花火の科学

原油:炭素が2つつながった化合物から
30程度つながったものまでの混合物
沸点 炭素数
低い 少ない
液化石油ガス
(LPG)
ナフサ
原油
脱水
常圧蒸留
灯油
ガソリン
化学製品
クラッキン グ
脱塩
NaClじゃない
軽油
重油・アスファルト
石油
蒸留して沸点の近い成分に分けて利用
高い
多い
クラッキング
炭素のつながりの
熱で結合を切る 少ない物へ
C C C C C C C C C C C C C
C C C C C C C
C C C C C C
より需要の高いナフサを作るために
炭素の数の多い経由などからナフサを作る。
軽油
ナフサ
プラスチックとは?
有機化合物の仲間
有機化合物:CとHからなる化合物
燃やすとCO2が出る
身の回りの有機化合物(を含むもの)
ご飯・肉・野菜 動物・植物
プラスチック・繊維・ゴム・石けん・医薬品
有機化合物でないもの 無機化合物
空気・水・食塩・岩石など
プラスチックとは?
合成高分子の1つ
高分子:分子量(分子の重さ、大きさ)が 10000 以上
参考)
酸素:分子量32 二酸化炭素:分子量44
エチルアルコール:分子量46 ブドウ糖:180
C:原子量12
炭素が800個以上つながっている
石油から人工的に合成する。
高分子を作る手法:重合
小さな分子を、化学反応でつなげて大きな分子へ
モノマー
ポリマー
エチレン
ポリエチレン
塩化ビニル
ポリ塩化ビニル
プラスチックの種類:
熱に対する挙動で2つに分けられる。
熱可塑性樹脂:熱で軟らかくなり、冷やすと硬化する。
成形が容易で用途が幅広い
成型
熱
固体(ペレット)
熱には弱い
液体になる
チョコレート
プラスチックの種類:
熱に対する挙動で2つに分けられる。
熱硬化性樹脂:熱で化学反応が進み、硬化する。
その後熱を加えても軟らかくならない。
熱
成型
硬化
原料(液体)
熱に強いが成形は難しい。
クッキー
代表的なプラスチック
ポリエチレン(PE)・ポリプロピレン(PP)・ポリスチレン(PS)
ポリ塩化ビニル(PVC)・ポリエチレンテレフタレート(PET)
全生産量の約75%をこの5つのプラスチックが占めている
安く、大量に使用する
汎用プラスチック
付加価値高い
エンジニアリングプラスチック
耐熱性・強度が高い
ポリアミド・ポリカーボネート
プラスチックの用途(分野別)
フィルム・シートが多い
ついで、容器・機械部品
目的別用途では
「包装」が一番多い
より良いプラスチックを目指し:
重合度と分子量分布
重合度
低い
高い
分子量
分布
狭い
プラスチックのリサイクル
プラスチックの生産量 1450万トン(年)
プラスチックの廃棄量 1050万トン(年)
日本人の全体重 720万トン(1.2億人、60Kgとして)
効率の良い利用・再利用などが望まれる
3つのR: リデュース・
使用量を減らす
レジ袋
リユース・
リサイクル
再利用
再利用
(形を変えない) (形を変える)
ビール瓶
アルミ缶
プラスチックのリサイクル
プラスチックが出来るまで
石油
ナフサ
モノマー
ポリマー
製品
材料リサイクル
材料リサイクル:化学的変化はさせず再び材料として利用
発泡スチロールトレイのリサイクル
ペットボトルのリサイクル
ペットボトルからポリエステル繊維へ
リサイクルの例
1.発泡スチロール
リモネンに溶かす
リモネン(オレンジの皮などに含まれる天然物質)
分離した後もう一度発泡させる。
2.ペットボトル
細かくした後加熱して溶かす
小さい穴から出して繊維(ポリエステル)にする。
プラスチックのリサイクル
プラスチックが出来るまで
石油
ナフサ
モノマー
サーマル リサイクル
ポリマー
ケミカルリサイクル
ケミカルリサイクル:化学的変化させて、
モノマーやコークスなどの原料として利用
サーマルリサイクル:燃やして燃焼熱を利用
製品
リサイクルの実態
材料リサイクル
20%
ケミカルリサイクル
3%
72%
(23%)
サーマルリサイクル
49%
単純焼却・埋め立て
28%
リサイクルの問題点
リサイクルを行うのにはエネルギーが必要!
アルミ缶:材料リサイクル
アルミニウムの省資源・省エネルギーに有効
紙:材料リサイクル(古紙)
エネルギーは多く使うが、森林を守る上で重要
プラスチックのリサイクルは
石油の省資源・省エネルギーに有効だろうか?