Life in plastic it's fantastic

Av Julie Maske

"I'm a Barbie girl, in the Barbie world. Life in plastic, it's fantastic," synger Aqua-Lene og setter fingeren på det verste av det verst tenkelige; plast - materialet vi elsker å hate.

Overalt, i alt og for alle er det plast. I alle tenkelige former, farger og variasjoner, i den lekreste design eller som en etterligning av en luksusartikkel vi aldri fikk råd til å kjøpe. Den greske filosofen Thales kom på 600-tallet f. Kr. fram til at alt er vann. I den moderne tid kan vi snart si at alt er plast.

Fra vi står opp om morgenen, stikker tannbørsten i munnen og gjemmer oss bak dusjforhenget, til vi legger oss om kvelden og gjentar ritualet, har vi kledd oss i, sittet på og spist av plast.

I steinalderen

- Uten plasten ville vi fortsatt ha levd i steinalderen, sier forsker Paal Skjetne ved SINTEF Kjemi.

- Tenk deg helsevesenet uten engangsartikler, rene svartedauen, sier kollega Heidi Johnsen. De to forskerne jobber med plast til daglig, og har hodene fulle av historie og kunnskap om plast.

- Mange tidsaldre kjennetegnes ved de materialene som er av størst betydning for organiseringen av samfunnet. Det 20de århundret fikk flere slike merkelapper, både atom-alderen og olje-alderen. Det kunne like gjerne vært plast-alderen. Se deg rundt, mye er plast og mer vil det bli. Om femti år vil halvparten av alt vi omgir oss med, være plast i forskjellige varianter. Hverdagen din, slik du lever den i dag, er rett og slett umulig uten plast, sier Paal Skjetne. Han peker på telefonen som er støpt i plast, og drar i strømpene mine som er vevd av nylon, et plastmateriale. Genseren er strikket av polyester og spandex, andre varianter av plast. Prinsippene for bekledning er de samme i dag som i steinalderen, forskjellene ligger i materialteknologien.

Plastbegrepet favner vidt, og inkluderer mer enn mange av oss regner med.

- Hva er egentlig plast?

- Naturen har i tusenvis av år laget polymerer vi har prøvd å etterligne. Plast er en menneskeskapt polymer. Den er laget av olje og gass som har vært gjennom kjemiske prosesser. Plast er bygget opp av lange kjeder med mikroskopiske byggestein, forklarer Heidi Johnsen. Byggesteinene er såkalte monomere. Mono betyr en, og når en og en hektes sammen i en kjemisk behandling, blir de til polymerer. Polymerene kan bearbeides og brukes i alle mulige varianter. På SINTEF Kjemi jobbes det med å utvikle nye plasttyper for flere bruksområder, samtidig som man forbedrer eksisterende plaster for å gjøre dem mer anvendelige.

Silkekopi

Unnfangelsen av plast er inspirert av et av naturens mirakler, silke, og menneskets higen etter rikdom. Silke har alltid vært et fascinerende og fasjonabelt materiale, som allerede på 1600-tallet fikk vitenskapsmenn til å lete etter "oppskriften" slik at de kunne produsere det selv. Romerske keisere og italienske kvinner betalte formuer for å kle seg i silke, og venezianske handelsmenn skulle gjerne ha kloa i gullet som havnet i Asia som betaling for det florlette stoffet.

Det skulle gå mer enn to hundre år før den første kunstige silken, rayon, ble produsert av naturlige polymerer i 1889. I søken etter kunstig silke, og erstatninger for andre naturlige råvarer som det ble mangel på, utviklet kjemikerne kunnskapen som skulle til for å lage plast, men de manglet brikken i det kjemiske puslespillet som skal til for å produsere materialet slik vi kjenner det i dag.

Strøm til alle

- Når kan vi regne med at plasten gjorde sin entre på markedet?

- Plastens tidsalder regnes fra 1907 da den belgiske kjemikeren Leo Baekeland mikset og kokte seg fram til bakelitt. Baekeland var på jakt etter et materiale som kunne brukes som isolasjon i elektriske apparater og rundt strømledninger. Hans oppfinnelse førte strøm inn i alle hjem. Hverdagen ble lettere, og forholdene lå til rette for en revolusjon av hvordan vi organiserte livene våre, beretter Paal Skjetne.

Baekland satte hjulene i sving. Siden kom andre kjemikere til og laget nye blandinger, etter nye oppskrifter som førte til bedre og mer fleksibel plast.

- Å lage plast kan være magisk. Plasten oppleves som lik for forbrukeren, men ørsmå forskjeller skiller en produksjonsenhet fra en annen, forklarer Johnsen.

- Hva er det som skaper forskjellene?

- Mye avhenger av temperaturen inne i reaktoren og blandingsforhold, sier forskeren og legger til at plastens egenskaper avhenger av kjedens sammensetning og tilsetningsstoffer. Dette gjør materialet hardt eller mykt, sterkt, svakt, sprøtt eller seigt. I tillegg kan plasten kombineres med glassfiber og andre materialer, og danne kompositter med unike egenskaper.

Forsterker plasten

Plastens bruksområder utvides når den kombineres med materialer som kompenserer for dens svake egenskaper, både når det gjelder strekkstyrke og når det gjelder stivhet. I likhet med et murhus som forsterkes med armeringsjern, blir plasten armert med glass- eller karbonfiber. Slike kombinasjoner kalles kompositter.

- Kompositter kan ha høyere styrke enn stål og selv forholdet mellom stivhet og vekt kan også være høyere, sier forsker Reidar Stokke ved SINTEF Materialteknologi, avdeling for polymerer og kompositter. Blant kompositter vi omgir oss med til daglig nevner han ski og staver, fiskestenger, sykkelrammer, fritidsbåter, vindmøllevinger og kuleformede deksler på radarstasjoner.

- Når det gjelder bruken av kompositter offshore, er SINTEF et foregangsmiljø. Kompositter er brukt i røropplegg og tanker, som deksler for undervannsinstallasjoner og i beskyttelsesvegger ved boligkvarterer på plattformer. Fordelen er redusert vekt, korrosjonsbestandighet og lang levetid; forklarer Stokke.

Bedre enn sitt rykte

I 1990 ble det produsert 80 millioner tonn plast i verden. Mye av det er emballasje som havner rett på et stadig voksende søppelberg, en medvirkende årsak til at miljøorganisasjoner verden over maner til redusert produksjon og bruk av plast.

- Plast er bedre enn sitt rykte. Det er natur- og miljøvennlig, billig og tilgjengelig for alle, påstår Paal Skjetne og kommer med regnestykket om plastposer og papirposer.

- For å transportere et likt antall plast- og papirposer, trengs det én lastebil til plastposene og syv til papirposene. Tenk deg hvilke konsekvenser det har for miljøet. Når en plastpose kastes i naturen, er den et estetisk sår før noen velger å fjerne den. Papir i naturen går i oppløsning og etterlater en cocktail av kjemikalier, insisterer forskerne, som mener vi må skille mellom visuell forurensning og kjemisk forurensning. De framhever plastens lette vekt som en fordel i forhold til andre materialer, og håper kritikerne kan se ringvirkningene av dette i den store sammenhengen. Imitasjoner i plast er lettere enn tre, plastrør lettere enn betong. Det plasten bruker av energi på å produseres, tar den igjen i transport og levetid.

Reduserer klasseskillet

Foto: Cathrine Dillner Hagen

Hadde vi kunnet velge, ville nok mange ha levd i et plastløst samfunn, med tre og bomull, silke og lin. De naturlige materialene er levende, varme og ekte. Plast, derimot, er juks. Det er plastic, kaldt og hardt.

Da de første syntetiske plastene kom på markedet, ble de raskt eksklusive og ettertraktede varer. Materialet fikk en estetisk funksjon i tillegg til å være praktisk og nyttig. Etterligninger av naturens mirakler fant sin plass i mange hjem, gjerne med utseende som mahogny eller marmor. Etterhvert som plast ble billigere å produsere, og volumene ble større, ble varene allemannseie. Da fattig som rik kunne eie det samme, kom motreaksjonen. Det stemplet plast som kitsch og bedrag. Flere generasjoner forbrukere vokste opp med bildet av plast som billig.

- Plasten har hatt stor betydning for utviklingen av samfunnet. Den har bidratt til å redusere det synlige klasseskillet, sier Paal Skjetne.

Nylonstrømper og krig

Andre verdenskrig satte fart på utviklingen av plasten. Da amerikanerne kom med i 1941, etter bombingen av Pearl Harbour, ble Vesten utestengt fra rågummimarkedet. Japan hadde kontrollen over Sørøst-Asia, inkludert landene som sørget for 90 prosent av gummiforsyningene til USA. Behovet for gummi var prekært. Amerikanske myndigheter satte press på landets kjemikere for å finne syntetiske erstatninger til krigsmaskineriet.

Løsningen var en polymer laget av butadien, en syntetisk gummi som løste de alliertes forsyningsproblemer. Problemene med import av andre materialer etter krigen satte sving i utviklingen av masseproduserte plastprodukter til vanlige forbrukere. Porselen ble erstattet med tupperware og lekre designting fra Alessi og Bodum.

Drømmen om å lage syntetisk silke fikk en pause da man oppdaget at det gikk an å veve stoff av rayon på 1800-tallet, men da Wallace Carothers oppfant nylon i 1931, skapte han kunstig luksus. Knappe ti år senere fikk de syntetiske trådene sitt gjennombrudd, både som ekstra hud på smekre damelegger, til fallskjermduk og som fiskegarn. I dag er produktet forbedret og brukt som forsterker blant annet i sokker og klær.

Mange norske gründere var i England eller USA under krigen. De lot seg

forføre av plastrevolusjonen, og dro resten av landet med seg da de etablerte bedrifter rundt om i Norge og produserte tannbørster, plastbaljer og bøtter. I begynnelsen importerte de råstoffet fra utlandet, men i 1951 startet Norsk Hydro produksjon av PVC. Veksten innen bransjen økte fra 15 produserende bedrifter i 1949 til langt over 500 bedrifter i år 2000.

Forbrukersamfunnet

Forskerne Heidi Johansen og Paal Skjetne ved SINTEF Kjemi blir ikke svar skyldig når det er spørsmål om plast. Foto: Rune Petter Ness

Med miljøbevegelsen på 1970-tallet og kravet om økt bevissthet, var det som om folk våknet etter lang trance. I takt med veksten av søppelbergene, vokste det fram ønske om større grad av resirkulering, redusert forbruk og bruk av miljøvennlige materialer. Samtidig eksperimenterte forskere med utvidet bruk av plast, til langt flere formål enn tidligere. Avfallsproblemet ble løst med å gjøre søppel til ressurs.

- Visste du at fleece lages av resirkulerte plastflasker? Til en genser går det med rundt 50 gøy-flasker. Sete og rygg i kontorstolene til HÅG lages av gamle bruskorker. 100 tonn bruskorker blir til 50 000 nye stoler. Mange plastprodukter kan med fordel smeltes om og brukes i nye sammenhenger, avslører Skjetne.

Årlig produseres rundt 750 millioner bæreposer i Norge. Om disse legges utover, vil det dekke et område like stort som hele Trondheim kommune eller tilsvarende 53 000 fotballbaner, det vil si 336 kvadratkilometer. Mange butikkkjeder sverger derfor til bruk av gjenbruksplast i sine plastposer.

- Noe plast kan ikke resirkuleres. Enten fordi den er skitten eller fordi den har en sammensetning som ikke egner seg til gjenbruk. Men den har høy forbrenningsverdi, sier Heidi Johnsen, og legger til at forbrenning av plast ikke nødvendigvis er ressurssløsing. Enkelte søppelforbrenningsanlegg tilsetter plast for å øke temperaturen i ovnene, blant annet for å brenne vått avfall. Energien herfra går ut i fjernvarmeanlegg for store bydeler.

Grønn plast

I petrokjemisk industri går det med rundt 270 millioner tonn olje og gass hvert år, det vil si fire prosent av verdens oljeforbruk, til produksjon av plast. Dette gir kraft til framstillingen, og er samtidig råmaterialet som ender opp som vaskebaljer, mobiltelefoner, datamaskiner og gummistøvler. Forskere, vitenskapsmenn og miljøforkjempere ønsker å erstatte bruken av olje og gass med plantematerialer og skape "grønn plast". Det vil øke bruken av fornybare ressurser, og minske søppelbergene fordi det går i oppløsning når det kastes. Foreløpig viser det seg at disse plastproduktene koster mer å lage enn tilsvarende i råolje. Dessuten avgir plasten karbondioksid når den går i oppløsning, gasser som er med på den globale oppvarmingen. Dermed blir spørsmålet hvor miljøvennlig "grønn plast" egentlig er.

- For helsevesenet har utviklingen av en rekke plastprodukt gjort hverdagen lettere for både personell og pasienter. Dersom det er mulig å bruke "grønn plast" i denne sektoren, vil det gjøre ting enklere, og det fins en rekke områder slik plast vil gjøre underverk.

For eksempel kan den programmeres til å gradvis gå i oppløsning, gjerne til dosering av medisin i kroppen. I dag finnes plastløsninger av "vanlige" plaster som utfyller kroppens egne mekanismer - både som hjerteklaffer og som erstatninger for hofteskåler, forteller Heidi Johnsen.

Ugelstadkuler

Et virkelig kvantesprang for medisinsk vitenskap skjedde i 1978. Da klarte John Ugelstad og hans medarbeidere ved NTNU og SINTEF å produsere mikroskopiske plastkuler. De såkalte monodisperse partiklene er nøyaktig like store og har like egenskaper. Amerikanerne mente man måtte ut i rommet for å lage de ørsmå plastkulene, noe professor Ugelstad ved NTNU klarte å motbevise ved å produsere dem på jorda. Det resulterte i en norsk industri med globalt marked, med utgangspunkt i samarbeid mellom SINTEF og Dyno.

Ugelstadkulene kan brukes blant annet som hjelpemiddel i DNA-studier, til å framstille antistoffer for kreftbehandling og i HIV-forskning. Kulene er magnetiske og har en "krok" som kan hekte seg fast i bakterier, virus og ødelagte celler. Deretter løftes de ut med hjelp av magnet. De brukes også til produksjon av gulvbelegg og regntøy, til maling og i lim. Forskere har også prøvd kulene i kosmetikkindustrien, som sverte for kopiering og i bilindustrien, men dette er foreløpig for dyrt for kommersiell utnyttelse. De kan også brukes i lcd-skjermer på vanlige datamaskiner.

Framtidas utfordringer

Foto: Rune Petter Ness

I løpet av plastens første hundre år har kjemikerne så langt klart å lage plasttyper som krever mindre olje til produksjon, og som samtidig er smidigere, lettere og mer brukervennlig enn tidligere. Den stadige forskningen på plast fører til bedre utnyttelse av tilgjengelig råvare og det resirkulerte materialet.

En av de store utfordringene for kjemikerne er å finne en polymerblanding som tåler alt, er lett i vekt og billig i produksjon, særlig til bruk i emballering.

- Innpakking er viktig for matdistribusjon og i farmasøytisk industri, både for hygienen og for å lette transportkostnader og miljøutslipp. For økte gevinster forskes det på å designe syltynn plast, med bedre egenskaper enn den vi har nå. Målet er å heve levestandarden globalt, sier Skjetne.

Blant plastens talsmenn- og kvinner er det liten tvil om at materialet vil være med på å skape en bedre verden, intet mindre.

Uansett hvor ihuga motstander man er av plast er det kanskje på tide å innrømme materialets suverene kvaliteter: Life in plastic, it's fantastic!

Utviklingen av plast

• 1891 Rayon oppdages
• 1907 Bakelite blir oppfunnet
• 1926 PVC blir oppfunnet
• 1933 Polyetylen oppdages
• 1938 Teflon oppfinnes ved et uhell
• 1939 Nylon lanseres kommersielt
• 1950-tallet Tupperware-revolusjon marker womens's lib
• 1956 Taket på Citroën DS lages av polyester og glassfiber
• 1978 Ugelstadkulene skaper sensasjon

Gemini fakta

Plast lages av olje eller gass som har vært gjennom kjemisk bearbeiding, og er en syntetisk polymer. Ikke alle polymerer er plast. Naturen har alltid produsert polymerer, blant annet som cellulose, DNA-molekyl eller proteiner. Fremstillingen av plast er inspirert av naturens polymerer.

Forskjellige sammensetninger gir plastmasse med forskjellige egenskaper og karakteristikker. Plastmassen kan formes til plastprodukter som kan dekke de fleste behov. Variasjonen gjør at noe plast egner seg til plastposer, andre til støping av mobiltelefoner, stereoanlegg og båter.

Fire prosent av verdens oljeforbruk går til produksjon av plast.