Conversione del gas naturale in plastica

Diverse possibilità polimeriche

Il termine "plastica" fa pensare a un unico materiale, ma in realtà esistono centinaia di polimeri plastici diversi. La polimerizzazione avviene quando una reazione chimica fa reagire insieme le molecole per formare catene polimeriche. Queste catene polimeriche possono essere modificate per controllare le proprietà fisiche specifiche della resina plastica risultante, consentendo così di progettare il prodotto per molti usi diversi.
Ad esempio, alcuni prodotti in plastica possono richiedere una maggiore resistenza, altri la massima flessibilità e altri ancora la resistenza ai solventi. Tutti questi requisiti possono essere soddisfatti dai polimeri utilizzati nel processo.
 

Origini, etichette e processi produttivi

I polietileni possono essere etichettati come polietileni a bassa densità o ad alta densità (LDPE o HDPE), o altre denominazioni visibili sul fondo dei contenitori domestici. È raro che passi un giorno senza che si entri in contatto con oggetti fatti di plastica.
La vediamo dappertutto, dagli imballaggi degli alimenti alle attrezzature mediche, dai mobili ai veicoli, fino ai giocattoli, ai computer e all'abbigliamento. Ma la maggior parte delle persone non si rende conto che il gas naturale è il punto di partenza della produzione di plastica.
La prima tappa della trasformazione del gas naturale in plastica è l'impianto di cracking. I cracker trasformano la nafta, un prodotto a base di petrolio grezzo, o l'etano, un liquido del gas naturale, in etilene, un punto di partenza per una varietà di prodotti chimici.
L'etano si forma nello stesso modo in cui si generano altri idrocarburi (ad esempio petrolio e gas). Centinaia di milioni di anni fa, materiale organico come il plancton è caduto sul fondo del mare.
 

Dalle origini naturali alla polimerizzazione: il viaggio dell'etano al polietilene

Nel corso del tempo, è rimasto intrappolato nei sedimenti in un ambiente anossico (privo di ossigeno per la completa disgregazione di questi materiali organici). La pressione e la temperatura hanno trasformato questi materiali in idrocarburi. Queste formazioni contenenti idrocarburi maturano a ritmi diversi, anche all'interno della stessa formazione, a seconda della temperatura, del tempo e della pressione. All'interno di una formazione, un'area può produrre petrolio, un altro gas naturale "umido" (gas naturale misto a liquidi di gas naturale) e un'altra ancora solo gas "secco" (metano quasi puro).
L'etano, come tutti gli NGL, è un liquido nel sottosuolo ma diventa un gas a pressioni e temperature standard in superficie. L'etano viene separato dal flusso di gas in un impianto di trattamento in cui vengono applicate pressioni e temperature diverse per estrarre separatamente ciascuno dei gas. La de-etanizzazione avviene quando viene raggiunto il punto di ebollizione del solo etano, trasformandolo in un gas.
L'etano puro (almeno il 90% di etano, ma di solito più alto) viaggia quindi in un gasdotto verso la sua destinazione, un impianto di cracking dell'etano. Nell'impianto di cracking, che ha accesso a una grande fonte di energia, l'etano viene riscaldato a circa 1500 gradi Fahrenheit. Questo processo è chiamato cracking perché l'energia termica viene utilizzata per rompere o rompere le molecole per formare nuove molecole.
A quella temperatura, le molecole di etano (C2H6) perdono due molecole di idrogeno, che si separano per formare una molecola di idrogeno separata e stabile (H2), lasciando molecole che sono per circa l'80% etilene (C2H4).
L'etilene formatosi nel processo di cracking viene poi trasportato tramite tubazioni in un altro impianto per essere convertito in prodotti utilizzabili dal cracking dell'etano, il più comune dei quali è il polietilene.
A questo punto, l'etilene è ancora un gas e necessita di pressione e di un catalizzatore per essere trasformato in polietilene, una resina. Il processo di produzione del polietilene dall'etano è noto come polimerizzazione.



Credits: Daniel Brockett