Wat biljartballen te maken hebben met het ontstaan van plastic
Tegenwoordig bestaat bijna alles om ons heen uit plastic. Plastic werd populair vlak na de tweede wereld oorlog. Het eerste materiaal dat wij plastic noemden is al in de jaren '70 van de 19e eeuw ontdekt. De uitvinding van plastic zoals we het nu kennen, is terug te leiden naar één klein voorwerp dat niet eens van plastic is gemaakt: de biljartbal.
“Hoe dan?”, hoor ik je zeggen.
De queeste naar een nieuwe biljartbal
Eeuwenlang werden biljartballen gemaakt van ivoor van de slagtanden van olifanten. Door overmatige productie, dunden olifantenkolonies over de hele wereld uit. Er moest een alternatief komen voor het maken van biljartballen, zodat de olifantenpopulatie gespaard kon worden. Een groot goed! Zou je zeggen…
Biljartballenfabrikanten gingen in de 19e eeuw op zoek naar oplossingen en keerden een beloning van $10.000 uit aan degene met een alternatief voor ivoor. De eerste persoon met een mogelijk antwoord op deze vraag was de Amerikaanse uitvinder John Wesley Hyatt (1837 – 1920). Vanaf 1863 begon hij te werken aan nieuwe materialen die ivoor konden vervangen. Vijf jaar later ontwikkelde Hyatt een stof genaamd celluloid. Dit materiaal kon worden gemaakt van de verbinding cellulose dat voorkwam in hout en stro.
Helaas voor Hyatt was celluloid niet zwaar genoeg en het stuiterde ook niet goed. Voor een biljartbal was het materiaal dus géén succes. Wel was het goedkoop en kon het makkelijk gevormd en gekleurd worden, waardoor het duurdere materialen zoals koraal, schildpaddenschilden, barnsteen en parelmoer kon nabootsen. John Wesley Hyatt heeft hiermee het eerste plastic uitgevonden. Tegenwoordig wordt celluloid nog steeds gebruikt voor het maken van plectrums, pingpongballen en voor de buitenste laag van accordeons.
Bron: Science History Institute and Jane E. Boyd/Gregory Tobias
Wat is plastic?
Het woord plastic kan toegewezen worden aan elk materiaal dat door mensen is gemaakt en uit polymeren bestaat. Polymeren zijn verbindingen bestaande uit een reeks van steeds dezelfde moleculen. Polymeren kunnen door mensen gemaakt worden of door de natuur.
In de natuur komen polymeren voor in de vorm van wol, zijde, cellulose (uit planten) en eiwit. Het verschil van natuurlijke polymeren is dat deze ook weer door de natuur zelf kan worden afgebroken. De lange polymeerketens worden opgesplitst tot de kleinste bouwsteentjes, die vervolgens weer kunnen worden gebruikt als bouwstof voor nieuwe organische verbindingen. Zo ontstaat er een kringloop. (Ik vind het soms lastig om niet te veel in mijn biologiedocentenrol te schieten, zoals je leest... laten we verder gaan )
Een synthetisch (door mensen gemaakt) polymeer.
Plastic is niet gemaakt door de natuur kan niet door de natuur worden afgebroken. Daarom noemen we plastic ook wel een kunststof. Onder invloed van onder andere zonlicht kan plastic wel langzaam afbrokkelen. Voor sommige soorten plastics kan dit proces honderden jaren duren. Wat er over blijft zijn minuscule deeltjes plastics, genaamd micro-plastics. Deze micro- en nanoplastics kunnen niet worden gebruikt als nieuwe bouwstenen, maar stapelen zich op op de bodem van de oceaan of erger, in de maag van vele dieren zoals vissen, vogels, reptielen en zoogdieren. Helaas werd dit probleem pas veel later, na de massa-adoptie van plastic in onze samenleving ontdekt.
Waarom celluloid niet werkte
Celluloid werd in de volgende decennia gebruikt om verschillende producten te maken. Er zat wel één groot nadeel aan celluloid; het was licht ontvlambaar, wat de productie ervan riskant maakte en dus gingen onderzoekers op zoek naar alternatieven.
In 1907 combineerde de Belgische chemicus Leo Hendrik Baekeland de stoffen fenol – een afvalproduct van koolteer – en formaldehyde waardoor een nieuw sterk polymeer genaamd bakeliet ontstond. Sommigen zullen zich het glanzende harde plastic nog herinneren als de omhulsels van oude telefoons en radio’s. Bakeliet was minder brandbaar en de grondstoffen om het te maken waren makkelijker verkrijgbaar dan celluloid.
Een telefoon van bakeliet.
Bakeliet was slechts het begin. In de jaren twintig van de vorige eeuw ontwikkelden onderzoekers voor het eerst commercieel polystyreen: een sponsachtig plastic dat in isolatie wordt gebruikt. Een goed voorbeeld hiervan is piepschuim. Kort daarop volgde polyvinylchloride, of vinyl, dat flexibel maar toch hard was.
Platen van vinyl
Acryl was het eerste soort transparante plastic dat schokken makkelijk kon weerstaan en was hiermee een directe concurrent voor glas geworden. In de 1930 stond nylon centraal. Een polymeer dat is ontworpen om zijde na te bootsen, maar vele malen sterker is.
Vanaf 1933 werd polyethyleen een van de meest veelzijdige kunststoffen dat tot de dag van vandaag nog steeds gebruikt wordt om o.a. boodschappentassen, shampooflessen en kogelwerende vesten van te maken.
Het Cambrische tijdperk voor plastics
Zoals tijdens het Cambrium (ongeveer 539 tot 485 miljoen jaar geleden) een explosie aan nieuwe diersoorten ontstonden, was de 20ste eeuw de Cambrische explosie voor de plasticdiversiteit. Dit was het gevolg van de grote ontwikkelingen in de technologie. Eén van de meest gebruikte technieken voor het creëren van plastic producten is injection molding. Deze techniek maakt het mogelijk om gesmolten plastic (thermoplasten) in elke denkbare vorm te gieten, waarin ze vervolgens konden uitharden. Hierdoor ontstonden eindeloze mogelijkheden om snel en goedkoop allerlei producten zoals meubels, speelgoed, eet- en drinkgerei en zelfs complete huizen op grote schaal te produceren.
Injection molding maakt vele vormen mogelijk
Wetenschappers hoopten dat deze nieuwe en goedkopere kunststoffen producten toegankelijk kon maken voor mensen die dit voorheen niet konden betalen. In plaats daarvan werden plastics massaal in gebruik genomen tijdens de tweede wereldoorlog. De productie van kunststoffen verviervoudigde tijdens de oorlog. Er werden met name kogelwerende legerhelmen en waterdichte vinyljassen van gemaakt. Piloten van gevechtsvliegtuigen zaten achter een scherm van plexiglas en hadden parachutes gemaakt van veerkrachtig nylon aan boord.
De kunststoffabrikanten die in oorlogstijd waren ontstaan, richtten hun focus na de oorlog op consumentengoederen. Hout, glas en metaal werden vervangen door plastics om er vervolgens meubels, schoenen, speelgoed, televisies, radio’s en allerlei huishoudelijke apparatuur van te maken. Ook werden plastics gebruikt als verpakking om producten langer vers te houden. Zo verschenen de eerste vuilniszakken, rekbare folies, knijpflessen en plastic bakjes voor groente, fruit en vlees. Door deze exponentiele groei van plastic artikelen wordt de twintigste eeuw ook wel de eeuw van het plastic genoemd.
Hoewel de plastic eeuw een hoop gemak en kosten efficiëntie met zich meebracht, veroorzaakte het ook duizelingwekkende milieuproblemen. Veel kunststoffen zijn gemaakt van niet-hernieuwbare grondstoffen en waren bovendien ontworpen om slechts éénmalig te gebruiken. Zoals eerder genoemd hebben sommige plastics eeuwen nodig om af te breken, waardoor er een opeenhoping van afval ontstaat.
Moderne problemen vragen om moderne oplossingen
Deze eeuw zullen we onze focus moeten richten op het aanpakken van deze alsmaar toenemende opstapeling door het gebruik van single-use-plastics (SUP) te verminderen, biologisch afbreekbare producten te creëren en nieuwe manieren uit te vinden om bestaand plastic te recyclen.
Hoe kun jij hieraan bijdragen? Eén van de beste manieren is om je kennis over plastics te verbreden, zodat je inzicht krijgt in de rol die plastic in jouw leven speelt. Plasticloos leven is haast onmogelijk, maar door je relatie ten opzichte van plastic aan te passen, bijvoorbeeld door te kiezen voor duurzame en herbruikbare alternatieven, draag je vanzelf je steentje in onze strijd tegen wegwerpplastic.
Bedankt voor het lezen.
Mocht je nog meer willen lezen, dan is het artikel over de ontdekking van de plasticsoep ook wat voor jou!