XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вторая жизнь деревьев
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Любовь к родной стране начинается с любви к природе!»
К.Г. Паустовский.
1.1. Актуальность.
Бумага сопровождает человека всю жизнь. Бумага стала универсальным материалом, который всё чаще используют не только для издания книг, журналов, газет, но и в промышленности, строительстве, медицине. Из бумаги делают посуду, одежду, бельё, даже мебель. Изделия из бумаги гигиеничны, поэтому удобны и выгодны для одноразового пользования (носовые платки, пелёнки, посуда, мешки для упаковки). Ни для кого не секрет, что для изготовления бумаги необходима древесина. В России вырубается три дерева каждую секунду! Но лесные запасы на нашей планете, к сожалению, не безграничны. Чтобы вырастить среднее дерево требуется 30-50 лет. Несмотря на развитие цифровых технологий, за последние 20 лет мы стали потреблять на 26% больше бумаги (по данным «Центра системных решений»). В течение года в мире вырубают более 100 миллионов деревьев: это примерно 20 гектаров леса в минуту (См. приложение 1 Google Maps 1,2). Лес нужно спасать сейчас!
У меня возник вопрос - Что я могу сделать для сохранения леса?
Гипотеза – бумажный мусор может спасти часть леса? Если каждое учебное заведение, офисы, магазины, соседи перестанут просто выбрасывать бумажный мусор и начнут его вторично утилизировать, то получится ли спасти часть леса?
1.2. Цель исследования - донести до общества о проблеме вырубки деревьев.
Раскрыть понимание, желание заботиться и беречь природу во имя нашего будущего.
Экологическая культура общества – привычка осознанной переработки вторсырья.
1.3. Задачи исследования:
Ознакомиться с проблемой современного мира – катастрофической вырубкой леса.
Провести акцию «Соберем макулатуру – новая жизнь дерева!».
Изучить промышленную переработку макулатуры.
Изучить способ ручной переработки макулатуры.
1.4. Методы исследования:
1) Сбор информации из интернета;
2) Экспедиция. Поиск действующей деляны в тайге, чтобы увидеть собственными глазами масштаб проблемы;
3) Посещение предприятия переработки вторсырья, погостить и узнать, как, а главное, что производят из макулатуры в нашем городе. Какую макулатуру принимают и где?
4) Проведение акции – призвать людей к сбору макулатуры, показать, как это не сложно не выбрасывать бумажный мусор, а сортировать во благо самим себе. Для наглядности - приобрести и высадить саженец дерева на вырученные средства от сбора макулатуры, что бумажный мусор действительно даёт жизнь новому дереву.
5) Расчеты. Создание формулы одного дерева.
6) Эксперимент. Изготовление вторичной бумаги из макулатуры в домашних условиях.
-
Вырубка лесов - экологическая проблема.
Глобальная вырубка деревьев из-за нужд людей в конце двадцатого века – начале XX стало проблемой планетарного масштаба. Вырубка лесов как экологическая проблема остро стоит в нашей стране.
Что будет с планетой, если вырубить все деревья?
Нас с детства учат, что лес —это лёгкие нашей планеты, поэтому со снижением количества растений, синтезируется меньше кислорода — газа, которым мы дышим. Но есть еще другие ущербы, наносимые природе из-за вырубки леса:
-
Глобальное потепление.
Из-за увеличения концентрации углекислого газа нарушается баланс температур, возникает «парниковый эффект», от этого таят ледники и воды мирового океана растут с каждым днем.
-
Повышение частоты наводнений.
Деревья участвуют в круговороте воды. В местах, где велась массовая вырубка, образуются болота, так как испарение происходит с меньшей скоростью.
-
Риск оползней.
Корневая система деревьев закрепляет почву, защищает её от воздействия осадков. Без укрепления грунт смещается.
-
Образование пустынь, засуха.
Растения удерживают влагу в регионах, где количество осадков небольшое. Корни укрепляют верхний плодородный слой земли, не давая ей вымываться и выдуваться.
-
Уничтожение экосистем.
Вырубка приводит к тому, что на планете исчезают редкие виды животных и растений. Животные мигрируют в места, непригодные для проживания (ближе к населённым пунктам) и чаще всего не выживают там.
-
Люди вынуждены переселяться на территории с лучшей экологической обстановкой.
Виды вырубок:
Вырубки главного пользования. Вырубать посадки этим способом можно постепенно, выборочно или сплошным массивом. При такой рубке убираются ценные породы, «спелый лес».
Вырубка ухода за растениями. Этот вид спила характеризуется уничтожением ненужного молодняка. Не созрелые деревца ограничивают растения ценных пород в доступе к питательным веществам и влаге, поскольку используют их сами.
Санитарная. Лечебная вырубка леса. Уборка повреждённых, больных насаждений. Деревья, пострадавшие от пожара, заболеваний, сломанные бурями наносят экосистеме не меньший вред, чем браконьерство.
Комплексная. К такому обезлесению прибегают, если требуется освобождение территории для нужд человека: линии электропередач; автомобильная, железная дорога; сельхозугодья; пастбища.
Незаконная вырубка - уничтожение леса не всегда обосновано потребностями государства и экологии. Это связано с браконьерством.
2.2. История
В течение многих тысячелетий люди искали материал для письма. Сначала использовали камень, глину, кору деревьев. На смену им пришли деревянные дощечки, покрытые воском. Их сменил папирус, который иногда называют «дедушкой бумаги». Папирус – это растение с жестким полым стеблем, который разрезали и распрямляли – получались тонкие листы, на которых можно было писать.
2.3. Производство бумаги в наши дни.
Бумагу производят на бумажных фабриках. Основным сырьем для производства бумаги является древесная целлюлоза. Целлюлозу получают из лесных пород: в основном из сосны, ели и березы. Для производства 1 тонны бумаги требуется 17 деревьев.
Экономичный способ получения бумаги - механический: в лесоперерабатывающее оборудование измельчает лесозаготовку до крошки, которая смешивается с водой. Эта бумага непрочна и чаще всего идет на производство газет.
Бумагу высокого качества делают из целлюлозы, полученной химическим способом. В этом случае щепки сортируют по размеру на специальных ситах и отправляют в варку с добавлением кислоты. Разваренную древесину фильтруют и промывают. Бумажная масса, превращенная в кашицу, попадает в бумагоделательную машину. Сначала кашица выливается на сетку. Эта сетка натянута на два вала и все время движется. Начинается образование бумажного полотна - формование листа. По мере продвижения бумажной массы по ленте часть воды вытекает через ячеистые отверстия, и бумажные волокна начинают сплетаться друг с другом. Сырая бумажная лента проходит через целый ряд валиков. Одни валики отжимают воду, другие, обогреваемые изнутри паром, высушивают ее, третьи полируют. В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно перемещается под пресс. Там из бумажного полотна выжимается остаток воды, и бумага еще больше уплотняется. Ровная белая лента выходит из машины и наматывается в огромный рулон. Потом эти рулоны режут на листы разного размера.
-
Большая цена маленького дерева.
3.1. Знакомство с делянами.
Из источников я узнал, что на территории Иркутской области очень много участков леса, выделенных под рубку – деляны. На одной из них я и побывал в сентябре. В семидесяти километрах от поселка Тальяны располагается много старых и новых делян, лес оттуда самосвалами вывозится по несколько раз в сутки. Я был шокирован как варварски прокладывают дорогу до новой деляны лесозаготовители – эта дорога шириной в две полосы, размером с два самосвала (прил.1, рис.1). Выкорчеванные деревья с корнями лежат массивом по окраинам её (прил.1, рис.2). Мой путь по этой дороге лежал несколько десятков километров, не доехав до места, первым делом я за 15-20 минут почувствовал стойкий запах спиленных хвойных деревьев, эта первая горечь, которая посетила меня, еще не видя то куда я еду. И вот передо мной открывается огромное поле пней, глина, опилки, бытовка, разная спецтехника и множество спиленных сложенных друг на друге сосен, только серединная часть дерева (прил.1, рис.3), все верхушки (длинной до 10метров) свалены кучей – это «мусор», который не интересен лесозаготовителю (прил.1, рис.4). Это очень страшное, грустное зрелище. И это только одна деляна, а в лесах Иркутской области их сотни. Мне там были не рады. Я убедился в масштабе проблемы.
3.2. Соберем макулатуру – новая жизнь дерева.
Я давно наблюдаю за почтовыми ящиками в нашем подъезде, ежедневно они пополняются газетами, счетами и рекламными листовками. Обычно соседи всю эту бумажную продукцию даже не доносят до своей квартиры, выбрасывая в урну прямо по дороге. Там и родилась моя идея поставить «бумажную урну для бумаги» и провести экспериментальную акцию. Это же еще проще выбрасывать бумажный мусор прямо возле почтовых ящиков, чем нести её до бака в различный неотсортированный мусор.
В октябре. Я разместил объявление на стене, где было написано «Что я провожу исследование, и я буду контролировать наполняемость, берусь сам за вывоз макулатуры. Попросил посодействовать мне. Требуется наполнять только бумажной продукцией» и поставил коробку (прил.2, рис. 5,6). В планах было выручить определенную сумму денег и на неё приобрести небольшой саженец дерева. Я хотел высчитать сколько килограмм бумажного мусора нужно собрать для покупки одного саженца нового дерева, и сколько деревьев ушло на эти килограммы макулатуры. Люди меня поддержали! Собирали всем подъездом, семьёй и друзьями.
В нашем городе несколько разных пунктов приёма макулатуры, я побывал во всех. Стоимость за килограмм макулатуры – 5 рублей. Мне показалось маловато, но что поделать.
Я нашел питомник хвойных деревьев в г. Иркутске, меня сориентировали, что самый маленький саженец, пригодный для пересадки стоит 1200р (прил.2, рис.7). Тут я понял, что работа будет большая.
В среднем получалось возить по 25-30 кг макулатуры в месяц. Выручка была 100-150 рублей. (прил.3, рис. 12,13)
Через 8 месяцев, в мае я собрал нужную сумму и наконец милое дерево было у меня, я приобрел ель (прил.3, рис.8)! Как только дерево адаптировалось, в один прекрасный день, я посадил её на территории школы прямо напротив окон нашего класса, чтобы наблюдать за её ростом (прил.3, рис. 9,10,11). Все летние каникулы я ходил прикармливал и поливал её, но это уже другое исследование.
Какая арифметика в цифрах у меня получилась:
-
Макулатура – 1кг/5р
-
Саженец ели – 1200р
-
8 месяцев сбора макулатуры в многоквартирном доме. (45 квартир)
-
240 кг макулатуры собрано
-
д1 тонна бумаги – 17 срубленных деревьев
-
240 кг – 4 срубленного дерева (!)
-
4 срубленного дерева возраста 30-50 лет взамен на 1 годовалый саженец нового дерева (!)
3.3. Промышленная переработка макулатуры.
3.3.1. Пункт приёма:
Какую макулатуру можно сдавать на переработку?
- учебники и книги, тетради, альбомы, блокноты, раскраски и тп.
- газеты, журналы, любые документы
- картон, гофрокартон, крафт-пакеты, коробки и картонные, бумажные упаковки
Что не принимают в пункте приёма макулатуры?
- тетрапак, чеки, одноразовая бумажная посуда, салфетки.
- продукцию с ламинацией, коробки из-под обуви, подарочные пакеты
Макулатуру взвешивают на напольных весах или большие объёмы на электронных весах-подъёмнике (рис.16). Далее её сортируют и очищают (вручную!) от мультифор, скотча, клея, скоб и т.п. (рис.13,14). Далее её прессуют в прессформе на такие разноцветные мусорные кубы (рис.15) и увозят на сам завод (рис 18,19).
3.3.2. Технология переработки макулатуры:
На перерабатывающем заводе сырье измельчают, смешивают с водой до получения однородной полужидкой массы, мылом и разной химией вымывают из нее краску и обеззараживают (прил.3, рис 19,20). Затем из массы удаляется клей, частицы пластиков, частицы грязи (прил.3, рис. 21). Потом эту массу пропускают через два сита: крупноячеистое и мелкоячеистое для того, чтобы даже самые мелкие частички мусора удалить из будущей бумаги. Жидкую массу прессуют в специальных формах (прил.3, рис.22), высушивают и в конце выходят готовые ячейки для яиц (прил.3, рис.23).
В ходе переработки макулатуры важным моментом являются небольшие энергозатраты, что уменьшает себестоимость продукции.
3.3.3. Изделия из макулатуры
Область применения сырья, полученного из макулатуры, сегодня достаточно широка: различного вида упаковочная и оберточная бумага, лотки для яиц, упаковку для бытовой техники, горшки для высадки семян и одноразовые стаканчики. Вторсырье применяется для изготовления писчей, типографской и туалетной бумаги. Существуют стройматериалы для теплоизоляции помещений - строительная вата. Выпускают из макулатуры кровельные материалы и контейнеры для транспортировки овощей, одноразовые автомобильные коврики, средства личной гигиены, особо тонкую бумагу для оригами и даже одноразовую одежду.
3.4 Практическая работа по изготовлению бумаги в домашних условиях.
Бумага, сделанная из макулатуры, более энергосберегающая, чем бумага, произведённая непосредственно из древесины. Можно легко убедиться в этом, попробовав сделать бумагу самостоятельно.
Нам понадобится – любой бумажный мусор, у меня исписанные тетрадные листы, измельчитель, блендер или руки, стакан воды, фильтр (в моём случае кусок марли), губка (прил.4, рис.24). Алгоритм изготовления таков:
1. Измельчить лист, бывшего употребления, положить в ёмкость с теплой водой (прил.4, рис.25).
2. Измельчить блендером или перетереть вручную бумагу до состояния кашицы.
3. Пропустить эту массу через фильтр марлю (прил.4, рис.26).
4. Промокнуть от лишней влаги и оставить ткань с бумажной массой на просушку (прил.4, рис.26).
5. Аккуратно отделить готовую бумагу от ткани.
Процесс производства бумаги из макулатуры на производстве и дома примерно одинаков, но дома невозможно достичь необходимой равномерности распределения целлюлозной массы и поэтому не получается гладкой и тонкой бумаги. Полученная дома бумага напоминает картон для яичных контейнеров.
Используя вышеуказанный способ, можно сделать основу для изготовления открытки. Таким образом, можно делать сувениры с использованием бумаги собственного производства (прил.4, рис. 27).
-
Заключение
В ходе исследования я выполнил поставленные задачи: выяснил, что лес безжалостно вырубается. Провел акцию среди соседей и знакомых, где мы увидели, что 50 килограмм макулатуры – это одно спасенное дерево и помогать природе совсем не сложно, бумажный мусор действительно может спасти часть леса, моя гипотеза подтвердилась.
Познакомился с переработкой в промышленных масштабах, и попробовал самостоятельно изготовить бумагу в домашних условиях, теперь хочу предложить в школе изготовить на уроках технологии несколько поделок, основой которых будет служить макулатура. Думаю, что такие творческие идеи будут интересны школьникам и позволят изготовить простые сувениры своими руками, но и заставят ещё раз задуматься о необходимости беречь окружающую среду с помощью вторичной переработки бумаги.
Подведу итог - что люди неравнодушны к проблеме сохранения лесов от вырубки и с радостью помогали мне. Из этого я сделал вывод, что если договориться с жилищной компанией и поставить такие урны в каждом подъезде, далее организованно вывозить (я узнал, что у пункта приёма есть такая услуга, бесплатно, при больших объёмах вывоза), то это ещё и выгодно, на вырученные средства облагораживать двор или высадить целый парк. Для большого и важного дела, очень ценен даже маленький вклад.
5. Список литературы и источников
Список литературы:
-
Выращиваем хвойные культуры. Любовь Мовсесян. 2013.
-
Ожегов С.И. Словарь русского языка, 1983.
-
Спарджен Р. Энциклопедия окружающего мира. Экология – М.: Росмен, 1997.
-
Я забочусь о планете. Простые способы сделать каждый свой день экологичным. Ирина Жукова. Бомбора, 2020.
Список источников:
1. https://youtu.be/1q7gWsztnuA
2. https://youtu.be/qX5HxPC58DY
3. https://gupecosistem.ru/na-chto-vliyaet-vyrubka-lesov/
4. https://plus-one.ru/manual/2022/02/09/vyrubka-lesov-v-rossii
5.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0 (Материал из Википедии. Макулатура)
6. http://www.livemaster.ru/topic/139701-istoriya-vozniknoveniya-bumagi
7. http://www.100bumag.ru/bumaga.html
8. http://centr-sr.com/
10. https://interessno.ru/2022/02/23/interesnye-fakty-o-bumage/
Приложение 1 «Вырубка леса»
Google Maps 1 Google Maps 2
Рисунок 1 Рисунок 2
Рисунок 3 Рисунок 4
Приложение 2 «Сбор макулатуры. Саженец»
Рисунок 5 Рисунок 6
Рисунок 7 Рисунок 8 Рисунок 9
Рисунок 10 Рисунок 11
Приложение 3. «Предприятие по переработке макулатуры»
Рисунок 12 Рисунок 13 Рисунок 14
Рисунок 15 Рисунок 16 Рисунок 17
Рисунок 18 Рисунок 19
Рисунок 20 Рисунок 21
Рисунок 22 Рисунок 23
Приложение 4. «Эксперимент»
Рисунок 24 Рисунок 25
Рисунок 26 Рисунок 27