第二次世界大戦中とその後の初期から、ポリマーの商業産業は急速に成長してきた。ポリマーとは、「プラスチック」と誤って呼ばれることの多い、長鎖の合成分子のことである。2015年には、繊維を除いて3億2,000万トンを超えるポリマーが世界中で製造された世界中で製造された。
つい5年前まで、ポリマー製品の設計者は、製品の当初の寿命が終わった後に何が起こるかをほとんど考慮してこなかった。この状況は変わり始めており、この問題は今後数年、ますます注目を要するだろう。
プラスチック産業
「プラスチック」は、ポリマーを表す言葉としてやや誤解を招く呼び方になっている。ポリマーは通常、石油や天然ガスから得られる長鎖分子であり、各鎖には数百から数千の結合が含まれている。長い鎖は、強度や靭性といった重要な物理的特性をもたらすが、短い分子ではこれに到底及ばない。
実は「プラスチック」は「熱可塑性樹脂」を略した呼び方である。熱可塑性樹脂とは、熱を用いて成形と再成形が可能な高分子材料を指す用語である。
現代のポリマー産業は、1930年代にデュポン社のウォレス・カローザスによって事実上創出された。彼はポリアミドについて粘り強く研究し、その成果としてナイロンの商業化につながった。戦時中に絹が不足したため、女性たちはストッキングの代替を探さざるを得なくなっていた。
第二次世界大戦中、他の材料が不足すると、研究者たちは不足を補うために合成ポリマーに目を向けた。例えば、天然ゴムの供給は、日本による東南アジアの征服によって途絶え、その代替として合成ポリマーが開発されることにつながった。
好奇心に駆られた化学分野のブレークスルーにより、合成ポリマーのさらなる開発が進んだ。その中には、現在広く使用されているポリプロピレンや高密度ポリエチレンも含まれる。テフロンなど一部のポリマーは、偶然に発見された。
やがて、必要性、科学的進歩、そして偶然の発見が重なり、今日「プラスチック」として容易に認識できる一連のポリマーが生まれた。これらのポリマーは、製品の重量を減らしたいという要望や、セルロースや綿などの天然素材に代わる安価な代替品を提供する必要性から、急速に商業化された。
プラスチックの種類
世界における合成ポリマーの生産は、ポリオレフィン（ポリエチレンとポリプロピレン）が主流を占めている。
ポリエチレンには「高密度」と「低密度」の2種類がある。分子レベルで見ると、高密度ポリエチレンは、規則的な間隔で短い歯が並んだくしのように見える。一方、低密度版は、不規則な間隔で、長さもまちまちな歯が並んだくしのように見え、上空から眺めた川とその支流にやや似ている。どちらもポリエチレンではあるが、形状の違いによって、フィルムやその他の製品に成形した際の挙動が異なる。
ポリオレフィンが主流となっているのには、いくつかの理由がある。第一に、比較的安価な天然ガスを用いて製造できる。第二に、大規模に生産される合成ポリマーの中で最も軽く、その密度は非常に低いため水に浮くほどである。第三に、ポリオレフィンは水、空気、油脂、洗浄溶剤による損傷に強く、これらは使用時に遭遇しうるものすべてである。最後に、成形が容易であると同時に十分な強度を持つため、これらから作られた包装材は、一日中日差しを浴びた配送トラックの中でも変形しない。
しかし、これらの材料には深刻な欠点もある。分解が非常に遅く、ポリオレフィンは環境中に数十年から数世紀にわたって残存することを意味する。一方、波や風によって機械的に摩耗し、魚や動物が摂取しうる微粒子を生成し、食物連鎖を通じて最終的に私たちにまで到達する。
ポリオレフィンのリサイクルは、回収と洗浄の問題があるため、理想どおりに簡単ではない。再加工の際には、酸素と熱によって分子鎖が損傷し、食品やその他の材料によってポリオレフィンが汚染される。化学分野の継続的な進歩により、強度と耐久性を高めた新しいグレードのポリオレフィンが生まれているが、リサイクル時には他のグレードと必ずしも混合できない。さらに、ポリオレフィンは多層包装で他の材料と組み合わされることが多い。これらの多層構造は機能面では優れているが、リサイクルは不可能である。
ポリマーは、ますます希少になりつつある石油や天然ガスから製造されているとして批判されることがある。しかし、ポリマーの製造に使用される天然ガスや石油の割合は、非常に低い。毎年産出される石油または天然ガスのうち、プラスチックの製造に使われるのは5パーセント未満である。さらに、エチレンはサトウキビ由来のエタノールから製造することも可能であり、ブラジルではブラスケム社が商業的にこの方法を用いている。
プラスチックの用途
地域によって異なるが、包装用途が消費する割合は、合成ポリマーの総生産量の35～45パーセントであり、その中でもポリオレフィンが主流を占めている。ポリエチレンテレフタレートはポリエステルの一種であり、飲料ボトルや繊維製品の市場で主流となっている。
建設業は、生産されるポリマー総量の別の20パーセントを消費しており、その中ではPVCパイプやその化学的な近縁物質が主流である。PVCパイプは軽量で、はんだ付けや溶接ではなく接着が可能であり、水中の塩素による劣化にも非常に強い。しかし残念なことに、PVCにこの利点を与える塩素原子のせいで、リサイクルが非常に困難になっており、大半は寿命が尽きた時点で廃棄されている。
ポリウレタンは、関連するポリマーの一群全体を指し、住宅や家電製品の断熱フォームや、建築用コーティングに広く使用されている。
自動車分野では、主に重量を減らして燃費基準をより高い水準で達成するため、熱可塑性樹脂の使用量が増えている。欧州連合の推計によると、平均的な自動車の重量の16パーセントはプラスチック部品であり、特に内装部品やコンポーネントに多く使われている。
年間7,000万トンを超える熱可塑性樹脂が繊維製品に使用されており、その大半は衣類とカーペットである。合成繊維の90パーセント以上は、主にポリエチレンテレフタレートであり、アジアで生産されている。衣類における合成繊維の使用増加は、綿や羊毛などの天然繊維を犠牲にして起こったものであり、これらの天然繊維の生産には多大な農地を必要とする。合成繊維産業は、ストレッチ性、吸汗速乾性、通気性などの特殊な特性への関心の高まりにより、衣類やカーペット分野で目覚ましい成長を遂げている。
包装材と同様に、繊維製品も一般的にはリサイクルされていない。米国民一人当たりの年間の繊維廃棄物の発生量は90ポンド（約41キログラム）を超える。グリーンピースによると、2016年の一人当たりの平均的な人々は、15年前の平均的な人々と比べて、毎年60パーセント多くの衣類を購入しており、衣類を手元に置いておく期間も短くなっている。
