플라스틱의 생산 과정은 일반적으로 원료의 추출부터 최종 제품까지의 몇 가지 단계를 포함합니다. 정확한 과정은 생산되는 플라스틱의 종류(예: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC)와 최종 제품의 의도된 용도에 따라 달라질 수 있습니다. 플라스틱의 생산과정과 기후변화의 주범인 온실가스가 플라스틱 생산과정에서 발생하는 원인에 대해 알아보겠습니다.
먼저 플라스틱의 일반적인 생산과정은 다음과 같습니다.
1. 원료 추출
석유 및 천연가스: 대부분의 플라스틱은 석유와 천연가스에서 얻은 화학물질인 석유화학제품에서 파생됩니다.
추출: 이 원자재는 시추 및 채광을 통해 땅에서 추출됩니다.
2. 정제 원유
정제: 원유는 정제소로 운송되어 증류 공정을 통해 다양한 유분으로 변환됩니다. 탄화수소 분리: 서로 다른 탄화수소를 분리하여 석유화학제품의 기초로 사용합니다.
3. 기초 폴리머 생산
분해 공정: 더 큰 탄화수소 분자를 더 작은 분자(에틸렌, 프로필렌 등)로 분해하는 과정이 포함됩니다.
중합: 이 작은 분자들은 화학적으로 서로 결합하여 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC 등과 같은 중합체를 형성합니다.
첨가제: 원하는 특성에 따라 첨가제가 폴리머와 혼합됩니다. 여기에는 가소제, 안정제, 충전제, 난연재 등이 포함될 수 있습니다.
4. 합성
폴리머와 첨가제 혼합: 폴리머는 유연성, 내구성 또는 자외선에 대한 저항성과 같은 특정 특성을 달성하기 위해 선택된 첨가제와 혼합됩니다.
펠렛화: 혼합물은 다양한 플라스틱 제품의 원료로 사용되는 작은 펠렛으로 가공됩니다.
5. 성형
압출: 파이프, 튜브, 시트 생산에 사용됩니다. 플라스틱 펠렛은 녹아서 다이를 통해 밀어집니다.
사출 성형: 다양한 제품을 생산하는 데 일반적입니다. 녹은 플라스틱을 금형에 주입합니다.
블로우 성형: 병과 같은 속이 빈 물체를 만드는 데 사용됩니다. 이 과정에는 금형 내부에서 뜨거운 플라스틱을 팽창시키는 작업이 포함됩니다.
회전성형: 크고 속이 빈 제품에 사용됩니다. 플라스틱 분말은 가열된 금형 내부에서 회전합니다.
열성형: 플라스틱 시트를 부드러워질 때까지 가열한 후 금형 위에 형성하는 작업입니다.
6. 마무리
냉각 및 다듬기: 최종 제품을 냉각하고 남은 플라스틱을 다듬습니다.
인쇄 및 장식: 추가 단계에는 페인팅, 인쇄 또는 장식 요소 적용이 포함될 수 있습니다.
7. 포장 및 유통
9. 재활용(소비 후 처리)
수집 및 분류: 사용한 플라스틱 제품을 유형별로 수집하고 분류합니다.
세척: 분류된 플라스틱을 세척하여 불순물을 제거합니다.
파쇄 및 크기 조정: 그런 다음 플라스틱을 파쇄하고 조각이나 알갱이로 크기를 조정합니다.
재처리: 재활용된 플라스틱은 새로운 제품의 원료로 사용됩니다.
플라스틱 생산과정을 간단하게 정리해 봤습니다. 다음으로 위 플라스틱 생산 공정에서 온실가스가 발생되는 원인에 대해 알아보겠습니다.
1. 원료 추출
화석 연료 추출: 대부분의 플라스틱은 화석 연료, 주로 석유와 천연가스에서 파생됩니다. 이러한 물질의 추출(시추, 파쇄, 채광)은 상당한 양의 GHG, 특히 메탄(유력한 온실가스)과 이산화탄소(CO2)를 배출합니다.
에너지 소비: 추출 과정은 에너지 집약적이며 종종 화석 연료 연소에 의존하여 CO2 배출에 더욱 기여합니다.
2. 정제 및 가공
원유 정제: 원유를 석유화학 제품으로 정제하는 것은 매우 에너지 집약적인 공정입니다. 일반적으로 화석 연료를 연소하여 생성되는 상당한 열과 전력이 필요하므로 상당한 CO2 배출이 발생합니다.
화학반응: 분해 및 중합과 관련된 특정 화학반응도 GHG를 대기 중으로 직접 방출합니다.
3. 기초 폴리머 생산
에너지 사용: 작은 분자가 화학적으로 결합되어 중합체를 형성하는 중합 공정은 또 다른 에너지 집약적 단계입니다. 이 에너지는 일반적으로 화석 연료에서 공급되므로 더 많은 CO2를 배출합니다.
부산물 가스: 이러한 반응에서 발생하는 일부 부산물 가스는 일산화탄소 및 다양한 휘발성 유기 화합물(VOC)과 같은 GHG 자체인 경우가 많습니다.
4. 교통
원료 및 제품의 운송: 원자재를 정유소로 운송한 다음 폴리머 생산 공장으로 운송하고 마지막으로 플라스틱 제품의 유통은 모두 온실가스 배출에 기여합니다. 이는 주로 디젤이나 가솔린 연료 차량을 사용하기 때문입니다.
5. 성형
기계 작동: 압출, 사출 성형, 블로우 성형과 같은 공정에 사용되는 기계는 종종 전기에 의존하거나 화석 연료를 직접 연소하여 CO2를 배출합니다.
가열 공정: 플라스틱 재료를 녹이고 성형하는 데 필요한 가열은 많은 에너지를 소비하며, 역시 주로 화석 연료에서 공급됩니다.
6. 폐기물 관리
매립: 매립지로 가는 플라스틱은 혐기성 조건에서 천천히 분해되면서 메탄을 방출할 수 있습니다.
소각: 폐기 또는 에너지 회수를 위해 플라스틱 폐기물을 태우면 CO2 및 기타 GHG가 대기 중으로 방출됩니다.
7. 간접 배출
에너지 그리드 의존성: 업계 에너지의 대부분은 그리드에서 나오며, 국가나 지역에 따라 화석 연료 기반 발전소에 크게 의존할 수 있습니다.
인프라 및 유지관리: 플라스틱 생산에 사용되는 시설과 인프라의 건설 및 유지관리 역시 간접적이지만 온실가스 배출에 기여합니다.
플라스틱은 생산에서부터 폐기까지 전생에 걸쳐 온실가스를 배출해 내고 플라스틱의 사용량만큼 그 양도 매우 많습니다. 지구위기를 막기 위해 플라스틱을 줄여야 하는 이유입니다.