Чистые просторы или как создать биоразлагаемую упаковку собственными руками

XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022

Чистые просторы или как создать биоразлагаемую упаковку собственными руками

Саликаева В.А. 1Давыдова К.В. 1
1БМАОУ Лицей № 7 им. А.А. Лагуткина
Леонова М.В. 1
1БМАОУ «Лицей №7» имени А.А. Лагуткина
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Не бросайте никогда корки, шкурки, палки:

Быстро наши города превратятся в свалки.

Если мусорить сейчас, то довольно скоро

Могут вырасти у нас Мусорные горы.

А вы задумывались над тем, какой товар самый продаваемый в мире? Наверняка вы в курсе! Это полиэтиленовый пакет. В него заворачивают еду, лекарства, одежду. С его помощью легко и удобно хранить вещи, переносить любые товары. Ближе к концу прошлого века наши бабушки (и даже мамы) очень бережно относились к этой упаковочке: неоднократно стирали и сушили ее, а затем бережно укладывали в ящик для дальнейшего использования! Спустя почти два десятка лет ситуация изменилась: хранить пакеты стало незачем – они отправляются в мусор.

Статистика показывает, что в год по всему миру используется около четырех триллионов пакетов. Их уже накопилось столько, что можно обернуть всю Землю, и даже не одни раз. а выброшенный на свалку пакет не разлагается более века! Прибавим к ним другую пластиковую упаковку! И мы получили глобальную мировую проблему, угрожающую жизни на Земле. Именно эту проблему, пока не поздно, необходимо здесь и сейчас решить. В этом мы видим актуальность изучаемого вопроса.

Более того, в своем проекте мы рассматриваем и предлагаем пути решения экологической проблемы мирового масштаба доступными нам способами: 1. сортировка бытового мусора, 2. изготовление биоразлагаемой упаковки собственными руками, 3. проведение информационного марафона для лицеистов «Мусорные горки».

При выполнении проекта нами поставлена цель: создать биоразлагаемую упаковку собственными руками на основе крахмала, которая не будет наносить вреда окружающей природе.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Опытным путем определить оптимальный состав самодельной биоразлагаемой упаковки, изготовить ее;

2. Определить свойства полученной биоупаковки, сравнить с другими видами упаковки, используемыми в быту;

3. Подготовить материал для информационного марафона «Мусорные горки».

В проекте определены объект исследования: биоразлагаемая упаковка, и предмет исследования: свойства биоразлагаемой упаковки.

Проведенный контент-анализ позволил сравнить различные подходы к теме биополимеров, которые существуют в настоящее время, на основе чего была выдвинута гипотеза: биоразлагаемая упаковка – это решение или проблема человечества? Кроме того, знание о биоразлагаемости полимеров позволяет исключить значительное число проблем загрязнения окружающей среды, возникающих при использовании бытовой упаковки. В этом проявляется теоретическая и практическая значимость исследовательского проекта.

В работе использованы следующие методы исследования:

1. анализ специальной литературы и интернет-ресурсов по данному вопросу; 2. моделирование; 3. проектирование; 4. анализ; 5. синтез.

Новизна проекта в том, что нами предложена технология изготовления разлагаемой биоупаковки и опытным путем определены ее свойства, дана сравнительная характеристика с используемыми на практике различными другими упаковками, изготовленными промышленным способом.

Проект выполняется по решению научного общества учащихся «Горизонты открытий» БМАОУ «Лицей №7» имени А.А. Лагуткина для использования материала на уроках естествознания, химии, физики, а также для формирования самосознания наших сверстников.

1. Теоретическая часть

1.1 Что такое биоразлагаемая упаковка

В статье В.И. Керницкого и Н.А. Жир «Биополимеры – дополнение, а не альтернатива» указано о существовании путаницы в понятиях и определениях, относящихся к биополимерам, биоразлагаемым и искусственно разлагаемым (например, с помощью оксобиоразлагающих добавок) полимерам, что зачастую приводит к досадным недоразумениям и неверным выводам. Необходимо отметить, что со временем разлагаются все полимеры, независимо от их происхождения, но сроки их разложения различны и могут варьироваться от нескольких дней до десятков (и даже, как предполагают, сотен) лет. Под термином «биополимеры» («биопластики») будем понимать полимеры, которые получены (полностью или частично) из биологического (возобновляемого) сырья и которые могут быть как биологически неразлагаемыми (биополиэтилентерефталат ПЭТ, биополиэтилен и др.), так и биологически разлагаемыми полимерами (полимеры на основе крахмала, целлюлозы, лигнина, хитина, белков, полилактиды и т.п.). Под «традиционными» же будем понимать полимеры, полученные на основе невозобновляемого нефтегазохимического сырья.

Биоупаковка – материалы с регулируемым сроком эксплуатации. Полимерные материалы, самопроизвольно разрушающиеся в результате естественных микробиологических и химических процессов (альтернатива синтетическому пластику). В середине 90-х гг. прошлого столетия стали появляться сообщения о создании так называемых биопластиков, – материалов, получаемых из природных соединений, например, крахмала. Такой пластик разлагается в природной среде микроорганизмами.

Биополимеры подразделяются на две категории: это полимеры, продуцируемые биологическими системами (например, микроорганизмами) и полимеры, синтезируемые химически, но на основе исходного сырья биологического происхождения (аминокислот, сахаров, жиров). В первую очередь предлагается их использовать в упаковочной индустрии, где срок службы большинства изделий исчисляется всего лишь несколькими месяцами или даже днями

Проведенный контент-анализ показал, что одним из новейших достижений в области многофункциональной упаковки является создание так называемой «съедобной» упаковки, представленной для пищевой продукции. Они имеет вид различных покрытий и оболочек. Необходимо, чтобы используемые для этого материалы обязательно отвечали всем нормам и правилам для продуктов. Важно, чтобы они были хорошо растворимы в воде, легко разлагались при воздействии на них желудочного сока. Материалы, используемые для «съедобной» упаковки получают из различных природных полисахаридов, имеющих разветвленную структуру – это крахмалы и разные производные целлюлозы.

Свойства этих полимеров поистине уникальны: обладая прекрасной пленкообразующей способностью (съедобные пленки), они широко используются как компоненты пищевых продуктов, например, в качестве структурообразующих агентов (загустителей) в пастообразной молочной, кондитерской и плодоовощной продукции. Пленки на основе производных целлюлозы (например, карбоксиметилцеллюлоза и ее натриевая соль) и модифицированных крахмалов (например, карбоксиметилкрахмал, КМК) защищают пищевой продукт от потерь массы (за счет снижения скорости испарения влаги) и создают определенный барьер проникновению кислорода и других веществ извне, замедляя тем самым процессы, обуславливающие порчу пищевого продукта (окисление жира, денатурализация белка и т. д.)

Съедобные пленки на основе природных полимеров обладают высокой сорбционной способностью, что предопределяет их положительное физиологическое воздействие. Так, при попадании в организм эти вещества адсорбируют и выводят ионы металлов, радионуклиды (продукты радиоактивного распада) и другие вредные соединения, выступая таким образом в роли детоксиканта.

1.2. Ингредиенты для создания биопластика

Для понимания сходств и отличий рецептур и поиска подходов к приготовлению биопластика на основе крахмала, важно понимать механику протекающих в процессе его получения реакций и их предназначения. Главным компонентом является природный биополимер – крахмал, который состоит из двух видов полисахаридов: линейной амилозы и ветвистого амилопектина.

Для получения пластика намного лучше подходят линейные молекулы, именно поэтому в рецептах присутствуют кислоты и соли. Ионы в растворе способствуют гидролизу связей, соединяющих ветви амилопектина, разрывая его на множество более коротких цепочек амилозы. Эти длинные молекулы перепутываются и образуют прочные связи. Такие крепкие переплетения приводят к образованию достаточно твердого и жесткого пластика, что может стать причиной его хрупкости и ограниченности сфер применения. Для того, чтобы обеспечить некоторое скольжение между цепочками и сделать материал достаточно гибким, в рецептах присутствуют глицерин. Он выполняет роль смазки в структуре полученного пластика и делает его мягким и гибким, увеличивает гигроскопичность. Глицерин относится к группе стабилизаторов, обладающих свойствами сохранять и увеличивать степень вязкости и консистенции пищевых продуктов.

Для получения линейных структур крахмала использованы ионы соли и уксусной кислоты. Вода является одним из основных реактивов реакции гидролиза крахмала. От количества воды зависит и степень вязкости и, соответственно, толщина упаковки.

1.3. Промышленное производство биопластика

Обычный пластик не поддается разложению в среде из-за того, что он состоит из слишком длинных полимеров, которые тесно связаны друг с другом. Совсем по-иному ведет себя пластик, содержащий более короткие натуральные полимеры растений. По этой причине, биопластик можно производить из крахмала, он является природным полимером и производится растениями в процессе фотосинтеза, поэтому отлично подходит в качестве сырья.

В большом количестве крахмал содержится в злаковых, картофеле и других неприхотливых растениях. Поэтому производство пластика нового поколения должно стать достаточно рентабельным. Биопластик ломается и крошится при любой температуре, в которой активны микроорганизмы. Остаточными продуктами этого процесса являются двуокись углерода и вода. Из-за того, что крахмал хорошо растворяется в воде, изделия из него легко деформируются при малейшем контакте с влагой.

Для придания крахмалу большей прочности в состав добавляют вещества, повышающие влагостойкость материала, технология создания подобных материалов заключается в перемешивании при высокой температуре и высоком давлении специальных порошков (составных компонентов) до состояния сжиженной массы. Формируемая сиропная масса пропускается через форсунки. Возможен такой вариант как обработка крахмала специфическими бактериями, разлагающими полимеры крахмала в мономеры молочной кислоты.

Существует иной путь получения более функционального биопластика для упаковки. Это использование крахмалсодержащего сырья для микробиологической трансформации его в молочную кислоту (лактид). Далее мономеры лактида подвергают полимеризации с образованием полилактида (полимолочной кислоты, ПМК) биопластика, обладающего по сравнению с крахмалом более высокими прочными свойствами. Полностью биоразрушаемые пластики производят также из природного сахаросодержащего сырья. В ходе многочисленных экспериментов по их производству использовали самые разные растения от картофеля, пшеницы, бобовых, подсолнечника, сахарной свеклы до древесины тополя и осины. Одни оказались непригодными, а другие, такие как пшеница, кукуруза, сахарная свекла,перспективными. В настоящее время используются такие природные полимеры, как целлюлоза, натуральный каучук, полисахариды, полипептиды, хитин, эпоксидированные масла, лигнин, поллулан, сложные полиэфиры и др.

Большой интерес вызывает крахмал как относительно недорогое по цене сырье, который экстрагируют из картофеля, пшеницы, кукурузы, риса. Биопластик может быть создан с настолько мелкими порами, что вполне подойдет для создания из него полиэтиленовых пакетов или брикетных форм, которые путем штамповки затем можно преобразовать в тарелки, поддоны, стаканчики или ложки и вилки. На создание тарелки массой в пять граммов, содержащей четыре грамма крахмала, ушло бы меньше комочка кукурузной массы, умещающегося в двух ладошках рук.

Упаковка для каждого изделия может быть сделана с расчетом на такой срок самораспада, который требует специфика этого изделия. Некоторые биопластики растворяются очень быстро; другие могут служить 4 -5 месяцев.

1.4. Выводы по теоретической части

Подводя итог теоретической части проекта «Чистые просторы или как создать биоразлагаемую упаковку собственными руками», можно сделать выводы о том, что назрела острая мировая проблема охраны окружающей среды от отходов жизнедеятельности человека, с которыми природа самостоятельно справляться уже не может. Поэтому задача человека заключается в том, чтобы суметь правильно утилизировать неразлагаемые отходы, придать им вторую жизнь. Для этого надо начать с самого себя: не сорить, не бросать, разделять, перерабатывать, охранять... Одним из реальных способов помощи планете–биоразлагаемая упаковка, которую можно создать своими руками.

2. Практическая часть

2.1. Мусор – угроза здоровью планеты Земля

Загрязнение пластиковой упаковкой является глобальной проблемой, угрожающей жизни на Земле. Нами были выделены основные виды мусора:

1. По агрегатному состоянию (жидкие, газообразные, твердые, другие),

2. По происхождению (органические, минеральные, химические),

3. По составу (перерабатываемые и не перерабатываемые).

По классу опасности мусор делится:

Чрезвычайно опасныематериалы, наносящие сильный вред, после выбросов которых среда не восстанавливается. К этому виду относят вещества, содержащие тяжелые металлы, свинец (лампы, ртутные градусники, экраны старых телевизоров, присадки для топлив).

Высокоопасные – материалы и предметы, после воздействия которых окружающая среда может вернуться в прежнее состояние по прошествии 30 лет (аккумуляторы, батарейки, щелочи, кислоты, соли свинца).

Умеренно опасные вещества, после которых восстановление длится в течение 10 лет (продукты нефтепереработки, ацетон).

Малоопасныепочти безвредные, после такого загрязнения природа возрождается в течение 3 лет (картон, бумага, навоз, покрышки, битум).

Почти неопасныене оказывают никакого влияния на экологию и разлагаются от месяца до года (листья, дерево, трава, пища).

Современные технологии позволяют создавать предметы, которых не убивает время, то есть они прочные и долговечные. Время разложения обычного пластика и полиэтилена от 100 до 1000 лет. Такие особенности имеют отрицательный эффект – ведь этот материал никуда не исчезает, а объемы производства продолжают расти. Скорость увеличения доли пластмасс в мусоре возрастает примерно на 10-12% в год в каждой стране. При этом безвредных способов уничтожения таких отходов нет.

Стандартные методы переработки мусора – сжигание и закапывание – не решает проблему. При сжигании в атмосферу выделяются ядовитые газы (их около 210), отравляющие живые организмы и разрушающие озоновый слой планеты. В результате возрастает риск возникновения раковых заболеваний. Скорость развития парникового эффекта от сжигаемых пакетов в 40 раз выше, чем от теплоэлектростанций. В результате закапывания мусор скрывается от глаз, но не утилизируется, и продолжает убивать планету.

Мы выделили несколько вариантов современных и эффективных способов решения проблемы глобального загрязнения планеты: вторичное использование пластика в производстве, использование бактерий и микроорганизмов, ускоряющих процесс разложение, а также производство и использование биоразлагаемого материала.

По определению Международной организации по стандартизации биоразлагаемые пластикиполимеры, разложение которых происходит под воздействием бактерий, грибков и водорослей. Биоразлагаемые полимеры отличаются от прочих пластиков тем, что в окружающей среде под действием микроорганизмов (бактерий или грибков) и физических факторов (УФ-излучение, температура, кислород) разлагаются в естественной среде. Длинные цепочки молекул биоразлагаемых полимеров распадаются на углекислый газ и воду, а также метан, биомассу и другие неорганические соединения.

Мы классифицировали разновидности биоматериалов:

Полимерные. Изготавливаются из нефтепродуктов, газовых элементов, каменного угля, содержатся биоактивные компоненты. Добавки способствуют искусственному распаду вещества после его использования;

Полиактидные. Их создают на основе растительных волокон. Чаще всего для этого применяют кукурузный/картофельный крахмал, пшеницу, сою, волокна свеклы и сахарного тростника.

Компостные. Для производства выбирают целлюлозу, которая отличается хорошими показателями биоразложения.

Биопластики на основе крахмала. Они являются наиболее используемым типом биопластика и составляют 50% биопластика на рынке.

На основании классификации мы выяснили, каким образом утилизируется мусор в европейских государствах (Италия, Франция, Германия, Испания), а также какая упаковка продуктов и товаров существует там (Приложение 1. Примеры утилизации мусора в некоторых странах Европы и Азии). Исходя из анализа изученного вопроса мы сделали вывод о том, что Европа занимает первое место в области исследований и разработок биопластиков, утилизация бытового мусора происходит в жесткой системе, а жители этих стран мотивированы на разделение бытового мусора и отходов.

2.2. Как находить биопластик по маркировке? Маркировка мусора.

Н а биополимерах должны стоять маркировки, которые помогут понять, как правильно утилизировать материал: компостировать, сдать в переработку или выбросить в обычную урну. Маркировка может относится к составу материала или к способу его утилизации, а также упрощает процедуру сортировки перед его отправкой на переработку для вторичного использования. Маркировки показывают, какой процент в материале составляет биооснова. Их не ставят на товары с содержанием биоматериала менее 20%. С целью сохранения экологии планеты, кроме биоразлагаемых упаковок активно используются многоразовые авоськи или шопперы. Авоська (шоппер) имеют огромную популярность у молодежи, являясь трендом.

Анализ состава мусора позволил составить таблицу (Приложение 2), на которой показано количество материала после переработки и общее количество материала, сам код и идентификатор материала. В таблице представлены коды переработки самых популярных для переработки материалов: стекла, пластика, бумаги.

2.3. Сортировка и подготовка мусора к переработке –- забота каждого!

Как мы, юные березовчане, можем помочь нашей планете? Сделать это просто: надо научиться разделять мусор. И чтобы это вошло в привычку! А все остальное сделают неравнодушные к здоровью нашей планеты профессионалы! В нашем родном городе Берёзовском (в 12 км от Екатеринбурга) разделение и переработка мусора и его вторичное использование налажены уже несколько лет: на каждой мусорной площадке есть специальные желтые сетки для пластика (Приложение 3). Но, к нашему удивлению, существует множество центров по утилизации разных видов отходов. Мы, конечно же, посетили некоторые из них. И сделали репортаж из НЕМУЗЕЙМУСОРА – Всероссийского экокультурного проекта в Екатеринбурге (Приложение 4).

Идея утилизация мусора в городе навела нас на мысль о возможности организации разделения мусора в нашем лицее. Ведь в школе также много разного мусора (пластика, стекла, бумаги и т.д.), который нужно утилизировать. Особенно после лицейских праздников и торжеств. Поэтому мы предлагаем идею раздельного сбора мусора в цветные пакетики, которые будут показывать какой вид отхода нужно сюда выбрасывать. Такие цветные пакеты будут надеты на обычные мусорные урны в школе, тем самым являясь ярким идентификатором для учителей и учеников.

2.4. Экопроект «Чистая Берёза». Скамейки из переработанного пластика в городе Березовском Свердловской области

В Березовском запустили экозавод «Джи-Эко» (работает по франшизе проекта «Умная SREDA»), которое делает уличную мебель – скамейки из переработанного пластика и песка, визуально не отличающиеся от деревянных. Все оборудование на производстве – отечественное. Уникальность предприятия не только в том, что для производства используются отходы, которые не востребованы другими переработчиками, но и в полном прекращении «жизни» пластика на земле (Приложение 3). «Умная SREDA» специализируются на отходах, которые не принимаются на переработку. Среди них целлофановые пакеты и одноразовая посуда, которые даже не горят. В будущем завод планирует запуск не менее пяти производственных линий, которые позволят перерабатывать до 35 тонн пластиковых отходов в месяц. Все производство является безотходным, а продукция завода не подвержена возгоранию и разложению. Завод ведет сотрудничество с сортирующими компаниями и обычными гражданами. Таким образом, количество отходов на свалках будет сокращаться.

2.5. Разработка биоразлагаемой упаковки собственными руками из подручных средств

Анализ и выводы в теоретической части проекта, а также базовые знания химии показали, что мы можем самостоятельно создать биоразлагаемую упаковку. Для создания биоупаковки использовали доступные нам материалы: картофельный крахмал и ингредиенты, придающие биоупаковке определенные свойства (вода, глицерин, соль, сода, уксус). Мы решили полученным массам придать различные формы. Рецепты, которые использовали для биоупаковки, представлены ниже.

Рецепт №1.

 Крахмал 10г,

 Поваренная соль 150 мг,

 Глицерин 60 мл 1% раствора.

Все ингредиенты смешать, нагревать на плите при постоянном помешивании до начала вспенивания. Потом снять с огня, продолжая помешивать массу. Затем из горячей массы формируется фигура и оставляется высыхать на солнце.

Рецепт №2.

 Крахмал 10г,

 Вода 60 мл,

 Уксус 5 мл 9% раствора,

 Глицерин 5 мл.

Все ингредиенты смешиваются в емкости и нагреваются при постоянном помешивании до загустения. Масса охлаждается, и мы придаем ей форму.

Рецепт №3.

 Крахмал 10г,

 Вода 120 мл,

 Уксус 5 мл 9% раствора,

 Глицерин 10 мл.

Чтобы пленка была более эластичной и тонкой, необходимо увеличить количество воды и глицерина. Техника исполнения остается такой же, как и в предыдущем рецепте.

Рецепт №4.

 Крахмал 10г,

 Вода 120 мл,

 Глицерин 10 мл.

Способ приготовления идентичен предыдущем рецептам.

Процесс изготовления материала продемонстрирован фотографиями в Приложении 5. Изучение свойств биоупаковок, изготовленных по разным рецептам.

После изготовления биоупаковок нами были проведены их сравнительные характеристики: цвет, прозрачность, прочность. И на основе их свойств предположили области использования каждого из четырех видов. Полученные данные занесены в Таблицу 2 Приложенией 5.

Затем изучили взаимодействие образцов с водой, при этом упаковки разных образцов были помещены в воду на три дня, а затем снова были рассмотрены их характеристики. Также мы изучили время разложения биоупаковок в естественной среде. Для этого мы поместили образцы в горшки с землей и стали наблюдать за ними. В течении 30 дней все образцы упаковок полностью разложились в земле.

В итоге экспериментов мы пришли к выводу, что данные образцы можно использовать как упаковочный материал в быту, на основе их свойств.

2.6. Выводы по практической части

По практической части проекта можно сделать выводы о том, что:

1. авторами проекта посещены предприятия Берёзовского, которые специализируются по производству различных товаров из переработанного пластика, а также НЕМУЗЕЙМУСОРА, Всероссийского экокультурного проекта, проведены репортажи с места событий.

2. используя базовые знания по химии, а также безопасные вещества, распространенные в быту, разработали технологию изготовления разлагаемой биоупаковки по 4 рецептам, которая позволит заменить полиэтилен; изучили свойства этой упаковки и опытным путем определили ее свойства, сравнив основные характеристик.

3. проведенная исследовательская работа позволяет продумать перспективу развития проекта в просветительском направлении, разработав для лицеистов сценарий интеллектуального марафона «Мусорные горки».

Заключение

В рамках выполнения проекта авторы рассмотрели и предложили пути решения экологической проблемы мирового масштаба доступными им способами: сортировка бытового мусора и изготовление биоразлагаемой упаковки собственными руками из безопасных материалов, обозначили перспективу развития проекта.

При выполнении работы авторы: 1. овладели физическими методами познания; научились делать выводы из экспериментов, объяснять их результаты; 2. самостоятельно продумали рецептуру изготовления биоупаковки, изучив свойства готовых образцов, 3. выдвинутая в проекте рабочая гипотеза о возможности самостоятельного изготовления биоупаковки позволяет исключить значительное число проблем загрязнения окружающей среды, возникающих при ее использовании в быту, тем самым подтверждена теоретическая и практическая значимость исследовательского проекта. Таким образом, цели и задачи исследовательской работы выполнены.

Список используемых источников и литературы:

1. https://ptk-sp.ru/proizvodstvennyy-blog/iz-chego-sostoyat-kak-delayut-biorazlagaemye-pakety

2. https://article.unipack.ru/6075

3. https://ect-center.com/blog/biodegradable-polymers#rec159574886

4.https://lenta.ru/news/2008/07/24/plastic/#:~:text=Согласно%20распоряжению%20городской%20администрации%20Лос-Анджелеса%2C,одежды%20запрещается%20использование%20пластиковых%20пакетов

5. https://pharmprom.ru/evropa-stanovitsya-liderom-rynka-biorazlagaemoj-farmupakovki/

6. https://greenpeace.ru/expert-opinions/2020/05/19/gid-po-bioplastikam/#ecomarkirovka

7. https://omega-ekb.com/articles/zarubezhnyj-opyt-utilizacii-otxodov

8. https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/bioplsticos-caractersticas-tipos-produccin-y-usos.html

9. Сортировка мусора во Франции. https://lisakov.com/blog/recyclage/

10. https://musorish.ru/zagryaznenie-sredy-othodami-proizvodstva-i-potrebleniya/#i

11.УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ В БЕРЁЗОВСКОМ. https://beryozovskij1.jsprav.ru/utilizatsiya-othodov/

12. Музей мусор. https://nemuseymusora.ru/

13. Скамейки. https://www.dk.ru/news/237169082

14. https://ura.news/news/1052553978

Приложение 1.

Примеры утилизации мусора в некоторых странах Европы и Азии.

В своей работе приведем несколько показательных способов утилизация мусора в Европе и Азии.

Германия. В стране создана одна из самых эффективных систем борьбы с коммунальным мусором. Она начала складываться еще с 80-х годов, сейчас во всех немецких городах действует система глубокой сортировки мусора по установленным правилам. На каждой придомовой площадке для отходов устанавливается минимум три контейнера: отдельно собираются пищевые органические отходы; специальный контейнер для пластика, различных упаковок и пакетов из пленки; контейнер для бумажных и картонных отходов. Специальные общественные баки на каждой улице установлены для приема стеклянных банок и другой тары. Старую одежду можно отдать в благотворительную организацию, для приема батареек предусмотрены коробки в магазинах.

Особое отношение к пластиковым бутылкам и другой таре от напитков. Их стоимость изначально включена в цену напитка, и, чтобы вернуть эту переплату, покупатель должен сдать емкость в специальный фандомат в магазине. Несоблюдение этого правила просто приведет к потере денег. Крупногабаритный мусор должен сразу вывозиться на свалку. Если какой-нибудь жилец просто оставит старый диван или другую большую вещь возле мусорного контейнера, его обяжут оплатить перевозку и уплатить штраф в размере до 2500 евро, а если нарушителя не найдут, то эта плата за вывоз будет распределена между всеми жильцами. Также предусмотрены крупные штрафы за нарушение правил обращения с мусором: выброшенные в неположенном месте отходы могут стоить нарушителю до 75 евро.

Франция. Во Франции действует концепция ответственного отношения к природным ресурсам и мусору, так как проблема приняла одновременно экономический и политический характер. Для борьбы с загрязнением окружающей среды предусмотрены следующие меры: 1. Раздельный сбор мусора с глубокой сортировкой. Для сбора разных типов отходов предусмотрены специальные баки с крышками разного цвета такая маркировка помогает не ошибиться в выборе контейнера. Для помощи гражданам используются электронные помощники, подсказывающие, куда выбросить упаковку определенного типа. 2. Крупногабаритные предметы вывозятся на специальные пункты – всего в стране их более 4,5 тысяч. Нарушение этого правила приведет к начислению крупного штрафа. 3. Замена опасного для природы пластика. В целом в стране перерабатывается до 25% производимого пластика, что в 2 раза меньше, чем в соседней Голландия. В супермаркетах запрещено использовать одноразовые пакеты из полиэтилена. 4. Создание специальных центров для ремонта и последующей перепродажи различных товаров, от бытовой техники до игрушек. Это делается в рамках реализации социально-ответственного отношения к природе и позволяет сократить количество образующихся отходов. Такие центры позволяют бедным слоям населения приобретать товары массового потребления с крупными скидками.

Франция также активно использует различные технологии переработки мусора. Всего в стране работает более 300 заводов, занимающихся изготовлением вторичного сырья. Перерабатывается до 42% всего мусора, производимого в стране, это позволило значительно сократить количество отходов, поступающих на свалки. За последние 50 лет количество мусорных полигонов в стране сократилось с 6000 до 250. Также уменьшилось количество мусоросжигательных заводов: новые технологии позволяют не просто сжигать отходы, а перерабатывать их в полезное сырье, которое может использоваться повторно. Некоторые мусороперерабатывающие предприятия расположены под землей: это позволило решить проблему вредных выбросов и неприятного запаха. Специальные технологии позволяют сокращать количество отходов и уменьшать количество используемого нового сырья, чтобы минимизировать нагрузку на природу.

Япония. В Японии защите экологии уделяется повышенное внимание, это связано не только с правительственной политикой, но и с особенностями менталитета.В небольшой по площади Японии перерабатывают практически все отходы, а энергию от сжигания направляют на отопление цветочных теплиц. В Японии отходы не закапывают: их полностью перерабатывают

Отдельно собираются пластиковые бутылки, стеклянная тара, алюминиевые банки и другие отходы для повторного использования. Специальные контейнеры предусмотрены для металлических предметов, газет, отдельно собираются батарейки и лампочки. Жильцы квартир обязаны сортировать мусор, а крупногабаритные предметы будут вывозиться на свалку только после оплаты специального сбора в размере 3-4 долларов. При нарушении жильца ждет порицание от соседей, а при повторном несоблюдении правил на него будет наложен крупный штраф. Перед вывозом мусор складывается в специальные прозрачные пакеты, и служба мусорщиков тщательно контролирует их содержимое: «неправильный» пакет просто не будут вывозить. В стране ежегодно производится до 44 млн. тонн отходов, из них перерабатывается до 46%. Хотя этот показатель ниже, чем у других развитых стран, Япония добилась хороших результатов по переработке отдельных значимых категорий мусора: повторно используется до 85% пластиковых бутылок, что значительно больше, чем во Франции или США; перерабатывается или повторно используется до 90% металлических банок; из выброшенной бытовой техники извлекается большая часть полезных материалов, которые потом используются во вторичном производстве самых разнообразных изделий, вплоть до спортивных золотых медалей.

Приложение 2.

Таблица 1.Коды мусора, позволяющих по маркировке на упаковке определить способ переработки отходов

Пластмасса

Знак

Название

Возможность в переработке

Описание

Примеры

1

 

PET(E) или ПЭТ

Полиэтилентерефталат

Можно сдать

Термопластичный полимер, являющийся самым распространенным среди полиэфиров. ПЭТ материал обладает прозрачностью, высокой прочностью, хорошей пластичностью (причем в нагретом состоянии, и в холодном), химической стойкостью.

Полиэстер, бутылки для напитков

2

 

PEHD (HDPE) или ПНД

Полиэтилен высокой плотности

Можно сдать

Полиэтилен низкого давления является наиболее жестким полимером среди других пластмасс, получаемых из того же мономера. А для пластика увеличение плотности обычно означает изменение двух самых главных свойств – повышение прочности и химической стойкости.

Пластиковые бутылки, пакеты, мусорные вёдра

3

 

PVC или ПВХ

Поливинилхлорид

Избегать такую упаковку, она вредна, её практически невозможно сдать на переработку.

Бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. В чистом виде не поддерживает горение на воздухе, но огнестойкость пластмасс на его основе зависит от использованных добавок.

Оконные рамы, бутылки для химических продуктов, покрытия для полов, изоляция (электротехника) электрических проводов, обложки для тетрадей и учебников

4

 

PELD (LDPE) или ПВД

Полиэтилен низкой плотности

Можно сдать

на переработку,

но придётся

поискать где

Является легким, прочным, эластичным материалом, применяемым во многих областях деятельности современного человека. Также может называться как полиэтилен низкой плотности, так как имеет сравнительно слабые внутримолекулярные связи и, следовательно, более низкую плотность, чем полимеры других видов.

Пакеты, вёдра, трубы, крышки, пищевые емкости

5

 

PP или ПП

Полипропилен

Можно сдать

Прочный, жесткий кристаллический термопластичный полимер, который получают из мономерного пропилена. Сегодня полипропилен считается самой дешевой доступной пластмассой, незаменимой помощницей в изготовлении многих вещей. Активно эксплуатируется в пищевой отрасли.

Автомобильные бамперы, внутренняя отделка автомобилей, корпуса электроинструмента, упаковка из-под шоколадок, макарон, пластиковые стаканчики, пакеты

6

 

PS или ПС

Полистирол

Можно сдать, но лучше избегать такую упаковку, она вредна.

Гомополимеры ПС абсолютно прозрачные и блестящие. Легкотекучие сорта обычно жесткие и твердые, но также хрупкие, склонные к трещинообразованию, что ограничивает применения полистирола при динамических нагрузках. ПС проявляет минимальные водопоглощение и изностостойкость и высокую стабильность размеров.

Игрушки, одноразовая посуда, цветочные горшки, видеокассеты, чемоданы, одноразовые стаканчики

7

 

O(ther) или ДРУГОЕ

Переработке

не подлежит

Смесь различных пластиков или полимеры, не указанные выше.

Металлизированная упаковка (например, от чипсов, шоколадных батончиков); дой-паки и паучи; тюбики от кремов и зубных паст;

упаковка от кормов для животных, кофе; вакуумная упаковка для сыров и мясных изделий.

8

 

ABS или АБС

АБС-пластик

Можно сдать

Является довольно популярным и востребованным в производстве многих электронных приборов и техники. При этом в отличие от пластмассы данный материал владеет более высокими эксплуатационными показателями, что объясняется его повышенной стойкостью к механическим повреждениям и защищенностью от факторов внешней среды.

Корпуса мониторов/телевизоров и электроинструмента, кофеварки, сотовые телефоны, компьютерный пластик, распечатанные на 3D-принтере компоненты, которые не являются биопластиками, такими как PLA

Бумага

Знак

Название

Возможность в переработке

Описание

Примеры

20

 

20 PAP (PCB);

Гофрированный картон

Можно сдать, но придётся поискать

упаковочный материал, отличающийся малой массой, дешевизной и высокими физическими параметрами. Является одним из наиболее распространённых материалов в мире для использования в качестве упаковки. Особенностью производства гофрокартона является возможность использовать бумагу и картон, полученные из макулатуры, что положительно с точки зрения экономии ресурсов и защиты окружающей среды. Недостатком гофрокартона является его низкая влагостойкость.

Коробки от бытовой техники, продуктов, косметики

21

 

21 PAP;

Прочий картон

Можно сдать

В данном материале могут содержаться различные минеральные наполнители, проклеивающие вещества, красители, пигменты, а также как натуральные, так и химические волокна. Картон же определяется как материал, который, как и бумага, состоит преимущественно из растительных волокон, только отличается от неё более высокими показателями толщины и массы на квадратный метр.

Открытки, обложки книг, короб-упаковка

22

 

22 PAP;

Бумага

Можно сдать

Бумага не растворяется в воде, но легко намокает и при намокании многократно теряет прочность. После намокания и последующего высушивания бумажный лист также теряет форму, неравномерно уменьшаясь в размере в месте намокания (коробится).

Журналы и газеты, конверты, бумажные пакеты, бумага для печати

23

 

23 PBD (PPB);

Вощёная бумага

Можно сдать

Это бумага, которая была сделана влагостойкой благодаря нанесению воска. Практика промасления пергамента или бумаги, чтобы сделать их полупрозрачными или влагостойкими, восходит, по крайней мере, к средневековью. Бумага, пропитанная или покрытая очищенным пчелиным воском, широко использовалась на протяжении 19 века для удержания или удаления влаги или для упаковки пахучих продуктов.

Упаковка для почтовых отправлений или для декора букетов

Стекло

Знак

Название

Возможность в переработке

Описание

Примеры

70

 

70 GL;

Бесцветное стекло

Можно сдать

это бесцветное или осветленное стекло, которое является абсолютно прозрачным и не имеет никаких оттенков. Такое стекло обеспечивает максимальное светопропускание в помещении, более ярко и четко передает предметы, находящиеся за стеклом и их естественные цвета, а также передает всю яркость и точность нанесенных на поверхность фотопечати, рисунков.

Бокалы для шампанского

71

 

71 GL;

Зелёное стекло (урановое стекло)

Можно сдать

Урановое стекло имеет высокий коэффициент преломления. Как правило, стёкла имеют сильную цветную окраску. Коэффициент температурного расширения мал, чем обусловил использование в качестве материала корпуса электронных ламп. Одним из заметных качеств стёкол с содержанием урана до 20 %, является флуоресценция в ультрафиолетовых лучах. Это отличает урановое стекло от стекла, окрашенного в жёлтый церием.

Стеклянная бутылка от лимонада

72

 

72 GL;

Коричневое стекло

Можно сдать

Самый распространенный оттенок что в косметике, что в фармацевтике. Коричневый оттенок стекло приобретает благодаря добавкам серы, железа и углерода. Такое стекло обеспечивает оптимальную защиту чувствительных к свету формул и компонентов косметики – напитков, многих групп лекарств, масел.

Стеклянная баночка для свечки, посуда из СССР

73

 

73 GL;

бутылочное стекло тёмно-

коричневое

Можно сдать

Используется в производстве бутылок

74

 

74 GL;

Бутылочное стекло светло-коричневое

Можно сдать

Используется в производстве бутылок

75

 

75 GL;

Стекло с малым содержанием свинца

Можно сдать, но стоит поискать

Свинцовое стекло , обычно называемое кристаллом , представляет собой разновидность стекла, в котором свинец заменяет содержание кальция в типичном калийном стекле. Свинцовое стекло обычно содержит 18–40% (по массе) оксида свинца (II), в то время как современный кристалл свинца , исторически известный как бесцветное стекло из-за исходного источника кремнезема , содержит минимум 24% PbO. Свинцовое стекло часто используется в различных целях из-за его прозрачности.

Экран телевизора, экран телефона

76

 

76 GL;

Хрусталь

Не примут

Хрусталь это тоже стекло, но с добавление свинца. Свинца в хрустальном стекле может быть и 24 и 40%. Стекло с добавлением свинца было известно еще в Шумере (датировка 1400 год до нашей эры), использовалось в Китае 206 год до нашей эры. Но более активному использованию этого материала мы обязаны англичанину Джорджу Рейвенскрофту, который в 17 веке создал прозрачное хрустальное стекло для производства в промышленных масштабах

Посуда из хрусталя, хрустальная статуэтка

77

 

77 GL;

Стекло, покрытое медью

Можно сдать

Это стекло, которое покрывают медью для увеличения прочности материала.

Стекло от часов

78

 

78 GL;

Стекло, покрытое серебром

Не примут

Это стекло, которое покрывают серебром для создания пленки, с помощью которой свет , походящий через стекло отражается обратно.

Зеркала

79

 

79 GL;

Позолоченное стекло

Можно сдать, но не везде

Название «позолоченные стекла» – неточное. Речь идет не о покрытии стекла золотой краской, а о совсем другой технологии, популярной в IV в. н.э. в Риме и в наше время утраченной. Изображения вделывались в дно или в стенки стеклянной посуды: стакана, чаши или тарелки. На стекло накладывался тонкий лист золота с изображением, выгравированным иглой. Сверху наплавлялся еще слой стекла. Золотые листики, впаянные в такой стеклянный сандвич, могли пережить длительное пребывание в земле.

Используется в посуде для сервировки

Приложение 3.

Экопроект «Чистая Берёза», город Березовский: экозавод «Джи-Эко» (работает по франшизе проекта «Умная SREDA»)

Как рассказал Михаил Кичигин, уличную мебель на его предприятии производят из полимерпесчаной смеси. На 30% она состоит из пластика. В качестве сырья преимущественно используются полиэтиленовые пакеты, канистры, бочки, ланчбоксы, сломанные ящики для овощей. Также в ход идут крышки от бутылок. Еще на 70% смесь состоит из речного песка. Частично в производстве его планируют заменить измельченным стеклом. Сырье «Джи-Эко» приобретает у предприятий, которые принимают отходы у населения и готовят их к переработке

Для изготовления панелей смесь из песка и отходов отправляют в нагревательную машину. При температуре в 240-250 градусов она превращается в «тесто», которое отправляется на пресс для придания ему формы. Там же панель остывает, дает усадку. Затем ее переносят в специальную камеру и красят. Из готовых панелей собирают изделие и отправляют заказчику. В среднем на производство одной скамейки необходимо около четырех дней.

Скамейкине единственная продукция в ассортименте предприятия. По заказу здесь изготавливают уличные урны, кашпо, контейнерные площадки, шезлонги и раздевалки для пляжа. Цены на продукцию сопоставимы с аналогичными изделиями из дерева и металла.

Из крупных компаний предприятие уже наладило сотрудничество со Свердловской железной дорогой: несколько железнодорожных станций успели укомплектовать экологичной мебелью. Кроме этого, скамейки заказали образовательные учреждения Челябинска и Соликамска. Со временем предприниматель рассчитывает, что продукция заинтересует и другие бюджетные учреждения, а также строительные компании, рестораны, кафе, гостиницы.

Также предприятие выстраивает работу с учебными заведениями. Михаил Кичигин отметил, что готов брать на оплачиваемую практику студентов, специализация которых связана с дизайном, проектированием и разработкой 3D-моделей. Уже сложились рабочие отношения с техникумом им. Курочкина в Екатеринбурге: есть договоренность, что студенты на токарных станках будут изготавливать полуфабрикаты для предприятия. Кроме этого «Джи-Эко» планирует заключить договор с УрФУ, чтобы на базе университетской лаборатории испытывать изделия.

Приложение 4.

Репортаж из НЕМУЗЕЯ МУСОРА, город Екатеринбург.

Узнав о том, что в Екатеринбурге есть музей мусора, а точнее сказать НЕМУЗЕЙ МУСОРА (ф_1), мы решили отправиться туда и посмотреть на то, как дают вторую жизнь отходам и утилизируют их. (ф_2_3). Мы были несказанно рады, когда узнали, что посещение музея совершенно бесплатно. Спускаясь в музей, открывается вид на барахолку (ф_1) и магазин при музее (ф_4), где частные лица продают свои экотовары. Кстати, барахолка тоже относится к магазину, и вы всегда можете принести свои вещи или купить чужие.

Из магазина вы попадаете в зону утилизации мусора (ф_7), где вы можете отсортировать принесенный с собой мусор: пластик, бумагу, металл, батарейки, телефоны и т.д. Затем вы оказываетесь в самом музее, но музеем это назвать сложно, скорее, это множество инсталляций из вещей, которые были выброшены. Здесь им нашли новое применение. Большинство инсталляций посвящены проблеме мусора в современном обществе. Например, инсталляция с фото 5 иллюстрирует многоэтажный дом с маленькими квартирами в разрезе, с одной стороны которого мы наблюдаем красивый фасад, а с другой стороны реальность – куча мусора, которая ежедневно скапливается в жилых домах по всей России.

Музей оставляет двоякое впечатление: с одной стороны, мы видим то, как люди пытаются утилизировать мусор, а с другой стороны, с помощью инсталляций иллюстрируется реальная картина мира, где большинство людей даже не знает об раздельном сборе мусора и его утилизации (ф_5). Все это мотивирует нас действовать: в своих семьях мы начали сортировать мусор и правильно его утилизировать. И теперь мы ходим в магазин со своими многоразовыми пакетами и авоськами. К чему призываем и вас!

ф_1 ф_2 ф_3 ф_4

Миссия проекта: создание инфраструктуры образовательных, технических и культурных возможностей для реализации потребностей человека жить осознанно и экологично.

Центр притяжения для самых разных людей – есть книги, которые можно бесплатно взять (ф_6), есть уголок советского быта, где можно сделать фото (ф_2), есть немагазин товаров без упаковки и в свою тару, есть небарахолка, где можно за символическую плату купить понравившуюся вещь – одежду, обувь, украшения, предметы интерьера, игрушки и т. д.

И самое главное есть зона раздельного сбора отходов, куда можно принести практически любую используем в быту фракцию, и даже сдать технику на переработку, а раз в 2 недели стекло (ф_7). Отдельная экспозиция посвящена переработке отходов – как выглядят измельчённых фракции и конечный продукт из вторичного сырья. Проходят лекции, мастер-классы, творческие встречи с интересными людьми, цветочный своп, экоуроки для детей и взрослых. В общем уйма полезностей в одном месте.

ф_ 5 ф_6

ф_7

Приложение 5.

Таблица 2. Свойства образцов и применение экспериментальных биоупаковок

Рецепты

Свойства

Взаимодействие с водой

Область применения

Фото

1

Непрозрачная, хрупкая, при усилии ломается

Не растворяется,

частично набухает, становится менее прочной

Контейнеры, детские игрушки.

 

2

Прозрачная, твердая, гибкая

Не растворяется, частично набухает, становится эластичнее, менее прочной

Одноразовая посуда, контейнеры, оболочки для продуктов. Материал для пакетов

 

3

Прозрачная, тонкая, эластичная при усилии ломается

Не растворяется, становится более эластичной.

Оболочка для продуктов

 

4

Прозрачная, гибкая, эластичная.

Не растворяется, становится более эластичной и прозрачной

Упаковка для пищевых изделий. Материал для пакетов.

 
Просмотров работы: 12