Denne artikkelen forklarer hvordan syntetiske produkter produseres og brukes i dagliglivet, og diskuterer prosessene i den petrokjemiske industrien, dens begrensninger og bærekraftige alternativer.
Tenk på rommet du bor i. Hva ser du? Sannsynligvis klær strødd rundt omkring, plastposer du bare kaster fylt med søppel som snart skal kastes, tomme PET-melkflasker, syntetiske gummimatter og mer. Disse har alle én fellesnevner: de er syntetiske produkter. Faktisk er syntetiske produkter så utbredt at det er vanskeligere å finne noe som ikke er syntetisk enn noe som er det. Klær er laget av syntetiske fibre som nylon eller polyester. Vinylen i plastposer og PET-flasker er begge laget av polyetylen, en termoplastisk harpiks. Den syntetiske gummien i matter er sammensatt av materialer som polyisopren, laget ved polymerisering av isopren. Alle har sikkert lurt på minst én gang hvordan disse syntetiske produktene lages. Så hvordan produseres egentlig disse syntetiske produktene, så tett knyttet til det moderne hverdagsliv?
Syntetiske produkter oppstår i den petrokjemiske industrien, en type polymerkjemiindustri. Den petrokjemiske industrien refererer til produksjon av kjemiske produkter ved bruk av petroleum eller naturgass som råmateriale, og har en avgjørende posisjon i moderne kjemisk industri. Gjennom denne petrokjemiske industrien kan vi produsere ulike syntetiske produkter som syntetiske fibre, syntetiske harpikser (plast), syntetisk gummi, myknere og legemidler. I denne prosessen samhandler ulike kjemiske reaksjoner og komplekse prosesser for å skape de mange produktene vi bruker daglig. Utviklingen av den petrokjemiske industrien er et av de viktigste elementene som danner grunnlaget for moderne industri.
Den petrokjemiske industrien har stor betydning, ettersom den førte til en transformasjon i råvarene som brukes i den kjemiske industrien. Mens den tradisjonelle kjemiske industrien brukte råvarer som kull eller animalsk og plantebasert materiale, bruker den petrokjemiske industrien hydrokarboner som finnes i petroleum eller naturgass som råvarer. Oppdagelsen av hydrokarboner som råmateriale forvandlet den eksisterende kjemiske industrien. Et godt eksempel er bruken av syntesegass – en blanding av hydrogen og karbonmonoksid produsert ved ufullstendig oksidasjon av hydrokarboner – som begynte å bli brukt i produksjon av metanol og ammoniakk. Videre spilte den en viktig rolle i oppdagelsen av en rekke nye syntesemetoder, oppfinnelsen av nye produkter og den påfølgende utviklingen av nye teknologier.
For å utvinne hydrokarboner til bruk i den petrokjemiske industrien, må råolje først gjennomgå en raffineringsprosess. Hovedkomponentene i råolje er hydrokarboner, molekyler som utelukkende består av karbon og hydrogen. Hydrokarboner varierer sterkt avhengig av antall og struktur av karbon- og hydrogenatomer i molekylene deres. Ved å utnytte det faktum at kokepunktene til disse hydrokarbonene varierer mye (jo flere karbonatomer, desto høyere kokepunkt), kan komponenter som bensin, parafin, lettolje, tungolje og nafta skilles fra råolje.
Blant disse separerte stoffene er nafta det klart mest brukte i petrokjemisk industri. Nafta blir spaltet ved NCC (Naphtha Cracking Center) til petrokjemiske baseoljer (flytende fraksjoner oppnådd under fraksjonert destillasjon) som etylen, propylen og butan.
Disse baseoljene brukes i ulike kjemiske synteser. Blant dem fungerer etylen som det primære råmaterialet for den petrokjemiske industrien. En betydelig andel av etylen brukes til å produsere polyetylen, som brukes i ulike beholdere og emballasjefilmer. Etylen spiller også ulike roller, for eksempel ved å reagere med klor for å produsere vinylklorid og syntetiseres til etylenoksid, som brukes som råmateriale for syntetiske vaskemidler.
Propylen, som har ett karbonatom mer enn etylen, syntetiseres til polypropylen. Dette brukes som råmateriale for syntetiske fibre, eller som synteseråmateriale for glyserol, som brukes som råmateriale for akrylfibre (akrylonitril) og som et anti-tørkemiddel. Videre har acetylen, som har en trippelbinding, en sterk reaktivitet med andre stoffer, og gjennomgår primært addisjons- og eliminasjonsreaksjoner. For eksempel produserer reaksjon med vann acetaldehyd, mens reaksjon med hydrogenklorid produserer vinylklorid. Acetylen brukes også som et viktig industrielt råmateriale fordi det kan syntetisere ulike typer acetylenderivater.
Den petrokjemiske industrien er svært attraktiv fordi den kan produsere en rekke stoffer med høy verdiøkning fra ulike typer hydrokarboner gjennom ulike syntesemetoder. Den petrokjemiske industrien har imidlertid også flere begrensninger. For det første er det en kapitalintensiv industri som krever enorm kapital og teknologi. De høye initiale investeringskostnadene er den primære ulempen. Videre er den petrokjemiske industrien en kilde til forurensning. Med økende miljøbevissthet krever dette aspektet forbedring. Til slutt er uttømming av oljereserver en betydelig bekymring. Olje er ikke en uendelig ressurs, og noen hevder at den kan bli uttømt i løpet av flere tiår.
Selv med tanke på alle disse begrensningene, er den petrokjemiske industrien fortsatt svært verdifull. Hvis begrensningene nevnt ovenfor kan overvinnes, vil fremtiden til den petrokjemiske industrien – som er i stand til å produsere en rekke syntetiske produkter fra hydrokarboner – være lys.
I den senere tid har forskere gjort en betydelig innsats for å finne bærekraftige og miljøvennlige alternativer. Biokjemiindustrien, som bruker biomasse som råmateriale, er et slikt alternativ. Biokjemiindustrien, som produserer kjemiske produkter med plantebaserte råvarer, har potensial til å utfylle begrensningene til den petrokjemiske industrien. Ved siden av dette spiller fremskritt innen resirkuleringsteknologi også en avgjørende rolle. Etter hvert som plastresirkuleringsteknologien forbedres, får metoder for gjenbruk av eksisterende plast som råmaterialer stadig større oppmerksomhet. Disse nye teknologiene og metodene vil bidra til å forbedre bærekraften til den petrokjemiske industrien.
Derfor må vi erkjenne de nåværende begrensningene og fortsette arbeidet med å overvinne dem. Med tanke på den betydelige rollen syntetiske produkter spiller i hverdagen vår, vil utvikling og innovasjon innen petrokjemisk industri forbli kritisk viktig. En dyp forståelse og forskning på retningen den petrokjemiske industrien bør ta for en bærekraftig fremtid er avgjørende.
