالية الصلابة متبلورة جزئيا، ووزنها النوعي أعلى من وزن البوليثلين منخفض الكثافة، وكلاهما أخف من الماء). ويستعمل في الأنابيب والعبوات وصناديق القناني والبراميل وعلب البطاريات والجرادل والمقابس وغيرها.

من جهة ثانية، كما ينتج هذا البوليمر في حالة الإسالة تحت الضغط حيث يؤلف مستعلق مائي بالتحريك فائق السرعة، وتستعمل في التحفيز بيروكسيدات عضوية أو (AIBN)، وتتحول الكرات العائمة في المستعلق إلى بوليمرات، ويتبخر منها المونمر غير المتفاعل عند إزالة الضغط. وبهذه الطريقة تنتج اليوم 90% من هذا البوليمر (S-PVC).

من جهة ثانية، واحدة من أهم مشاكل هذا البوليمر هو محتوى الكلور العالي فيه، الذي يتسبب بانبعاث غاز الكلور السام وحامض الهيدروكلوريك عند الاحتراق. كما يحتوى المنتج على عدة مواد مساعدة ومطريات تعد مضرة بالصحة، كما يعتبر الذي يستعمل ملدنا في لفائف الـ مصدر قلق كذلك، وكذلك المركبات العضوية المتطايرة الموجودة في . وتعد اللبنة الأساسية، كلوريد الفينيل، مادة مسرطنة يتوجب إزالة بقاياها تماما من المنتج.

وعلى صعيد آخر، أما البوليثلين منخفض الكثافة فينتج بالبلمرة في الحالة الغازية تحت ضغط عال، ويتميزعنه البوليثيلين الخطي بإشراك البوتين والهكسين والأوكتين في عملية البلمرة من أجل السيطرة على درجة تشعب السلاسل. كلا النوعان درجة تبلوره منخفضة، ويتميز بقدرة ممتازة على تشكيل الرقائق، ويستعمل في الدرجة الأولى في إنتاج سطوح التغليف والأكياس ورقائق تغليف السجائر والأقراص المدمجة والكتب والمناديل الورقية.

البولي يوريثان (PUR)

البولسترين (PS)

ومن جهة أخرى، البوليسترين في العادة هو لدن حراري لابلوري (مع بعض الاستثناءات الحديثة) ينتج ببلمرة الستايرين الراديكالية، ويتميز بسهولة تشكيله وقدرته على العزل الكهربائي، ومن مثالبه سهولة تكسره عند الثني وقلة ثباته الحراري وسرعة احتراقه وحساسيته تجاه المذيبات العضوية.

ومن ناحية أخرى، يتميز بالقدرة على التشكل الحراري وبالصلادة، والقدرة على مقاومة الاحتراق، والكيماويات مثل الكحول والاحماض والقواعد والزيوت، ولذلك يستعمل البوليمر الصلب في أنابيب الصرف وإطارات النوافذ، ولكن من مثالبه عدم تحمله لدرجات حرارة عالية، حيث لا يمكن استخدامه لفترة طويلة على درجات حرارة أعلى من 65 درجة مئوية، أو لأية فترة على درجة 75. أما البولمرات الطرية فهي مطاطة وتشبه الجلود وقابلة للتشكل حراريا، وتستعمل في الأرضيات ومانعات النفاذ والخراطيم وديكورات السقوف.

ومن جهة أخرى، ينتج البوليبروبلين ببلمرة البروبلين باستخدام المحفزات الفلزّية لكونها الطريقة الوحيدة الممكنة للحصول على بولمرات صالحة للاستخدام التجاري، وهي بولمرات عالية الصلابة والمتانة والتحمل الميكانيكي وأخف وزناً نوعياً من باقي اللدائن السلعية، وقد سمحت هذه الخصائص بالحلول مكان بعض الأدوات المعدنية. يستعمل قسم كبير من البوليبروبلين المنتج في عبوات الطعام، وله استخدامات أخرى أهمها في صناعة السيارات حيث يدخل في فلاتر الهواء وأغطية قطع السيارة والجناح الخلفي وحافظة المصابيح وقماش المقاعد وسطوح الدوّاسات، وفي المنزليات حيث يستعمل في أثاث الحدائق وأغطية المراحيض والأعشاب الاصطناعية، ويستعمل كذلك في حافظات النظارات، والحقائب، والادوات الرياضية، والمعدات الطبية، ويدخل كذلك في صناعات النسيج واللانسجيات.

من جانب آخر، ينتج البولي فينيل كلوريد ببلمرة الكلورإيثين (كلوريد الفينيل) الراديكالية بثلاثة طرق مختلفة ينتج عنها في العادة بوليمر منخفض التبلور. أقدم هذه الطرق البلمرة في مستحلب مائي ويستعمل فيها عوامل مساعدة للحفاظ على المستحلب، ويستعمل في التحفيز بيروكسيد الهيدروجين أو بيركبريتات البوتاسيوم، ويستعمل البوليمر الناتج عنها (E-PVC) لاصقا أو في الطبقات العازلة.

البوليبروبلين (PP)

إضافةً إلى ذلك، يستعمل البولسترين الصلب في العزل الكهربائي وفي أدوات المائدة البلاستيكية وأواني الطعام التي تستعمل لمرة واحدة، وعلب الأقراص المضغوطة، وأغلفة كاشف الدخان، وإطارات لوحة المركبات، وأطباق بتري وحاويات المختبرات الأخرى مثل أنابيب الاختبار والصفيحات الدقيقة، تشمل طرق الإنتاج في هذه الحالة التشكيل الحراري (أو التشكيل بالفراغ) والقولبة بالحقن.

في هذا الإطار، كما تصنف غالباً البولي يوريثان (PUR) بصفة فئات سلعية رئيسية، على الرغم من أنها ليست مدرجة على الراتنج لكونها مجموعات متنوعة جدا كيميائياً. وينتج البولي يوريثان من الإيزوثيانات ومن الممكن التحكم بمرونته وصلابته عبر اختيار المونومر، وأشهر منتوجاته الإسفنج الصناعي الذي يستعمل في مجالات متعددة مثل الفرش والواقيات، وكذلك من أهم المنتوجات التي يرتبط بها الألياف المطاطة (الإيلاستان) التي تصنع من خليط من البوليوريثان والبولستر.

التوليف

ومن جهة أخرى، لا تباع اللدائن بصفتها مادة نقية، بل تمزج بمواد كيميائية أخرى تُعرف مجتمعة بالإضافات، التي تضاف أثناء مرحلة التوليف، وتتضمن مواد مثل المثبّتات والمطرّيات والأصباغ، وتهدف إلى تحسين العمر الافتراضي أو قابلية التشغيل أو مظهر المنتج النهائي. في بعض الحالات من الممكن أن يتضمن ذلك خلط أنواع مختلفة من البولمرات لتكون مزيجا مثل البوليسترين المحسن المضاد للطرق الذي يتكون من هيكل بوليسترين محمي بهيكل مطاطي من البوليبوتاديين. وتنتج بعض الشركات الكبيرة توليفاتها الخاصة، ويلجأ بعض المنتجين إلى طرف ثالث لعملها، وتُعرف الشركات التي تتخصص في هذا العمل باسم «مولفين» .

وفي السياق ذاته، توليف البلاستيك بالحرارة سهل نسبياً، إذ يظل سائلاً حتى تقسيته في شكله النهائي. ومن الضروري إذابة اللدينة عند استخدام مواد التليين بالحرارة من أجل التمكن من خلطها، ويتضمن هذا تسخينه إلى درجة حرارة بين 150 و320 درجة مئوية. ولكون البلاستيك المصهور لزجاً ويظهر جريانا صفيحيا يؤدي إلى اختلاط رديء، تجرى عملية التوليف باستخدام معدات البثق القادرة على توفير الحرارة والخلط اللازمين لإعطاء منتج متجانس.

علاوةً على ذلك، تضاف المواد المضافة بتركيز قليل جدًا في العادة، ومن الممكن كذلك إضافة مستويات عالية لعمل وجبات مركزة متجانسة يمكن خلط حبيباتها لاحقاً وصهرها مع بوليمر أرخص ثمناً لإعطاء منتج نهائي متجانس. وتعد هذه الطريقة أرخص من إنتاج مادة مولفة بالكامل، وهي شائعة بشكل خاص لإدخال اللون.

اللدائن الدقيقة

ومن ناحية أخرى، يؤدي تحلل هذه المواد البطيء الذي قد يدوم لقرون أو لآلاف السنين إلى قدرتها على التسرب إلى الأنسجة الحيوية والتراكم في داخلها، ما قد يؤدي إلى الرفع من تركيز المواد السمية في النظام الغذائي.

علاوةً على ذلك، وكلا النوعين قادران على البقاء لمدد طويلة، خاصة في الأوساط المائية والمحيطية، ويتسببان بتلوث المياه، ويشار إلى أن 35% من اللدائن الدقيقة في مياه المحيطات مصدره أنسجة الملابس، ووتنتج في الدرجة الأولى عت حتّ وتفكك ألياف البوليستر والنايلون والأكريليك أثناء الغسيل. كما تتراكم اللدائن الدقيقة في الهواء وفي التربة، وتميّز في التعريف عن القطع البلاستيكية الأكبر، التي تسمى الماكروبلاستيك.

كذلك، كذلك تبين في الأنظمة البيئية في اليابسة أن تراكم اللدائن الدقيقة في التربة يضر بالنظام البيئي ويقلل من نمو دود الأرض. وما زالت دورات وحرك البلاستيك في الأنظمة البيئية غير معروفة تماما وقد البحث. تشير دراسات أجريت على أعماق المحيطات في الصين (2020) إلى أن وجود طبقات من البلاستيك في أعماق المحيط تدل على الأرقام الواردة من الدراسات في الطبقات السطحية أقل بكثير من حجم المشكلة. كما عثر على لدائن دقيقة في قمم الجبال ومناطق بعيدة جدا عن مصادر التلوث.

ومن ناحية أخرى، أما الثانوية فتشمل ما ينتج عن تفكك قطع بلاستيكية أكبر بفعل عوامل الحت والتعرية بعد دخولها النظام البيئي، وأهم مصادرها قناني الشرب والأكياس البلاستيكية، وشباك الصيد، وعبوات الطعام، ونثار العجلات.

من جانب آخر، اللدائن الدقيقة أو الميكروبلاستيك هي قطع من أي نوع من اللدائن يقل طولها عن 5 ملمتر، حسب تعريف كل من منظمة الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية، والوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية، وتسبب هذه التلوث في كامل النظام البيئي الطبيعي، وتصدر عن عدة مصادر منها مستحضرات التجميل، والنسيج، والعمليات الصناعية. وقد تم التعرف في الوقت الحالي على نوعين من اللدائن الدقيقة: أولية وثانوية. تشمل الأولية قطع البلاستيك التي كان طولها أقل من 5 ملمتر قبل أن تدخل النظام البيئي، وتضم الألياف الدقيقة الصادرة عن الملابس، والميكروبيدات، و.

الإنتاج

وفي السياق ذاته، منذ ولادة صناعة البلاستيك في الخمسينيات من القرن الماضي، زاد الإنتاج العالمي بدرجة كبيرة وبلغ في العام 2015 نحو 381 مليون طن (باستثناء المواد المضافة)، ويقدر إجمالي كمية البلاستيك المتولدة منذ ذلك الوقت بـ 8.3 مليار طن.

كذلك، تنتج اللدائن في المصانع الكيماوية عن طريق بلمرة المواد الأولية اللازمة (المونومرات)، ومصدرها في العادة البتروكيماويات. تكون مرافق إنتاج البوليمرات كبيرة الحجم في العادة وتشبه بصرياً مصافي النفط، حيث تنتشر الأنابيب المترامية الأطراف في جميع الاتجاهات. يرفع كبر حجم هذه المصانع جدواها الاقتصادية باستغلال وفورات الحجم. على الرغم من ذلك، لا توجد احتكار قوي لإنتاج اللدائن، حيث يتوزع 90% من الإنتاج العالمي على قرابة 100 شركة بين خاصة ومملوكة للدولة، وتنتج منطقة شرق آسيا ما يقارب النصف، فيما تعتبر الصين أكبر منتج منفرد.

توزيع إنتاج البلاستيك في العالم (2020)

بيسفينول أ

ومن ناحية أخرى، تتحلل بعض المنتجات البلاستيكية إلى مواد كيميائية ذات نشاط هرموني. مثال على ذلك مادة البيسفينول أ (BPA)، وهي اللبنة الأساسية للبولي كربونات، التي تتسبب باضطراب الغدد الصماء لتشابهها مع هرمون الاستروجين، ومن الممكن أن تتسرب إلى الطعام. وقد أشارت دراسة في مجلة آفاق الصحة البيئية إلى أن مادة البيسفينول أ المتسربة من بطانة علب الصفيح وحشوات الأسنان وزجاجات البوليكربونات من الممكن زادت أوزان مواليد حيوانات المختبر. كما تشير دراسة حيوانية حديثة إلى أنه حتى التعرض لمستويات منخفضة من هذه المادة يؤدي إلى مقاومة الأنسولين، مما قد يؤدي إلى الالتهابات وأمراض القلب. وفي يناير 2010 ذكرت صحيفة لوس أنجلوس تايمز أن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) تنفق 30 مليون دولار للتحقيق في مؤشرات ارتباط البيسفيول أ بالسرطان. وقد حظر الاتحاد الأوروبي دوما استخدام الفثالات في ألعاب الأطفال، وفي سنة 2009 حظرت الحكومة الأمريكية أنواعًا معينة من الفثالات التي يشيع استخدامها في البلاستيك.

اللدائن عالية الأداء

وفي هذا الصدد، البولي إيثر إيميد (PEI) (Ultem): بوليمر مقاوم جداً الحرارة ومستقر كيميائياً ولا يتبلور

من جانب آخر، كيتون الإيثر-بولي إيثر (PEEK): لدن حراري قوي ومقاوم للمواد الكيميائية والحرارة، تسمح توافقيته الحيوية باستخدامه في تطبيقات الزرع الطبية وعمل أجزاء من الطائرات، وهو واحد من أغلى البوليمرات التجارية.

وفي هذا الصدد، تتميز عن اللدائن السلعية والهندسسية بقدرتها على تحمل درجات حرارة عالية (نحو 300 درجة مئوية) وخصائصها الميكانيكية المتفوقة، وعادةً ما تكون هذه المواد باهظة الثمن (قد يبلغ 20 يورو/ )، ولا يتعدى استخدامها اليوم 1% من مجمل سوق اللدائن، حيث يقتصر استخدامها على الضرورة في التطبيقات المتخصصة.

من جهة ثانية، بولي إميد: لدن مقاوم للحرارة يستعمل في منتجات مثل مواد مثل أشرطة الكابتون الكهربية

وفي هذا الصدد، بوليفلورو إيثيلين (PTFE) أو «تيفلون»: طلاء مقاوم للحرارة ومنخفض معامل الاحتكاك يستعمل في الأسطح غير اللاصقة لأواني القلي وشريط السباكة والشرائح المائية

من جانب آخر، البوليسلفون: راتنج قابل للذوبان قابل للتشكيل الحراري يستعمل في الأغشية والفلاتر وأنابيب غمس سخان المياه وغيرها من التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية

وفي السياق ذاته، البولي أميد-إيميد (PAI): بلاستيك هندسي عالي الأداء يستعمل على نطاق واسع في التروس والمفاتيح وناقلات الحركة ومكونات السيارات الأخرى وقطع الطائرات.

كذلك، الأراميد: فئة من الألياف المتينة المقاومة للحرارة، تستعمل في مجالات الطيران والأغراض العسكرية، ومنها العلامات التجارية كيفلار ونومكس، وتوارون.

اللدائن القابلة للتحلل

من جهة ثانية، تنتج بعض الشركات مواد تضاف إلى اللدائن لتعزيز التحلل الحيوي، كما تساعد إضافة مسحوق النشا لبعض المواد البلاستيكية في تحللها بسهولة أكبر، ولكن هذه الطريقة لا تؤدي إلى تحلل البوليمر. كذلك طور بعض الباحثين بكتيريا معدلة وراثياً لتخليق مواد بلاستيكية قابلة للتحلل تماماً، مثل بولي هيدروكسي بوتيرات (PHB)، إلا ان هذه المواد مازالت تعتبر مكلفة نسبياً.

وعلى صعيد آخر، المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي هي مواد بلاستيكية تتحلل (تتفكك) كيميائيا عند التعرض لعوامل خارجية تسببها كائنات حية مثل البكتيريا أو الإنزيمات، ويمكن كذلك اعتبار هجمات الحشرات أو الديدان من أشكال التحلل الحيويي، ويتطلب التحلل العضوي الهوائي وجود الأكسجين، بينما يحصل التحلل اللاهوائي في غيابه ويكون فعالاً في أنظمة دفن النفايات أو التسميد. أما في التحلل الاحيوي، فيتفكك البلاستيك ميكانيكيا إلى وحدات أصغر (مكرو بلاستيك) عبر تعرضه إلى عوامل خارجية مثل أشعة الشمس أو الأشعة فوق البنفسجية، أو الماء أو الرطوبة أو كشط الرياح.

الخصائص والتصنيفات

إضافةً إلى ذلك، تصنف البلاستيك عادةً حسب التركيب الكيميائي في عمود البوليمر الفقري والسلاسل الجانبية، وتشمل المجموعات المهمة المصنفة بهذه الطريقة الأكريليك والبوليستر والسيليكون والبولي يوريثان والهالوكربون. كما يمكن تصنيف اللدائن حسب مصدرها، أو حسب العملية الكيميائية المستعملة في تركيبها، مثل التكاثف أو الإضافة أوالتشابك، ويمكن كذلك تصنيفها بحسب خصائصها الفيزيائية، بما في ذلك الصلادة والكثافة ومقاومة الشد والمقاومة الحرارية ودرجة حرارة التحول الزجاجي. ومن الممكن كذلك يمكن تصنيف اللدائن من خلال تفاعلاتها مع مختلف المواد والعمليات أو مقاومتها لها، مثل التعرض للمذيبات العضوية وتفاعلات الأكسدة والإشعاع المؤين. تعتمد تصنيفات اللدائن الأخرى على الصفات ذات الصلة بالتصنيع أو تصميم المنتج لغرض معين، مثل اللدائن الحرارية والبولمرات الموصلة للكهرباء أو اللدائن القابلة للتحلل العضوي، البولمرات المرنة واللدائن الهندسية .

اللدائن السلعية

ومن ناحية أخرى، أما البولستر اللابلوري فيتميز بمتانة أقل، ولكنه أشد مقاومة للطرق، ولكونه شفافا وأخف وزنا من الزجاج، يستعمل في العبوات مثل قناني الشرب وعبوات الطعام ومستحضرات التجميل، كما يستعمل في الكهربائيات في حاملات الشرائط المغناطيسية.

إضافةً إلى ذلك، تنتج هذه اللدائن بكميات كبيرة لرخص أثمانها وتعدد استخداماتها وسهولة التعامل معها، وهي الخيار المفضل للإنتاج الكبير للسلع اليومية، وأكبر تطبيق منفرد لها هو التغليف والتعبئة حيث بلغ حجم استخدامها نحو 146 مليون طن في سنة 2015، أي ما يعادل 36٪ من الإنتاج العالمي. ويتركز قرابة 70٪ من الإنتاج العالمي في ستة أنواع رئيسية من البوليمرات، وبسبب انتشارها وهيمنتها تعزى إليها الكثير من الخصائص والمشاكل المرتبطة باللدائن، مثل التلوث البلاستيكي الناجم عن ضعف قابليتها للتحلل الحيوي.

وفي هذا السياق، يصنّع منه سنوياً نحو 70 مليون طن، أي ما يمثّل 20% من إنتاج قطاع الصناعات البلاستيكية، ويستعمل البوليستر المتبلور جزئيا في والألكترونيات وقطع الآلات والبراغي، وأحزمة الأمان وأغطية السيارات، كما يستعمل في المجالات الطبية في زراعة الأعضاء الاصطناعية وفي شبكات تدعيم الأوعية الدموية.

علاوةً على ذلك، بخلاف أغلب أنواع اللدائن الأخرى يمكن التعرف عليها غالباً من خلال قائمة رموز تمييز الراتنغ (RIC) كما في القائمة التالية:

البوليثيلين تيرفثالات (PET أو PETE)

إضافةً إلى ذلك، البوليثيلين تيرفثالات بوليستر ينتج من تفاعل حمض الثيريفتاليك والإثيلين غليكول، وينتج بخلط المادتين بمالمقادير المولية المطلوبة وتسخينهما وإزالة الماء المنقسم بنجاعة تبلغ الـ99%. يتبلور المصهور الناتج ببطء بعد تجمده، ما يمكن الحصول على منتوجات بلورية جزئيا أو لابلورية حسب الطلب. يتميز المنتج البلوري جزئيا الذي بمتانة وصلابة عاليتين ومقاومة للحتّ وللأحماض المخففة والزيوت والكحول، ولكنه حساس تجاه الحرارة.

صناعة اللدائن

وعلى صعيد آخر، تشمل صناعة البلاستيك الإنتاج العالمي والتركيب وبيع المنتجات البلاستيكية، وعلى الرغم من أن الشرق الأوسط وروسيا ينتجان أغلب المواد الخام البتروكيماوية المطلوبة، يتركز إنتاج البلاستيك في شرق آسيا وفي الدول الغربية. تضم صناعة البلاستيك عدداً كبيراً من الشركات ويمكن تقسيمها إلى عدة قطاعات:

التصنيف حسب المصدر

وفي هذا السياق، يمكن من منظور كيميائي مقارنة اللدائن بصفتها جزيئات ضخمة، وهذه يمكن تصنيفها حسب مصدرها كالتالي:

وفي هذا الصدد، يشار إلى أن تعريف اللدائن لا يشمل كل الجزيئات الضخمة، بل يقتصر على جزء منها يمر بمراحل «بلاستيكية» خلال التطبيقات الصناعية.

كذلك، جزئيات ضخمة طبيعية المصدر مثل الهيدروكربونات الطبيعية (المطاط، البالاتا)، أو متعددات السكاكر (السليولوز، النشا، البكتين، التشيتين، القطن)، أو البروتينات وهي مبلمرات طبيعية لأحماض أمينية (الكولاجين، الصوف، الحرير)، وكذلك مشتقاتها الصناعية (مثل نترات السليولوز والجلد والجيلاتين).

كذلك، الجزيئات الضخمة المصنعة، مثل البوليستيرين وهو مبلمر من وحدات صغيرة، فمثلا يصنع البوليستيرين ببلمرة وحدات صغيرة (مونومرات) تدعى الستيرين C6H5CCH=CH2، والبولي فنيل كلورايد من مونومرات H2C=CHCL

علاوةً على ذلك، مشتقات الجزيئات الضخمة المصنعة الناتجة عن تصبينها أو إضافة مجموعات كيميائية وظيفية إليها أو تشبيكها في عمليات لاحقة لإنتاجها

اللدائن ذات المصادر الحيوية

معالجة نفايات اللدائن

علاوةً على ذلك، بخلاف أغلب المواد البلاستيكية التي تنتج من البتروكيماويات، يُصنع البلاستيك الحيوي في الغالب من وحدات بناء كيميائية مشتقة من مواد نباتية متجددة مثل السليلوز والنشا. ويشهد إنتاج البلاستيك الحيوي تطوراً في هذه الأيام نظراً للتوقعات حول محدودية احتياطيات الوقود الأحفوري وارتفاع مستوى الاحتباس الحراري الناتج بشكل أساسي عن حرق تلك الأنواع من الوقود. قُدّر حجم إنتاج البلاستيك الحيوي في العالم عام 2015 بنحو 327.000 طن سنوياً، بينما زاد الإنتاج العالمي من البوليثيلين (PE) والبوليبروبيلين (PP) المشتقان من البتروكيماويات عن الـ 150 مليون طن. وفي سنة 2021 بلغ حجم انتاج اللدائن ذات المصادر الحيوية 4.7 مليون طن، ويتوقّع أن يرتفع إلى نحو 7.6 مليون طن في العام 2026.

إعادة التدوير

• انظر كذلك
• المراجع
• فهرس المراجع العربية
• فهرس المراجع الأجنبية

كذلك، يوجد اليوم نوعان رئيسيان من إعادة التدوير، أولهما التدوير الميكانيكي، وفيه يتحطم البوليمر على مستوى كيميائي، ويتطلب فصل النفايات على أساس نوعية البوليمر واللون، وهو بذلك معقد تقنياً ومكلف وتؤدي الأخطاء فيه إلى مواد ذات جودة غير ثابتة لا تلبي متطلبات الصناعة. أما النوع الثاني فهو ما يسمى التدوير الجماعي، وفيه يتحطم البوليمر إلى مكوناته الأولية التي تنقى ويعاد استخدامها في صنع بوليمرات جديدة، وتبدو هذه الطريقة اليوم بديلاً مقنعاً، إلا أنها ما زالت مكلفة من ناحية استهلاك الطاقة وكذلك في حجم الاستثمار في المعدات.

وفي هذا الصدد، تعرّف إعادة تدويرنفايات اللدائن بتحويل نفايات اللدائن إلى منتجات جديدة ومفيدة، وقد بدأ الحديث عنها في آواخر القرن العشرين من أجل تخفيف المخاوف البيئية الناجمة عن مع الاستمرار في إنتاج البلاستيك البكر، وتهدف إلى تقليل الاعتماد على مكبات النفايات، والحفاظ على المصادر الطبيعية، وحماية البيئة من التلوث البلاستيكي، والتقليل من انبعاث غازات الاحتباس الحراري.

من جهة ثانية، وعلى الرغم من أن نسبة التدوير ترتفع باستمرار، إلى أنها ما تزال إلى اليوم تتخلف عن نسب تدوير أنواع النفايات الأخرى مثل الألمنيوم والزجاج والورق، ففي العام 2015 بلغت نسبة تدوير اللدائن عالمياً 19.5% ونسبة الحرق المقنن 25.5%، في حين ألقي أكثر من 55% في مكبات النفايات. وقد شككت الشركات الرئيسية المنتجة للبلاستيك في جدوى تدوير اللدائن الاقتصادية، حيث يعتبر جمع وإعادة تدوير البلاستيك إلى الآن غير فعال إلى حد كبير بسبب التعقيدات التقنية في تنظيف وفرز المواد البلاستيكية بعد الاستهلاك لإعادة الاستخدام الفعال، فلم تنجح إعادة استخدام أغلب البلاستيك المنتج، سواء ذلك المجموع في مدافن النفايات أو الملقى في البيئة باعتباره تلوثًا بلاستيكيًا. وتتعرض صناعة اللدائن اليوم إلى انتقادات لأنها دافعت دوماً عن برامج إعادة التدوير مع أن أبحاث هذه الصناعات أشارت دوما إلى أن أغلب اللدائن المنتجة لا يمكن إعادة تدويرها بطرق مجدية اقتصادياً، في حين تزايد إنتاج اللدائن البِكر باطّراد.

التصنيف حسب الاستخدامات

في هذا الإطار، من الممكن تقسيم اللدائن بحسب أسعار وأحجام الإنتاج وإمكانيات الاستخدام إلى أربعة مجموعات مهمة هي اللدائن الأساسية (الاستهلاكية)، واللدائن الهندسية، واللدائن الوظيفية، واللدائن عالية الأداء. من الصعب تصنيف لدائن التصلد الحراري ضمن هذا التقسيم ويفضل تصنيفها على حدة.

البوليمرات الموصلة للكهرباء

إضافةً إلى ذلك، البوليمرات الموصلة (ICP) عبارة عن بوليمرات عضوية توصل الكهرباء، وعلى الرغم من أنه قد تحقق اليوم موصلية تبلغ الـ80 كيلوسيمنز للسنتمتر في البولي أسيتيلين الممدّد، إلا أنها لا تقترب من موصلية أغلب المعادن التي تبلغ في النحاس مثلا عدة مئات من الكيلوسيمنز للسنتمتر.

حرق اللدائن

من جهة ثانية، يمكن حرق اللدائن بديلا عن الوقود الأحفوري، ومن الممكن اعتبار ذلك استرجاعاً للطاقة، وتمارس هذه الطريقة على نطاق واسع وتعدّ في بعض الدول الطريقة السائدة للتخلص من نفايات اللدائن، بهدف تقليص أو إلغاء مكبات النفايات، إلا أنها مثيرة للجدل، حيث يؤدي حرق اللدائن غير المنضبط (في الهواء الطلق على درجات حرارة منخفضة) إلى انبعاث أبخرة كلورو بينزو ديوكيسنات، وهي مواد مسرطنة، ويحدث ذلك بسبب اختلاف المحتوى الحراري في تيار النفايات. وفي العادة تشتمل محارق النفايات الصلبة البلدية كذلك على معالجات لغاز المداخن لتقليل الملوثات بشكل أكبر. بالإمكان تفكيك الديوكسينات والفيورانات السامة عبر ترميد اللدائن المتحكم به على درجة حرارة عالية تفوق الـ 850 درجة مئوية لمدة ثانيتين، باستخدام تسخين إضافي انتقائي.

اللدائن الوظيفية

ومن جهة أخرى، تخدم هذه البوليمرات هدفاً محدداً، مثل حجز الروائح والغازات في العبوات البلاستيكية.

اللدائن اللابلورية والبلورية

ومن ناحية أخرى، أمثلة على اللدائن حرارية متبلورة جزئيا، مثل البولي أوكسي ميثلين (POM)، والبولي إثيلين (PE)، والبولي بروبلين (PP)، والبولي أميد / النايلون (PA)، والبولي إثيلين تريفثالات/البولستر (PET)، والبولي بوتيلين تيريفثالات (PBT).

كذلك، وهناك كذلك لدائن حرارية لابلورية مثل الأكريل نيتريل بوتاديين ستيرول (ABS)، والبولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA)، والبولي ستيرول (PS)، والبولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي كربونات (PC)، والمبلمر المختلط ستيرول أكريل نيتريل (SAN)، والبوليفينيلين إيثر (PPE).

إضافةً إلى ذلك، هناك عدة مواد البلاستيكية غير متبلورة تمامًا (أي بدون بنية جزيئية عالية الترتيب)، ومنها المواد البلاستيكية الحرارية والبوليسترين والبليكسيغلاس (PMMA). أما اللدائن المتبلورة فتظهر نمطاً من الانتظام والتباعد بين ذراتها، مثل البولي إثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي بيوتيلين تيريفثاليت (PBT) وكيتون الإيثر-بولي إيثر (PEEK). ومع ذلك، فإن بعض اللدائن تحتوي مكونات متبلورة وأخرى لابلورية في التركيب الجزيئي، مما يمنحها نقطة انصهار ونقاط تحولات زجاجية واحدة أو أكثر (درجة الحرارة التي يزيد فيها مدى المرونة الجزيئية الموضعية إلى حدّ كبير). تشمل هذه المواد البلاستيكية شبه المتبلورة البوليثيلين منخفض الكثافة والبوليبروبيلين والبولي فينيل كلوريد والبولي أميد (النايلون) والبوليستر وبعض أصناف البولي يوريثان.