Dit artikel legt uit hoe synthetische producten in het dagelijks leven worden geproduceerd en gebruikt, en bespreekt de processen van de petrochemische industrie, de beperkingen ervan en duurzame alternatieven.
Kijk eens in de kamer waarin je woont. Wat zie je? Je ziet waarschijnlijk kleding rondslingeren, plastic zakken die je kunt weggooien voor afval, lege melkflessen en matten van synthetisch rubber. Ze hebben allemaal één ding gemeen: ze zijn synthetisch. In feite zijn synthetische stoffen zo alomtegenwoordig dat het moeilijker is om iets te vinden dat niet synthetisch is dan iets dat dat wel is. Kleding is gemaakt van synthetische vezels zoals nylon en polyester, plastic zakken zijn gemaakt van plastic en plastic flessen zijn gemaakt van polyethyleen, een thermoplastisch materiaal. Het synthetische rubber in matten van synthetisch rubber bestaat uit polyisopreen, dat wordt gemaakt door isopreen te polymeriseren. We hebben ons allemaal wel eens afgevraagd hoe deze synthetische producten worden gemaakt. Hoe worden synthetische producten die nauw verband houden met ons dagelijks leven geproduceerd?
Synthetische producten worden gemaakt door de petrochemische industrie, een soort polymeerchemische industrie. De petrochemische industrie is een industrie die aardolie of aardgas als grondstof gebruikt om chemische producten te verkrijgen, en neemt een belangrijke plaats in in de moderne chemische industrie. Via de petrochemische industrie kunnen we veel synthetische producten maken, zoals synthetische vezels, synthetische harsen (kunststoffen), synthetisch rubber, weekmakers en farmaceutische producten. Dit proces omvat een complexe combinatie van chemische reacties en processen om veel van de producten te creëren die we dagelijks gebruiken. De ontwikkeling van de petrochemische industrie is een van de belangrijke factoren die de basis vormen van de moderne industrie.
De petrochemische industrie is van groot belang omdat zij de grondstoffen voor de chemische industrie heeft getransformeerd. Terwijl de chemische industrie gebaseerd was op zaken als steenkool, dieren en planten, is de petrochemische industrie gebaseerd op koolwaterstoffen in olie en aardgas. De ontdekking van koolwaterstoffen heeft de chemische industrie veranderd, bijvoorbeeld het gebruik van syngas, een mengsel van waterstof en koolmonoxide gemaakt door onvolledige oxidatie van koolwaterstoffen, bij de productie van methanol en ammoniak. Het heeft ook geleid tot de ontdekking van veel nieuwe synthetische methoden en de uitvinding van nieuwe producten en de ontwikkeling van nieuwe technologieën.
Om koolwaterstoffen te verkrijgen voor gebruik in de petrochemische industrie moet ruwe olie eerst worden geraffineerd. Het hoofdbestanddeel van ruwe olie zijn koolwaterstoffen, dit zijn moleculen die bestaan uit koolstof en waterstof. Er zijn verschillende soorten koolwaterstoffen, afhankelijk van het aantal koolstof- en waterstofatomen in het molecuul en de structuur ervan. Door gebruik te maken van het feit dat deze koolwaterstoffen verschillende kookpunten hebben (hoe hoger het aantal koolstofatomen, hoe hoger het kookpunt), is het mogelijk benzine, kerosine, diesel, zware stookolie, nafta, enz. te scheiden van ruwe olie .
Van deze gescheiden stoffen wordt nafta veruit het meest gebruikt in de petrochemische industrie. Nafta wordt in een nafta-kraakcentrum (NCC) gekraakt tot petrochemische basisoliën zoals ethyleen, propyleen en butaan, die worden verkregen door gefractioneerde destillatie van een vloeibaar mengsel. Deze basisoliën worden gebruikt in allerlei chemische syntheses, waarbij ethyleen de belangrijkste grondstof is voor de petrochemische industrie. Bij de vervaardiging van polyethyleen wordt een aanzienlijke hoeveelheid ethyleen gebruikt, dat wordt gebruikt in verschillende containers en verpakkingsfolies. Ethyleen reageert ook met chloor om vinylchloride te maken en wordt gesynthetiseerd tot ethyleenoxide, dat wordt gebruikt als grondstof voor synthetische wasmiddelen.
Propeen, dat één koolstof meer heeft dan ethyleen, wordt gesynthetiseerd tot polypropyleen, dat wordt gebruikt als grondstof voor synthetische vezels, acrylonitril, een grondstof voor acrylvezels, en glycerol, dat wordt gebruikt als droogmiddel. Bovendien is acetyleen, dat een drievoudige binding heeft, zeer reactief met andere stoffen, voornamelijk door additie- en opleggingsreacties, zoals aceetaldehyde bij reactie met water en vinylchloride bij reactie met waterstofchloride. Acetyleen is een belangrijke industriële grondstof omdat het kan worden gebruikt om verschillende andere soorten acetyleenderivaten te synthetiseren.
De petrochemische industrie is zeer aantrekkelijk omdat zij op allerlei manieren veel verschillende soorten koolwaterstoffen kan synthetiseren, waardoor veel stoffen met een hoge toegevoegde waarde ontstaan. Petrochemicaliën hebben echter ook enkele beperkingen. In de eerste plaats is de petrochemie een kapitaalintensieve industrie die veel kapitaal en technologie vereist. Het eerste nadeel zijn de hoge initiële investeringskosten. Ook petrochemicaliën zijn een bron van vervuiling. Nu het milieubewustzijn steeds belangrijker wordt, is er ruimte voor verbetering. Ten slotte is er het feit dat de olie opraakt. Het is geen oneindige hulpbron, en sommigen beweren dat deze binnen enkele decennia op zal zijn.
Ondanks al deze beperkingen is de petrochemische industrie nog steeds zeer waardevol. Als de hierboven genoemde beperkingen kunnen worden overwonnen, ziet de toekomst van de petrochemische industrie er rooskleurig uit, omdat deze in staat is een groot aantal synthetische producten uit koolwaterstoffen te creëren.
De afgelopen jaren hebben onderzoekers hard gewerkt aan het vinden van duurzame en milieuvriendelijke alternatieven. Eén daarvan is de biochemische industrie, die biomassa als grondstof gebruikt. Biochemicaliën worden geproduceerd met behulp van plantaardige grondstoffen en hebben het potentieel om de beperkingen van de petrochemische industrie te compenseren. Ook de vooruitgang op het gebied van recyclingtechnologie speelt een belangrijke rol. Naarmate de recyclingtechnologie voor kunststoffen verbetert, wordt er steeds meer aandacht besteed aan manieren om bestaande kunststoffen als grondstoffen te hergebruiken. Deze nieuwe technologieën en methoden zullen bijdragen aan het vergroten van de duurzaamheid van de petrochemische industrie.
Daarom moeten we onze huidige beperkingen onderkennen en onze inspanningen voortzetten om deze te overwinnen. Gezien het belang van synthetische producten in ons dagelijks leven zullen vooruitgang en innovaties in de petrochemische industrie van cruciaal belang blijven. Een dieper begrip en onderzoek naar de richting van de petrochemische industrie is nodig om een duurzame toekomst te garanderen.
