XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Экологические проблема утилизации волос
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Забота об окружающей среде – важное и ответственное дело, возложенное на каждого жителя планеты Земля. Утилизация волос появилась на территории Российской Федерации относительно недавно и сразу была взята под крыло государства. Сегодня проекты по переработке экологических отходов, к которым можно отнести остатки стрижки являются обязательным и это документально утверждено. Дело в том, что за год в мире люди состригают примерно 9 тонн волос. И если более качественная часть волос обретает вторую жизнь в виде париков и других изделий, то волосы более низкого качества обычно просто выкидываются или сжигаются.
Таким образом, выбранная нами тема проекта актуальна по нескольким объективным причинам:
Во-первых, с экологической точки зрения эта проблема очень важна, потому что грамотная утилизация биоотходов данного вида позволит, напротив, изготовить из таких отходов ценное вторсырьё, например, удобрение и другие вещества.
Во-вторых, исторически сложилось, что волосы использовали для изготовления париков. В современном мире наблюдается проблема ограничения сырьевых ресурсов, а волосы подходят для вторичного использования и производства различных изделий.
В-третьих, согласно ряду исследований, человеческие волосы очень эффективно впитывают нефть и нефтепродукты, следовательно, с социальной точки зрения, данное исследование также немаловажно. Кроме того, выбор данной темы был обусловлен моим личным интересом о возможности изготовления волосяного фильтра для очистки воды от нефти в рамках школьной лаборатории.
Цель исследования состоит в изучении экологической проблемы утилизации волос. В ходе решения этой проблемы определили следующие задачи исследования:
1. Изучить состав и структуру волос.
2. Проанализировать экологические способы утилизации волос.
3. Выбрать оптимальный способ утилизации волос.
4. Произвести в школьной лаборатории утилизацию волос оптимальным способом.
5. Дать экологическую оценку данного способа с точки зрения степени конверсии.
Гипотезу исследования составило следующее предположение о том, что существует ряд экологических способов утилизации волос.
Предмет исследования является экологическая проблема утилизации волос.
Объект исследования: волосы.
В соответствии с характером поставленных задач в работе применены следующие методы исследования: методы теоретического уровня - изучение научной литературы по проблеме исследования, сравнение рассматриваемых объектов исследования, теоретический анализ и синтез явлений, выведенных исследователями аспектов теории, сравнительный анализ, обобщение. Эти способы позволили выявить базовые положения для исследования. Теоретически - эмпирический метод - предметное, физическое моделирование для построения выведенной концепции об экологической утилизации волос на теоретико-поисковом этапе исследования. Эмпирические методы - эксперимент для подтверждение изложенной ранее теории; статистический: количественный и качественный анализ результатов сравнения и эксперимента на завершающем этапе учебного исследования.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРОЕНИЕ ВОЛОСА
1.1. Строение волос
Волос — придатки кожи, производные из эпидермиса, представляющие собой многослойные нитеообразные структуры из эпителиальных клеток (кератиноциты, меланоциты) ороговевающих по мере удаления из точки роста в волосяных фолликулах и образующих наружный покров кожи млекопитающих.
Часть волоса, расположенная над поверхностью кожи, называется стержнем, находящаяся в коже — волосяным корнем (или волосяной луковицей). В месте выхода волоса из толщи кожи образуется углубление — волосяная воронка. Луковица окружена волосяным мешочком — фолликулом. От формы фолликула зависит тип волос: прямые волосы растут из круглого фолликула, слегка вьющиеся — из овального, а кудрявые — из почкообразного.
Каждый волос состоит из трёх слоёв. Наружный слой, кутикула, образован плоскими ороговевшими клетками, пропитанными кератином и которые располагаются, перекрывая друг друга подобно черепице крыши, выполняет защитную функцию. Когда чешуйки кутикулы лежат плотно, аккуратно перекрываясь, волосы шелковистые, мягкие и блестящие. Если же клетки кутикулы физически или химически повреждены, волосы лишаются блеска, становятся ломкими и легко путаются.
Внутри от кутикулы находится корковое вещество, кортекс, состоящее из удлинённых ороговевших клеток, содержащих пигмент меланин, определяющий естественный цвет волос. Этот слой придаёт волосу прочность и эластичность.
Центральная часть волоса представлена мозговым веществом, сердцевиной, состоящим из ороговевших кубических клеток и воздушных полостей между ними. Этот слой отсутствует в тонких (пушковых) волосах. Назначение этого слоя неизвестно, но предполагается, что по нему поступают питательные вещества к кортексу и кутикуле. Этим можно объяснить быстрое изменение волос при заболевании.
Волосяной фолликул — это корень волоса с окружающими его тканями, которые формируют наружное и внутреннее корневые влагалища, и волосяно-железистый комплекс (сальная и потовая железы; мышца, поднимающая волос; кровеносные сосуды и нервные окончания). Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина эта генетически запрограммирована, и тут уже ничего изменить нельзя. Хотя, быть может, в недалеком будущем ученые смогут перепрограммировать эту наследственную информацию. Сейчас для этого созданы все предпосылки. В основании фолликула и дерме находится волосяной сосочек — соединительно-тканное образование, содержащее сосуды. Он обеспечивает питание и ростовую активность волосяного фолликула. Каждый волосяной фолликул имеет собственную иннервацию и мускулатуру. Благодаря мышцам и нервным окончаниям волосяной фолликул обладает тактильной чувствительностью, позволяющей ему совершать едва заметные движения. Когда соответствующая мышца, поднимающая волос, сокращается от страха или под влиянием холода, волосы приподнимаются и сжимают кожу, образуя на ней пупырышки или так называемую «гусиную кожу». Кровеносные сосуды, окружающие волосяной фолликул и волосяной сосочек, снабжают их всеми веществами, необходимыми для размножения клеток и роста волос. Еще одна отличительная черта волос состоит в том, что скорость деления их клеток занимает в организме человека второе место после скорости пролиферации клеток в костном мозге. Каждый волос состоит из корня (это часть волоса, которая находится глубоко в коже) и стержня (его мы видим на поверхности и это именно то, что мы привыкли называть собственно волосами). [1], [14]
Рис. 1 Строение волоса
1.2. Строение волоса: корень
Каждый волосяной фолликул является независимым образованием со своим собственным ростовым циклом. В разных фолликулах циклы эти не синхронны, иначе у нас выпадали бы все волосы одновременно, тогда как этот процесс протекает постепенно и незаметно. Волосы состоят в основном из кератина — белка, построенного из аминокислот. Некоторые из этих аминокислот (цистин, метионин) содержат атомы серы. Примерный химический состав здорового волоса таков: 15% воды; 6% липидов; 1% пигмента; 78% белка.
Если волосы подвергались химическим или физическим воздействиям, или обнаруживаются те или иные заболевания, состав волос может изменяться. Например, при частом окрашивании и химической завивке, неграмотном подборе средств для ухода за волосами, злоупотреблении термическими методами укладки, волосы могут терять большой процент влаги. В этом случае необходимо подбирать качественные средства для ухода за волосами, которые восстанавливают нормальный уровень влажности. [1]
Рис. 2 Корень волоса
1.3. Строение волоса: стержень
В стержне волоса различаются три концентрических слоя.
1.Медулла — центральное мозговое вещество. Это центральная часть волосяного стержня, которая представлена у человека не во всех видах волос. Например, в пушковых волосах медулла отсутствует. Мозговое вещество заполняют пузырьки воздуха, благодаря этому волос обладает определенной теплопроводностью. Медулла не играет никакой роли в изменении как химических, так и физических свойств волоса.
2.Кортекс — корковый слой. Кортекс — основное вещество волоса (составляет от 80 до 85 процентов его объема), которое состоит из миллионов кератиновых волокон. Они закручены между собой и связаны прочными поперечными связями.
3. Кутикула — наружный слой (покровной, чешуйчатый). Кутикула выполняет защитную, барьерную функцию. Она образована 6-10 перекрывающимися слоями прозрачных пластинок кератина, связанных между собой как многочисленными поперечными связями, так и липидными прослойками. Кутикула препятствует механическим и физическим воздействиям на волос. Неповрежденная кутикула хорошо отражает свет; волосы блестят, эластичны и не ломаются. [1]
Рис. 3 Стержень волоса
1.4. Структура и рост волос
Волосы вырастают примерно на 1-2 сантиметра за месяц. Рост нового волоса начинается от волосяного сосочка, который находится в основании волосяной луковицы. Клетки делятся внутри коркового вещества (оно образуется средней частью луковицы) — эта зона, прилежащая непосредственно к волосяному сосочку, называется матриксом. По мере продвижения к поверхности кожи головы фолликулярные кератиноциты постепенно теряют свои ядра, уплощаются и ороговевают, заполняясь твердым кератином (кератинизируются). Среди клеток волосяной луковицы представлены и меланоциты, которые обусловливают естественный цвет волос. В устье волосяного фолликула открывается проток сальной железы, содержащей кожное сало — маслянистую субстанцию, которая выделяется на поверхность кожи волосистой части головы. Кожное сало, наряду с отшелушенными корнеоцитами эпидермиса и нормофлорой, является основной защитной мантией кожи. Кроме того, оно смазывает волосы, придавая им эластичность, гладкость и, в определенной степени, водоотталкивающую способность. [1]
1.5. Жизненный цикл волоса
Срок жизни волоса колеблется от 2 до 5 лет, и этот жизненный цикл состоит из трех стадий.
Каждый волосяной фолликул генетически запрограммирован на производство примерно 25-27 волос. Каждый волос живет по-своему «индивидуальному графику», а потому разные волосы в одно и то же время находятся на разных стадиях своего жизненного цикла:
85% волос находятся в фазе активного роста (анагена);
1% в фазе покоя (катагена);
14% в стадии выпадения (телогена).
Анаген — непрерывное деление клеток в матриксе волосяного фолликула, в результате которого новые клетки продвигаются к поверхности кожного покрова волосистой части головы. Это период активного роста продолжается в течение 2-5 лет.
Катаген — деление клеток матрицы замедляется и прекращается, волосяной фолликул «впадает в спячку». Волосяная луковица постепенно отсоединяется от волосяного сосочка. Эта фаза длится очень недолго — примерно 1-3 недели. Телоген — обновление клеток прекращается приблизительно на 3 месяца (время, за которое восстанавливается связь между вновь синтезированной волосяной луковицей и волосяным сосочком, и новый волос входит в фазу анагена). Полностью отделившаяся от дермального сосочка телогеновая луковица приобретает вытянутую форму и начинает двигаться к поверхности кожного покрова волосистой части головы. В период телогена новый волос начинает расти, а старый выпадает.
На волосистой части головы каждого человека расположено в среднем от 100 до 150 тысяч волосяных фолликулов, в которых волосы образуются, растут и из которых затем выпадают. Зная процентное соотношения волос в разных фазах, можно подсчитать величину, характеризующую нормальное выпадение волос. В норме в день мы теряем в среднем 70-80 волос. [10]
Рис. 4 Жизненный цикл волоса
1.6. Аминокислоты
Волосяной стержень по своему строению подобен канату или многожильному электрическому кабелю.
-
Аминокислоты, соединяясь между собой, образуют полипептидную цепь;
-
Полипептидные цепи переплетаются между собой, образуя нити;
-
Нити, объединяясь по несколько штук, формируют протофибриллы;
-
Протофибриллы, обвиваясь друг вокруг друга, образуют макрофибриллы;
-
Макрофибриллы формируют основные волокна кортекса (коркового слоя).
Таким образом, аминокислоты являются строительным материалом для роста здоровых волос. Незаменимые аминокислоты и другие питательные вещества, необходимые для роста волос, поступают в наш организм с пищей. Они разносятся по всему телу кровотоком и по капиллярам достигают волосяного сосочка. Вот почему долгий путь к здоровым волосам и здоровой коже лежит через соблюдение правильного сбалансированного режима питания. [10]
1.7. Поперечные связи между волокнами волоса
Длинные полипептидные цепи, расположенные в волокнах коркового слоя волоса параллельно друг другу, связываются между собой, образуя поперечные мостики. Если бы не эти ковалентные связи между определенными аминокислотными остатками соседних цепей, то цепи разошлись бы, и волокно распалось. Именно эти поперечные связи придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность. Дисульфидные связи (связи между двумя атомами серы) являются наиболее прочными, в основном и обуславливая природную прочность волос. На разрыве и последующем восстановлении определенного процента этих связей основан принцип химической завивки волос. Водородные связи намного слабее дисульфидных, зато их гораздо больше по количеству. Они образуются благодаря взаимному притяжению атомов водорода, расположенных на соседних полипептидных цепях. Эти связи играют важную роль в обеспечении эластичности волос. Мы рассмотрели только основную информацию о структуре, составе и фазах жизни волоса. Как видите, простым строение волоса не назовёшь. [10]
ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ВОЛОС
2.1 Зачем утилизировать волосы?
Проблема утилизации волос появилась на территории Российской Федерации относительно недавно и сразу была взята под крыло государства. Сегодня проекты по переработке экологических отходов, к которым можно отнести остатки стрижки, являются обязательными и это документально утверждено.
Необходимость в специальной переработке волос возникла в ходе длительности разложения данных органических отходов. Дело в том, что под влиянием внешней среды волосы разлагаются в течение 50-ти лет.
Организация процесса утилизации по всей территории России необходима для уменьшения количества мусора. [2], [9]
2.2. Закон об утилизации волос из парикмахерских
Правовая база закона об организации утилизации волос из парикмахерских находит свое отражение в следующих нормативно-правовые актах:
-
СанПин от 2.1.2.1199/03 «Санитарные и эпидемиологические требования к обустройству, оснащению и содержанию парикмахерских»;
-
Закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52 от 30 марта 1999 года;
-
ГОСТ № 51142/98 «Услуги бытовые и парикмахерские: технические условия»;
Каждый из них подчеркивает необходимость сортировки мусора и отдельной производственной переработки всех типов отходов от малого бизнеса, к примеру, студий красоты. [2], [9]
2.3. Профессиональная утилизация
Профессиональная утилизация волос и ногтей, согласно закону, должна проходить с соблюдением всех норм и без вреда для здоровья человека. Алгоритм сбора экологических отходов выглядит следующим образом: после стрижки волосы собираются в специальный полузакрытый совок. Собранный биологический материал должен быть помещён в специальные крафт-пакеты или емкости. После помещения эко-мусора, пакет следует плотно закрыть и убрать его в отдельно оборудованную комнату, где хранятся экологические отходы.
В случае возникновения сомнения касательно здоровья пациента, собранные волосы убираются в два пакета, а все оборудование необходимо дезинфицировать. Емкости с собранными волосами и ногтями использовать повторно запрещено. В назначенный компанией срок необходимо передать собранные отходы на утилизацию. Нужно заключать договор только с компанией, которая имеет право на утилизацию волос. Оптимально выбирать компанию с разрешением на обращение с отходами 1-4 класса. После того, как собранные отходы были переданы специальной компании, в зависимости от условий договора, их везут на склад, где из остатков волос собирают шиньоны и парики или на утилизацию в печах.
Вторичные остатки, непригодные для создания париков, вместе с ногтями оправляют в высокотемпературную печь для утилизации. [2]
2.4. Применяемые технологии утилизации
Утилизация волос происходит в два этапа:
Обработка целых волосков. Целые волосы собирают в пучки, опираясь на их цвет и размер. Далее из них делают парики или шиньоны.
Окончательная переработка. В ходе окончательной переработки волосы соединяются с ногтями и под воздействием высоких температур превращаются в органическое удобрение. [2], [9]
2.5. Как утилизировать волосы и ногти в домашних условиях
Утилизировать волосы и ногти в домашних условиях практически не представляется возможным. В качестве альтернативы рекомендуем:
Посещать специальные парикмахерские, где остриженные волосы идут на парики.
Узнать о ближайших пунктах, где принимают органические отходы и отвозить туда собранные волосы раз в несколько дней. Пользоваться плотными крафт-пакетами для хранения собранных волос.
Утилизация волос – важный шаг в вопросах решения экологических проблем государства. Реализация его в рамках парикмахерских и салонов важна, поскольку многие не задумываясь выбрасывают волосы и не думают о том, что они могут быть причиной заболевания или смерти животного. Халатное отношение к вопросам экологической ситуации в России не должно оставаться безнаказанным! [2]
ГЛАВА 3. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ВОЛОС
3.1. Химические способы
-
Пиролиз.
-
Переработка на удобрения.
-
Гидролиз для получения L-цистеина.
3.1.1. Пиролиз – это процесс распада органических и ряда неорганических соединений на молекулярном уровне. Он протекает под воздействием высоких температур, при условии полного отсутствия кислорода.
Описание процесса: чтобы описать процесс пиролиза, для начала нужно разобраться с горением. Горение – это процесс быстрого окисления вещества. При этом каждые 2 атома водорода сочетается с 1 молекулой кислорода, а 1 атом углерода – с 2 частицами кислорода.
В результате образуется углекислый газ и вода. Последняя испаряется, поскольку при горении выделяется много тепловой энергии. Топливо помещается в закрытый реактор. Оно подогревается до температуры в 500 градусов. Топливо распадается на углекислый газ, водород и твердый остаток. Углекислый газ и водород выходят через специальный трубопровод, а остаток охлаждается. Пиролиз используется для безопасной утилизации химических веществ, которые могут выделять токсичные соединения при горении.
Формула, заложенная в основу процесса пиролиза.
Преимущества: практически безотходный процесс; КПД около 90%; возможность переработки твердого остатка; создание невосполнимых ресурсов, в том числе, синтетической нефти; получение углеводородов и органических кислот; выработка большого количества тепловой энергии.
Большинство видов опасного мусора нельзя сжигать, поскольку они загрязняют атмосферу. Пиролиз – это фактически бездымное горение, поэтому он подходит для утилизации любого мусора.
3.1.2. Переработка на удобрения
В Индии нашли необычное применение человеческим волосам. Сотрудники Керальского сельскохозяйственного университета разработали из них жидкое удобрение. Первые испытания растительного тоника дали положительный результат, сообщает издание The Hindu.
Сырье для эксперимента ученым поставили местные парикмахерские. В ходе преобразований волосы были промыты, а затем подвергнуты химической обработке и нагреву. При этом большая часть волос растворилась, превратившись в темную субстанцию, пахнущую тухлыми яйцами. После того как все химикаты в полученном растворе были нейтрализованы, специалисты проанализировали состав тоника на наличие полезных микроэлементов. Оказалось, что в больших концентрациях в нем содержится азот (9000 миллионных долей), в меньших количествах – калий и фосфор, а также низкий уровень кальция, магния и серы.
Обработав таким спреем растущую на территории университета бамию (овощная культура семейства мальвовые, известная также как окра или дамские пальчики), ученые отметили более интенсивный рост и раннее цветение растений по сравнению с теми культурами, которые были опрысканы обычными удобрениями.
Таким образом, специалисты опытным путем выяснили, что волосы могут снабдить растения теми же веществами, что и химические удобрения. Но поскольку человеческие локоны разлагаются долго, то они могут быть использованы в качестве удобрения медленного действия.
По мнению авторов разработки, эконовинка позволит не только уменьшить использование химических удобрений, но и помочь с утилизацией волос, создающих серьезную нагрузку на водоочистительные системы Индии.
Ученые также считают, что опробованный процесс изготовления удобрений может быть расширен и в качестве сырья можно будет использовать также шерсть, рога, копыта и перья животных и птиц.
Сотрудники вуза надеются, что соответствующие заводы в стране появятся уже в ближайшем будущем.
Тем временем в Армении начали выращивать экологически чистые овощи и фрукты с помощью биогумуса. Все, что нужно для идеального урожая, – сухая солома, птичий помет, споры грибов и калифорнийские черви. [4]
3.1.3. Гидролиз для получения L-цистеина. (или взять из нашей презентации)
1. Цистеин входит в состав α-кератинов, основного белка ногтей, кожи и волос. Он способствует формированию коллагена и улучшает эластичность и текстуру кожи. Цистеин входит в состав и других белков организма, в том числе некоторых пищеварительных ферментов.
Биологические функции:
Цистеин — заменимая аминокислота. Он может синтезироваться в организме млекопитающих из серина с участием метионина как источника серы, а также АТФ и витамина В6. В некоторых микроорганизмах источником серы для синтеза цистеина может быть сероводород. Цистеин способствует пищеварению, участвуя в процессах переаминирования. Способствует обезвреживанию некоторых токсических веществ и защищает организм от повреждающего действия радиации. Один из самых мощных антиоксидантов, при этом его антиоксидантное действие усиливается при одновременном приеме витамина С и селена. Цистеин является предшественником глутатиона — вещества, оказывающего защитное действие на клетки печени и головного мозга от повреждения алкоголем, некоторыми лекарственными препаратами и токсическими веществами, содержащимися в сигаретном дыме. Содержится в продуктах питания. [5]
Получение: основной метод получения L-цистеина в промышленности — гидролиз белковых кератинсодержащих отходов с высоким содержанием цистеина — птичьих перьев, щетины, человеческого волоса; гидролиз проводится 20%-й соляной кислотой. Выход цистеина из волос составляет до 100 кг на тонну сырья.
Рацемический цистеин может быть получен стандартными методами синтеза — например, алкилированием фталимидомалонового эфира хлорметил(бензил)сульфидом с дальнейшим гидролизом продукта алкилирования до S-бензилцистеина и его восстановлением в цистеин.
Применение: цистеин растворяется лучше, чем цистин, и быстрее утилизируется в организме, поэтому его чаще используют в комплексном лечении различных заболеваний.
Дополнительный прием цистеина необходим при ревматоидном артрите, заболеваниях артерий, раке. Он ускоряет выздоровление после операций, ожогов, связывает тяжелые металлы и растворимое железо. Эта аминокислота также ускоряет сжигание жиров и образование мышечной ткани. L-цистеин обладает способностью разрушать слизь в дыхательных путях, благодаря этому его часто применяют при бронхитах и эмфиземе легких. Он ускоряет процессы выздоровления при заболеваниях органов дыхания и играет важную роль в активизации лейкоцитов и лимфоцитов.
3. Исследование, проводимое в рамках школьной лаборатории:
Гидролиз для получения L –цистеина:
Гидролиз проводится с 20%-й соляной кислотой, далее проводится качественная реакция на выявление продукта; на фотографиях представлен последовательный процесс получения вещества.
Выход цистеина из волос составляет до 100 кг на тонну сырья. [10]
Рис.4. Гидролиз получения L –цистеина с последующей качественной реакцией
3.2. Физические способы
-
Изготовление нефтяных фильтров.
-
Использование в качестве удобрения.
3.2.1. Изготовление нефтяных фильтров
Технологический университет Сиднея (UTS) выпустил исследование, согласно которому человеческие волосы и собачья шерсть очень эффективно впитывают нефть и нефтепродукты. Одно заграждение из волос способно впитать до четырех литров горючего материала.
В университете утверждают, что волосы справляются с утечками лучше, чем обычно применяющиеся в таких случаях коммерческие сорбенты типа полипропилена или переработанной целлюлозы. Кроме того, такой способ гораздо выгоднее с экономической точки зрения и экологичней. Причина эффективности, как предполагают в UTS, в особой «структуре внешней кутикулы волос, качестве волокон и широкой площади поверхности».
Сбором волос занимается НКО Sustainable Salons, которая существует уже несколько лет. Sustainable Salons собирает волосы, использованную фольгу и остатки химикатов, которые остаются после работы парикмахеров. Именно НКО отправит несколько тонн волос правительству Маврикия после того, как с властями утрясут бюрократические вопросы.
Впервые впитывающие свойства волос и шерсти заметили еще в 1989 году, когда произошел выброс нефти из танкера Exxon Valdez у берегов Аляски. Те, кто занимался устранением последствий аварии, отметили, что нефть фактически «прилипает» к шерсти животных. В последующие годы было запатентовано несколько изобретений на основе человеческих волос для устранения разливов нефтепродуктов. [13]
1. Исследование, проводимое в рамках школьной лаборатории. Использовать волосы для фильтрации воды, что загрязнена нефтью, путём помещения их в трубку. Так как волосы имеет скругленную и вытянутую форму, они обладают довольно большой площадью поверхности и способны задержать большой объём нефти. Некоторые свойства нефти – это высокая вязкость и нерастворимость в воде. Она обволакивает волос, оставаясь на нём, тем самым жидкость очищается. [10], [11]
Рис. 5 Изготовление волосяных фильтров для очистки воды от нефти
2. В Бельгии запустили проект Hair Recycle, в рамках которого человеческие волосы перерабатывают в коврики, поглощающие нефть и другие опасные вещества. Парикмахеры по всей стране собирают пряди клиентов и отдают их на переработку.
Рис.6 Коврик из волос
Соучредитель проекта Патрик Янссен объясняет, что 1 килограмм волос может поглотить до 8 литров нефти и углеводородов. Готовые коврики можно поместить, например, в канализацию, чтобы вредные вещества не загрязняли воду. Волосы обладают мощными свойствами: одна прядь может выдержать вес, в миллионы раз превышающий ее собственный. Они также водорастворимы и очень эластичны благодаря кератиновым волокнам. [8]
3.2.2. Использование в качестве удобрения
Использование волос в качестве удобрения, не перерабатывая их дополнительно. В человеческом волосе содержится до 15% азота (N2) – это позволяет использовать их в качестве удобрения для некоторых растений. [11]
3.2.3. Использование волос в качестве различных изделий
Человеческие волосы являются важным экологическим ресурсом. Они идеально подходят для вторичного использования и производства различных изделий. Из ряда источников известно, что еще с XIV века по настоящее время человеческие волосы используются в качестве украшений из волос, гобеленов, венков, постижерных изделий. Так продолжалось до XIX века, затем искусство создания украшений из волос окончательно сливается с постижем.
В XXI веке появляются инновационные способы использования волос как вторсырья, в связи с чем из них начинают изготавливать одежду как в домашних, так и в промышленных условиях. Так, дизайнер из Амстердама София Коллар предложила изготавливать одежду и гобелены из прядей, остриженных в парикмахерских. София является основателем компании «Human Material Loop» (Человек-Материал-Петля). Та компания собирает и перерабатывает отходы человеческого волоса, которые позже превращаются в пряжу, преобразовывающиеся в текстильные изделия.
Миссия компании – разработка высококачественного текстиля в замкнутой системе переработки. Целей перед собой компания ставит несколько: сокращение выбросов углекислого газа при производстве и транспортировке товаров, понижение уровня потребления энергии, а также сокращение отходов производства. [Приложение 1]
В малых масштабах трансформацией волос в одежду занималась Аликс Бизе, преобразовывая их в куртки, а также Иоанна Чиоанка, которая своими руками связала из волос 9 предметов. Также известна коллекция Лейлы Кохун – основательницы крупнейшего музея украшений из волос. Лейла Кохун, бывший парикмахер, на данный момент управляет собственной школой косметологов и все свое свободное время посвящает уникальному хобби - она коллекционирует украшения из человеческих волос. В музее волос Лейлы выставлено на обозрение 400 венков из волос и более 2000 ювелирных украшений с волосами. Все шедевры созданы не позднее 1900 года. В ее коллекции можно найти футляры для часов, браслеты, кулоны, серьги, открытки и броши. [15] [Приложение 2]
Сербский художник Зорана Тодоровича представил на ВенецианскомБиеннале 2009 года (павильон Сербия) инсталляцию под назанием «Тепло». Она представляла собой 456 кусков войлока, изготовленные из человеческих волос, размером 120*80 см и 327 отрезков размером 160*120 см. [Приложение 3]. В состав одного квадратного метра такого материала входили волосы примерно 200 человек. Сам Зоран Тодорович в текстовом приложении к выставочной работе писал о том, что в отличие от других рынков тканей человека, рынок волос считается этически нейтральным. Так, в основном, волосы рассматриваются не более чем отходы. Следовательно, можно было бы ожидать, что их переработка будет считаться чем-то положительным, таким образом переходя от статуса неучтенных материалов до статуса управляемого ресурса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, наше исследование, в котором собраны теоретические и экспериментальные данные по изучению экологической проблемы утилизации волос, подтвердило правдивость выведенных положений гипотезы. Во-первых, было подтверждено положение гипотезы о том, что существует ряд экологических способов утилизации волос. Помимо этого, мы убедились, что человеческие волосы являются важным экологическим ресурсом для производства различных изделий.
В ходе работы над проектом мы последовательно решили пять исследовательских задач:
1. Теоретически изучили состав и структуру волос.
2. Проанализировали ряд экологических способов утилизации волос (химических, физических, а также ряд способов вторичной переработки и превращение волоса в биоресурс).
3. Выбрали оптимальный способ утилизации волос (2 физических и 3 химических способов переработки волос, в ходе которых возможно получение полезных продуктов).
4. Произвели в школьной лаборатории утилизацию волос оптимальным и наиболее доступным способом.
В первой главе исследования были рассмотрены теоретические понятия о структуре и составе волос. В ней были представлены базовые понятия по рассматриваемой теме для облегчения дальнейшего изучения теории незнакомым с темой людям.
Во второй главе была представлена проблема экологической утилизации волос. В ней мы рассматривали применяемые технологии по утилизации волос в парикмахерских, а также юридические аспекты утилизации.
В третьей главе мы изучали химические способы утилизации волос (пиролиз, переработка на удобрения,гидролиз для получения L-цистеина) и физические способы (изготовление нефтяных фильтров, использование волос в качестве удобрения без дополнительной переработки, использование волос в качестве различных изделий).
Кроме того, мы провели ряд экспериментов по утилизации волос в рамках школьной лаборатории. Проведенное эмпирическое исследование, а также сравнительный анализ помогли нам доказать теоретическую части нашего исследования.
Предпринятое исследование показало, что затронутая нами проблема все еще интересна. Потому что проблема утилизации волос сродни теме утилизации бытовых отходов и загрязнении планеты в целом. Невероятно, но даже в наше время, когда люди настолько далеко продвинулись в изучении различных способах обезвреживания отходов, вторичной переработки мусора, проблема эта все еще актуальна.
Наиболее интересным из всего процесса работы над проектом было проведение экспериментальной части доказательства гипотезы, работа с химическими реактивами, качественная реакция. Всех поставленные задачи были решены, определенные цели по доказательству теории достигнуты. Этот проект наглядно показывает, что экологическая утилизация волос, а также экологически чистое производства при помощи такого биоресурса, как волосы, важно не только для всего нашего общества, но и для планеты в целом, так как делает ее чище!
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1.https://clinicaveka.ru/publications/stroenievolosa.htmlhttps://mkgtu.ru/vikon/sveden/files/VOLOSY_ANATOMIYA,_FIZIOLOGIYA,_PATOFIZIOLOGIYA.pdf
2. https://ecologia.life/russian/othody/organika/utilizatsiya-volos.html
3. https://hozuyut.ru/otxody/metod-utilizacii-piroliz-cel-metoda.html
4. Удобрение из человеческих волос в Индии – [Электронный ресурс] - https://mir24.tv/news/16295574/v-indii-sozdali-udobrenie-iz-chelovecheskih-volos
5. https://posts24.ru/Цистеин
6. Ratner S., Clarke H. T. The Action of Formaldehyde upon Cysteine // J. Am. Chem. Soc. / P. J. Stang — American Chemical Society, 1937. — Vol. 59, Iss. 1. — P. 200–206. — ISSN 0002-7863; 1520-5126; 1943-2984 — doi:10.1021/JA01280A050
(2014) «Production of Cysteine: Approaches, Challenges and Potential Solution». International Journal of Biotechnology for Wellness Industries 3 (3): 95–101.
7.https://360tv.ru/news/obschestvo/volosy-mogut-ispolzovat-pri-izgotovlenii-hleba-i-esche-mnogo-merzkogo/
8. https://knife.media/hair-recycling/
9. Безопасное обращение с отходами: сб. нормат.-метод, документов. В 2 т. - Изд-е 4-е. - СПб.: Петрохим-Технология, Интеграл, 2004. - Т. 1. - 376 с.; Т.2. - 272 с.
10. Матусевич, Л.Г. Органическая химия. Основной курс.: Учебник / А.Э. Щербина, Л.Г. Матусевич; Под ред. А.Э. Щербина. - М.: НИЦ ИНФРА-М, Нов. знание, 2013. - 808 c.
11. Агрономия: Учеб. пособие для учреждений сред. проф. образования / Н.Н.Третьяков, Б.А.Ягодин, А.М.Туликов и др.; Под ред. Н.Н.Третьякова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с.
12.https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-chelovecheskih-volos-v-kachestve-ekologichnogo-vtorichno-syrievogo-resursa
13. https://rtvi.com/news/avstraliyskie-sobirateli-volos/
14. https://ru.wikipedia.org/wiki/Волосы#Литература
15.https://bugaga.ru/interesting/1146730246-muzey-ukrasheniy-iz-volos.html#ixzz87kjwqZCN
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1: Свитер из человеческих волос, изготовленный «Human Material Loop»
Приложение 2: Брошь из музея Лейлы Кохун
Приложение 3: «Тепло» Зорана Тодоровича
Приложение 4: Дизайнерские платья коллекции «Hair_Dress» Александры Лалик