XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение проблемы переработки макулатуры
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы: Бумажные отходы, накопившиеся в окружающей среде, являются ценным ресурсом. По сложившейся ситуации в нашей стране настораживает показатель загрязнения окружающей среды неочищенными отходами. В связи с избыточным накоплением твердых промышленных и бытовых отходов, направляемых на полигоны, рассматриваются вопросы их закрытия или рекультивации.
Гипотеза. Возможность получения новых продуктов путем переработки макулатуры.
Цель работы: переработать собранную вокруг нас макулатуру (отходы) доступными способами и получить различные новые продукты.
Задачи проекта:
1. Изучение источников бумажных отходов в окружающей среде.
2. Определение количества макулатуры, собранной в школе и дома.
3. Изучение способов переработки макулатуры.
4. Внедрение способов создания новых изделий из бумажных отходов в домашних условиях.
5. Доказательство гипотезы.
Объект исследования: бумажные отходы, окружающая среда.
Предмет исследования: экология, охрана окружающей среды.
Методы исследования: Изучение научно-популярной литературы, экологическая обработка, анализ результатов.
Теоретическое значение: Согласно текущей ситуации в нашей стране, темпы загрязнения окружающей среды необработанными отходами вызывают тревогу. В связи с избыточным накоплением твердых промышленных и бытовых отходов, направляемых на полигоны, рассматриваются вопросы их закрытия или рекультивации. На сегодняшний день накопление большого количества бумажных отходов в окружающей среде является одной из актуальных экологических проблем.
Практическая ценность: используя переработанную бумагу, можно сделать значительный шаг к снижению общего воздействия на окружающую среду. Переработка макулатуры сегодня осуществляется мокрым способом, то есть при непосредственном участии воды в производственном цикле.
Научные новизны:
Впервые бумажные отходы перерабатывались в стенах школы с учетом экологической эффективности.
1. Основная часть
1.1. Процесс изготовления бумаги
Бумагу изобрели в Китае. В 105 году нашей эры китаец Цай Лунь предложил китайскому императору способ изготовления бумаги из измельченных волокон коры.
Кору измельчали, замачивали, варили, а затем опускали в эту массу сетчатый экран. Кусочки ловили на сетку, затем сушили и гладили горячими камнями. Несмотря на то, что этот способ держался в секрете и его разглашение каралось смертью, постепенно тайна изготовления бумаги распространилась в соседние страны, а затем и в Европу.
Фактически, бумага была известна как материал для письма задолго до того, как ее стали делать из шелка, крапивы и ткани. Цай Лунь усовершенствовал способ изготовления бумаги.
Процесс изготовления бумаги в древнем Китае.
Современный цех по производству бумаги.
Сейчас древесину, а точнее получаемую из нее целлюлозу, используют для изготовления бумаги. Процесс экстракции изменили только очисткой частиц от примесей, сортировкой их на мелкие и крупные и кипячением с кислотой. Клей и смола добавляются в сырье для повышения прочности и предотвращения растекания чернил по бумаге. После превращения в решетку сырье поступает в бумагоделательную машину. Эта машина сжимает воду и вращает листы. Наконец, лист бумаги поступает в пресс, который расплющивается и получается гладкая бумажная лента.
1.2. Виды бумаги и их назначение
Для получения бумаги подходят все виды деревьев. Но из разных деревьев получают бумагу разного качества и для разных целей. Если посмотреть на клочок бумаги в микроскоп, то можно сказать, из какого дерева он сделан.
Волокна хвойных пород длиннее и прочнее, и из них получается бумага, такая же прочная, как бумажные пакеты.
Из твердой древесины получается гладкая и мягкая бумага. Комбинируя разные виды сырья, люди получают разные виды бумаги: полиграфическую, декоративную, упаковочную, производственно-техническую, светочувствительную, писчую, абсорбционную. Вы можете изменить цвет бумаги, добавляя различные красители.
1.3. Почему макулатуру собирают и перерабатывают?
Бумага сопровождает нас повсюду, мы всегда пользуемся бумагой: пишем, читаем, пользуемся салфетками за столом. Но чем больше нам нужно бумаги, чем больше древесины требуется для ее производства, тем больше вырубается лесов. Все это плохо сказывается на экологии нашей планеты, ведь деревья – это легкие нашей планеты, поэтому после вырубки леса необходимо постоянно его восстанавливать. Но проходят годы, прежде чем дерево вырастет снова, а процесс регенерации занимает гораздо больше времени, чем процесс вырубки леса.
Это побудило людей искать другие решения этой проблемы. Одним из направлений была переработка бумаги для повторного использования. Действительно, использованная бумага была хорошим сырьем для изготовления новой бумаги.
Такое сырье называется макулатурой. В каждом городе есть пункты приема макулатуры, которую принимают и затем отправляют на бумагоперерабатывающие предприятия. Бумагу можно перерабатывать до 5 раз, после чего волокна становятся непригодными для изготовления бумаги, и 100 кг. макулатура спасает целое дерево от вырубки! Кроме того, переработка бумаги требует меньше электроэнергии и воды, чем переработка 1 дерева в бумагу.
1.4 Пути решения проблемы накопления бумажных отходов в окружающей среде
В последние годы площади лесов сокращаются из-за вырубки деревьев. Вырубка лесов наносит ущерб естественной экосистеме, поскольку потеря среды обитания может привести к исчезновению флоры и фауны. Хотя многие отрасли занимаются лесовосстановлением, эти искусственные леса часто неустойчивы и не поддерживают биоразнообразие.
Целлюлозно-бумажная промышленность является третьим по величине источником промышленных загрязнителей воздуха, воды и почвы. При производстве используются отбеливатели на основе хлора, в результате чего токсичные материалы выбрасываются в нашу воду, воздух и почву. При разложении бумага выделяет газообразный метан, который в 25 раз более токсичен, чем CO2.
Перерабатываемая бумага называется "макулатурой" и часто используется для изготовления литой целлюлозной упаковки. Процесс переработки бумаги включает смешивание использованной бумаги с водой и химическими веществами, чтобы разрушить ее. Затем его измельчают и нагревают, что еще больше расщепляет его на целлюлозные нити, тип органического растительного материала; затем смесь называют целлюлозой или суспензией. Его фильтруют через сита, которые удаляют любой клей или пластик, которые все еще могут присутствовать в смеси, а затем очищают, "окрашивают", отбеливают и смешивают с водой. Затем его можно превратить в новую бумагу. Одни и те же волокна можно обрабатывать примерно семь раз, но каждый раз они укорачиваются и растягиваются в конце. Промышленное производство бумаги влияет на окружающую среду как вверх (там, где закупается и перерабатывается сырье), так и вниз (воздействие при утилизации отходов).
1.5 Новый продукт при обработке бумажных отходов
Сегодня накопление в окружающей среде большого количества бумажных отходов относится к числу актуальных экологических проблем. К ним относим непригодную и использованную бумагу, картон, печатную продукцию, деловую бумагу, в том числе документы с истекшим сроком годности. Производство бумажных отходов (макулатуры) впервые было использовано в качестве сырья при переработке бумаги и картона в США в начале двадцатого века. Показатель загрязнения окружающей среды необработанными отходами по текущей ситуации в стране находится в тревожном состоянии. Рассматриваются вопросы их покрытия или рекультивации из-за избыточного накопления твердых производственных и бытовых отходов, вывезенных на полигоны.
С целью удаления большего внимания охране окружающей среды на мировом рынке все большее значение приобретает переработка бумаги. Активизация деятельности по переработке отходов напрямую связана с устойчивыми зарубежными рынками, а также с внутренним спросом. Переработанные волокна сегодня играют очень важную роль в мировой бумажной промышленности в качестве замены первичной целлюлозы.
2. Экспериментальная часть
2.1. Получение бумажного сырья
В качестве сырья для получения бумаги мы выбрали использованную белую бумагу и газетные листы. Сначала разрезаем бумагу на мелкие кусочки и положили их в таз. Наполнили эти кусочки водой и оставили их на ночь, чтобы они должным образом увлажнились.
.
Первый этап-пропитка использованной бумаги и газет. Кусочки бумаги нужно хорошо разморозить, чтобы их было легче раздавить до получения однородной массы.
Затем, когда все части намокли, мы поместили их в блендер и измельчили все части. Это была масса, похожая на кашу. Газета была очень серой, намного светлее бумаги. Эта кашеобразная масса называется бумажным сырьем.
1.Извлечение бумажного сырья из канцелярской бумаги.
Мы перелили часть в отдельную емкость и добавили перекись водорода-у нас получилось сырье белого цвета.
2.2. Получение листов бумаги и картона из бумажного сырья
Для следующего шага нам понадобился сетчатая рамка и контейнер для бумажного сырья, в который мы могли опустить рамку.
.
В качестве каркаса мы использовали пластиковые пяльцы, которые удобно натягивать на сетку. Прямоугольный бассейн хорошо подходил для размещения бумажного сырья.
Мы вылили бумажное сырье в таз и разбавили его водой до нужной толщины. Чтобы получить Картон и добавили немного воды. Чтобы получить бумагу, нужно добавить немного больше воды. Чем больше воды, тем тоньше лист бумаги. Правильно перемешайте полученный раствор. Затем мы опускаем раму в бассейн и ждем, пока частицы попадут в сетку.
Потом медленно подняли раму, чтобы не повредить слой бумаги, вынули ее из миски и поставили на сковороду.
После того, как вода стечет, положите сетку на полотенце, снимите обруч, накройте другим полотенцем и прогладьте утюгом. Внимание! При работе с утюгом необходимо соблюдать правила работы с электроприборами.
После глажки сетка легко снимается с листа бумаги.
Получилась круглая бумага. Этот лист еще не высох, и мы поместили его под пресс, чтобы лист оставался ровным во время высыхания. В результате мы получили лист белой бумаги и лист серого картона (поскольку сырье для картона было газетой и сырьем, я не отбеливал его перекисью водорода, как бумагу).
2.3. Получение декоративной бумаги и картона
Когда мы высасывали воду из рамы были удивлены, что произойдет, если вы все еще рисуете на сырой бумаге или добавляете другие элементы в сырье?
Вот что мы сделали:
1. На влажный лист кладу цветные точки гуашью, получилось очень красиво.
2. Это будущий лист картона, вплетенный в него цветными нитками.
Мы получили цветную бумагу, добавив гуашь непосредственно в бумажное сырье.
Работа по получению цветной бумаги
В результате эксперимента мы узнали, что можно получить декоративную бумагу и картон, добавив в бумажное сырье различные декоративные элементы: нитки, конфетти, краски, кусочки фольги.
Мы взяли простой и декоративный картон из газетной бумаги, он очень прочный, его можно использовать для изготовления поделок по технологии. Из использованной офисной бумаги мы получили белую и цветную бумагу.
2.4. Использование полученной бумаги и картона
В результате эксперимента мы получили очень необычные образцы бумаги и картона, разной плотности и толщины, интересных цветов и оттенков. Сначала я принесла такие бумаги в школу на урок технологии. Такие поделки из картона и бумаги уникальны, как и другие. Ребята из класса заинтересовались моим экспериментом.
Бумага, которую мы получили, имеет форму круга, и решили использовать ее и вырезали из бумаги снежинки. Поскольку бумага пористая и легкая, приклеить снежинки на окна мыльным раствором было легко, и теперь у нас готовое новогоднее украшение. Из картона мы сделали фонарик для елки:
В результате эксперимента мы нашли еще один способ спасти деревья и начали использовать меньше бумаги. Конечно, мы не можем отказаться от использования тетрадей и учебников, но теперь мы можем сделать цветную бумагу и картон самостоятельно, вместо того, чтобы покупать их в магазине для урока технологии. Кажется, мы тратим очень мало бумаги - несколько тетрадей, несколько листов бумаги и картон на технологии. На самом деле не так уж и мало. В среднем за месяц 4 человека производят 100 кг макулатуры.
Из этих 100 кг можно получить 12 000 листов обычной бумаги, если они будут переработаны. Таким образом мы спасаем 1 дерево. То есть каждый человек может спасти 3 дерева за год! Если вы тратите меньше бумаги, вы можете не только сохранить деревья, но и сэкономить бюджет. Вот как я узнал, что переработка использованной бумаги дома это:
- интересный процесс,
- экономия на бюджете,
- помощь в сохранении деревьев,
- возможность создавать уникальные творческие работы.
Заключение
В повседневной жизни мы регулярно используем различные виды бумаги и картона, поэтому они производят большое количество бумаги. Для разных целей используются разные виды бумаги. В основном мы используем бумагу для письма и творчества. Основным сырьем для производства бумаги является целлюлоза, содержащаяся в древесине, которая приводит к вырубке деревьев. Но мы можем внести свой вклад в спасение деревьев, для этого мы собираем и сдаем макулатуру. Каждые 100 кг макулатуры, сданной на переработку, спасают одно дерево. Как часто мы видим обрывки бумаги на улицах города! Если мы не выбросим использованную бумагу, соберем ее и передадим на переработку, мусор уменьшится. Это станет еще одним плюсом для экологии нашего города.
ЛИТЕРАТУРА
1. Martin, Sam (2004). "Paper Chase". Ecology Communications, Inc. Archived from the original on 17 May 2008. Retrieved 21 September 2007.
2. ВанчаковМ. В., КулешовА. В., КоноваловаГ. Н. Технологияиоборудованиедляобработкимакулатуры. Санкт-Петербург, 2011г 101с.
3. Технология производства целлюлозно-бумажной продукции. 3 т. 1.производство сырья и полуфабрикатов. Часть 2. Производство полуфабрикатов. Санкт-Петербург. : Политехника, 2003. С. 633.
4. технология обеззараживания и рекультивации шлама-лигнина ОАО" Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат " / Б. И. Зельберг, Г. Т. Хорошилов, Л. В. Шеметов, А. Б. Зельберг, А. Л. Астанин, А. В. Верхозин, О. Н.Русак // Вестник Манэб. - 2018. - Т. 23. - № 2. - С. 82-85.
5. Сайт www.almatymeteo.kz центр гидрометеорологического мониторинга города Алматы.
6. Национальный отчет об антропогенных выбросах и поглощении поглотителей из источников парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990-2008 годы: отчет о НИР / КазНИИОиР по охране окружающей среды. - Алматы, 2010-203 С. исполнитель. И. Б. Есеркепова.
7. Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан в 2009 году.
8. Правила формирования ликвидационных фондов полигонов размещения отходов " от 10 июля 2007 года №591.
9. Экологический кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 года №212-III с поправками на 2010 год.