XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Пластик: друг или враг? Экологическая проблема переработки пластика

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тебеньков Н.В. 1

---

1МАОУ «Лицей № 8» г. Перми

Маковая С.В. 1

---

1МАОУ Лицей № 8 г. Перми

Работа в формате PDF

225 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы:

Отходы существовали всегда – с момента появления человека разумного.

Проблеме переработке мусора придавали значения еще в Средние века. Но в те годы мусор был в основном органическим, он не оказывал сильного влияния на окружающую среду.

Сегодня экологи говорят о мусорной катастрофе. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественных учреждений – больниц, столовых, гостиниц, магазинов. При этом пластик является самым часто встречающимся видом мусора.

По подсчетам международных экспертов, человечество ежегодно создает 2 миллиарда тонн новых бытовых и промышленных отходов. Один среднестатистический человек производит примерно 400 кг¹ бытовых отходов, из которых более 50 килограммов² приходится на пластиковые отходы.

Если не уделить внимание вопросу переработки мусора уже сейчас, то через пару десятков лет земной шар станет единой гигантской свалкой.

Объект исследования:

Проблема переработки бытового мусора.

Предмет исследования:

Переработка пластиковых отходов в зависимости от типов пластика и варианты использования переработанного.

Гипотеза исследования:

Пластиковые отходы могут быть переработаны, что позволит сократить рост объемов полигонов ТБО.

Цели исследования:

Изучить типы пластика, варианты его переработки и его вторичного использования.

Задачи исследования:

1. Выяснить, на сколько серьезна проблема утилизации бытового мусора и какое влияние неутилизированного мусора на человека и природу;

2. Выяснить, можно ли уменьшить количество производимого мусора за счет его переработки. Изучить опыт переработки мусора зарубежом и в России;

3. Изучить:

• Виды и типы пластика;

• Какие виды переработки используются в переработке пластика в зависимости от его типа;

• Как может быть вторично использован пластик;

4. Рассчитать, сколько мусора производят семьи нашего класса в год и какие виды сортировки мусора используют.

Экологическая проблема мусора

Переработка мусора - настоящая проблема современных городов.

В основном это различная тара, стройматериалы, полиэтиленовые пакеты, игрушки. Из-за невозможности нормальной утилизации такой мусор быстро накапливается на городских свалках, загрязняя окружающую среду. Например, в России территория, занятая мусором, увеличивается на 400 тысяч гектаров ежегодно. Если такие темпы сохранятся, то к 2050 году свалки займут 1% площади России³.

Сроки разложения мусора зависят от его типа, но в основном – очень длительные, на пример:

• стекло — более 1000 лет;

• алюминиевые банки — 500 лет;

• электрические батарейки — 110 лет;

• пластмасса, фольга, кирпич — 100 лет;

• губки для посуды — 200 лет;

• одежда из синтетических тканей — до 40 лет;

• глянцевые журналы — 5 лет.

При сжигании мусора в атмосферу выбрасывается большое количество токсичных ядов.

Особенно остро строит проблема пластиковых отходов. Каждый год в России образуется около 3 млн т пластиковых отходов. Специалисты НИУ ВШЭ провели анализ данных в 2017 году и пришли к выводу, что на переработку из этого количества отправляется всего 10–12%⁴.
Аналогичная картина в мире: с 1950 года в мире произвели более 8 миллиардов тонн пластика, но больше половины из них отправились прямиком на свалки, и только около 9 процентов было переработано.⁵

Ежегодно около 100 миллионов тонн пластмассы выбрасываются в окружающую среду, нанося ей непоправимый вред и ставя под угрозу существование других видов.

В среднем около 9,5 млн. тонн пластика ежегодно попадает в Мировой океан, при этом образуются и мусорные острова, от которых страдают обитающие в океане живые существа. Самая большая куча мусора разместилась на архипелаге в Тихом Океане. Это место называется Gyre. Он состоит примерно из 100 миллионов тонн пластика. Размеры мусорного пятна занимают около пятнадцати миллионов квадратных километров (для сравнения, площадь России – чуть более 17 млн км2). Основной массой является пластик, который при разложении выделяет ядовитые токсины. Здесь никто не занимается сортировкой и переработкой отходов, они просто регулярно сгружаются, отравляя жизнь животным и растениям. Отходы удерживаются благодаря встречным подводным течениям.

Так, согласно экспертам WWF, из-за загрязнённости океана, 90 % популяций крупных рыб уже никогда не восстановятся до прежней численности. Пластиковые изделия составляют до 80 % отходов, загрязняющих Мировой океан⁶.

Идея замены пластиковых пакетов на бумажные может нанести окружающей среде еще больший вред. Производство бумажных пакетов приведет к проблеме вырубки лесов.

Только качественная переработка поможет спасти природу и улучшить экологию в мире.

Влияние мусора на человека

Свалки - очень плохо для экологии и для человека.

Способ уничтожения мусора как сжигание является самым экологически опасным. Это процесс превращения твёрдых отходов в дым. Все вредные вещества при этом попадают в атмосферу. Это невероятно вредно для человеческого организма.

• Болезнетворные организмы, вызывающие инфекционные заболевания

• Генетические изменения

• Увеличение больных с онкологией

• Патологии органов дыхания

• Частички пластика, разлагаясь, попадают в воздух, почву, реки, желудки рыб и животных. Затем, встраиваюсь в пищевую цепочку, они оказываются у нас на столе. Каждую неделю мы съедаем до 5 грамм микропластика.

Влияние мусора на природу

Ежегодно миллионы птиц и морских обитателей принимают мусор (пакеты, провода, алюминий) за еду, давятся им, травятся или задыхаются.

А некоторые попадают в пластиковые предметы как в ловушку, что приводит к их гибели

Переработка мусора

Опыт переработки мусора зарубежом

Можно ли повлиять на количество мусора? Да, можно, если сортировать бытовой мусор.

В Европе раздельный сбор мусора уже давно стал повсеместной практикой. Скажем, в Германии отдельные контейнеры есть для пластика, стекла, бумаги и пищевых отходов. Каждый житель страны назубок знает, что мусор надо сортировать и выбрасывать в правильные контейнеры. Они вывозятся строго по графику. Расписание вывоза мусора присылается каждому жителю по почте. Если кто-то не соблюдает этих требований, его ждет штраф.

Подобные правила есть и в других странах Европы. А скажем, в Швейцарии дополнительно к раздельному сбору мусора, введен налог на мусор. За каждый килограмм приходится платить, поэтому жители страны банков и сыра предпочитают не выкидывать тяжелые предметы на свалку, а сдавать их в пункты приема вторсырья.

Если вы думаете, что с таким объемом мусора одной сортировкой – не справиться, то давайте более детально рассмотрим опыт Швейцарии.

Сложно поверить, но еще в начале 80-х экологическая ситуация в Швейцарии была ужасающей: в небольшой стране просто не осталось места для захоронения мусора. Свалки были переполнены, началось загрязнение почвы, грунтовых вод и рек фильтратом от гниющих отходов. Стремительно снижалось биологическое разнообразие. Страна оказалась на пороге экологической катастрофы. Пришлось принимать экстренные меры. Было решено создать принципиально новую систему утилизации отходов. Она включала в себя раздельный сбор, строительство комплексов по переработке отходов в товары и энергию, жесткую систему штрафов и «мусорную» полицию.

Швейцария процесс сбора и переработки отходов в конфедерации работает, как швейцарские часы. Там первыми в мире смогли добиться так называемого «нулевого» захоронения. В Швейцарии нет ни одной свалки. Их запретили законодательно еще в 2000-м году. Зато по количеству мусорных контейнеров на одного жителя они на первом месте в мире. Мусор сортируется по 30 (!!!) категориям.

Тот мусор, который нельзя отсортировать – складывается в специально купленный пакет. Этот мусор сжигается на специальных заводах, при этом получается тепло на обогрев домов и электричество.

На текущий момент Швейцария даже закупает мусор у своих соседей!

Опыт в переработке мусора в России

Более четверти объема мусорного ведра россиянина занимают пищевые отходы, еще почти 20% — бумага и картон, 17% — стекло. Большую часть бытового мусора в России вывозят на свалки, где мусор сжигают.

В России 800 полигонов общей площадью в 4 мил. гектар. Что бы представить размер мусорных полигонов России их можно сравнить Норвегии или Швейцарии.

Ежегодно размер увеличивается на 400 тыс. гектар. За год в стране собирается более 70 миллионов тонн бытовых отходов, почти все из которых оседают на полигонах ТБО.

Почти половина отходов в нашей стране приходится на пластик – из них 16%⁷на долю столицы, а остальное – на другие города.

Специалисты НИУ «Высшая школа экономики» пришли к выводу, что на переработку из этого количества отправляется всего 10-12 процентов. При этом система раздельного сбора отходов в России пока не позволяет добиться полной загрузки уже построенных предприятий по переработке пластика. Это парадокс, но отечественные компании вынуждены закупать пластиковые отходы за границей. Так, в 2020 году импорт таких отходов достиг 22 миллионов долларов. По данным таможенной статистики, Россия постоянно увеличивает импорт пластиковых отходов, причем больше всего этого вида отходов завозится из Турции и Белоруссии. Всего же экспортируют в Россию свой пластик 18 стран, среди которых еще недавно были даже США⁸.

Сегодня в нашей стране переработка осуществляется по неполному циклу, в ходе которой не производят вторичную продукцию. Единственный завод, который занимается полной переработкой пластика – «Пларус» в городе Солнечногорске Московской области.

Переработка и вторичное использование пластика

Этапы переработки пластика

Процесс переработки пластика можно разбить на шесть основных этапов (рис. 1⁹).

Рис.1

1. Сбор бытовых материалов в домах, на предприятиях и в учреждениях;

2. Сортировка. Существует несколько различных типов пластика, которые необходимо отделить друг от друга с помощью переработчиков. Кроме того, пластмассы можно сортировать по другим свойствам, таким как цвет, толщина и использование. Это делается машинами на заводе по переработке и является важным шагом для повышения эффективности предприятий и предотвращения загрязнения конечной продукции.

3. Чистка. Удаляются загрязнения, которые могут помешать работе или полностью испортить партию переработанного пластика: этикетки продуктов и клеи, а также грязь и остатки пищи. 

4. Измельчение: пластик разбивают на более мелкие кусочки. Эти мелкие детали могут быть переработаны на следующих этапах для повторного использования. Кроме того, пластиковые детали с измененным размером можно использовать для других целей без дальнейшей обработки, например, в качестве добавки в асфальт.

5. Идентификация и разделение пластмасс. Здесь пластиковые детали разделяют:

   1. по плотности, которая проверяется путем плавания частиц пластика в емкости с водой;

   2. по толщине пластиковых деталей. Это делается путем помещения измельченного пластика в аэродинамическую трубу, при этом более тонкие части плавают, а более крупные / толстые остаются внизу.

6. Экструзия. На этом заключительном этапе процесса переработки пластика частицы измельченного пластика превращаются в продукт, пригодный для использования на производстве, в виде гранул. 

Методы переработки пластика

Чтобы пластик можно было использовать повторно, он должен пройти соответствующую обработку.

На предприятиях по утилизации используют несколько методов:

• механическое измельчение;

• термическая;

• химическая обработка;

• физико-химические методы.

В процессе обработки нарушается целостность структуры пластика, из него получается основа для изготовления новых изделий.

Механические методы

Один из самых простых методов – измельчение.

В результате нарушается целостность изделий без расплавления и химической обработки основы.

Вначале проводится сортировка отходов на мягкие и твердые, что необходимо для дальнейшей обработки мусора.

В результате измельчения удается получить три вида сырья:

• гранулы – получаются при пропуске изделий через дробилку и шредер, на станках проводится измельчение твердых отходов;

• флекс – данные материалы получают из мягкой пластмассы при температурных колебаниях;

• окатыши – производят также из мягкого пластика, который подвергается термическому воздействию в процессе механической обработки.

Обычно такой метод используют перед дальнейшим расплавлением пластмассы для получения качественного материала. Нередко данные операции проводят отдельно и отправляют сырье на другие фабрики по переработке.

Термические методы

Наиболее распространена термическая переработка: материал загружается в печь, где на него воздействует высокая температура и ускоряет его разложение.

В результате такой обработки объем мусора уменьшается на 90%, остается безвредная зола, а ядовитые газы улавливают специальные фильтры.

Если бытовые отходы утилизируют путем сжигания, их поставляют без предварительной сортировки. Такой метод позволяет разгрузить полигоны на свалке и утилизировать большой объем мусора.

Химические методы

При химическом методе переработки пластика отходы помещают в заранее подготовленный резервуар, в котором проходят химические реакции. В результате такой реакции удается получить продукты вторичной переработки, которые пускают на производство новой пластмассы.

Физико-химические методы

Для повышения прочности материала подходят физико-химические методы, ведь пластик, как и металл, со временем теряет свою прочность и становится более эластичным или, наоборот, более хрупким. Из-за этого изделия не могут применяться по назначению, тара быстро протечет, а деталь не выдержит заявленную нагрузку.

Поэтому используют физико-химические методы переработки:

На первом этапе пластмассу подвергают механической обработке, измельчают, содержимое тщательно перемешивают.

На втором этапе проводится плавление и добавление химических элементов, которые восстанавливают свойства материала.

Благодаря такой обработке изделия можно использовать повторно.

Типы пластика и методы переработки каждого вида

Используемый пластик подразделяется на типы¹⁰:

1. PET (PETE) - наиболее часто такой вид пластика перерабатывают механическим способом. Но также применяют термические, химические и радиационный способы. 

2. PEHD (HDPE) - для переработки используют химический метод или механический метод (превращают отходы в гранулы). 

3. PVC (ПВХ) – редко подвергается вторичной переработке, поэтому чаще всего идёт на захоронение. Наиболее рациональным методом переработки является физико-механический способ. 

4. PELD (LDPE) или ПВД - полиэтилен перерабатывают термическими способами. 

5. PP или ПП - его чаще всего перерабатывают механическим способом.

6. PS или ПС - этот вид пластика тоже чаще всего перерабатывают механическим способом. Однако вспененный полистирол переработать нельзя.

7. O(прочие) - переработать такой вид пластика нельзя.

Вторая жизнь пластика

Если пластик правильно утилизировать и переработать, он начинает жить заново. Рассмотрим, как можно использовать переработанный пластик.

Одежда

Производство одежды из переработанного сырья - становится настоящим конкурентным преимуществом для производителей одежды. Бренды стараются подчеркнуть такое производство материалов, например – спортивные бренды одежды. Сегодня многие спортивные команды выходят на игры в форме, изготовленной из переработанных пластиковых бутылок. Это общемировой тренд, который приходит и в Россию, например, в такой форме играет московский «Спартак».

Одежду из пластиковых бутылок носят и рядовые жители страны. Из переработанного пластика получают вторичный полиэстер, который входит в состав футболок, джинсов и другой повседневной одежды.

Мебель

Столы, стулья, скамейки и другая мебель из пластика выглядит не менее элегантно, чем из дерева. К тому же такая мебель не боится сырости, грибков, насекомых, она неприхотлива и долговечна.

Мебель из пластика годится не только для дома, но и для улицы. Скажем, в Екатеринбурге на улицах уже кое-где установлены скамейки из переработанных бутылок. На одну скамейку требуется 80 кг отходов. Эти скамейки не менее прочные, чем деревянные, а главное — они своим примером показывают, что пластик не обязательно уничтожать.

Велосипеды

В 2011 году уругвайский художник Хуан Муцци выпустил первый в мире велосипед с рамой, сделанной полностью из переработанного пластика¹¹. Эти велосипеды получили название Muzzicycles.

На производство одной рамы уходит около 200 бутылок. Велосипед получился не только экологичным, но и очень легким и ударопрочным. Такая рама никогда не заржавеет, поэтому транспорт прослужит долго. С помощью интернета изобретение Муцци нашло почитателей по всему миру.

Дороги

Асфальт — не самое экологичное покрытие. Но есть ли ему альтернатива? В Голландии придумали дорожное покрытие, сделанное из переработанного пластика. Оно собирается по типу детского конструктора.

Такие дороги будут идеально ровными. Их легко ремонтировать — надо лишь заменить один модуль на другой. К тому же пластик более устойчив к высоким температурам, он меньше нагревается на солнце, чем асфальт. Пока это только концепция, которая требует практического исследования. Но вполне может быть, что дороги из бутылок скоро станут привычным явлением.

Другие варианты использования

Изделия из переработанного пластика есть практически в любом доме и офисе. Например, степлеры, дыроколы, линейки, контейнеры для ручек — все это может быть изготовлено из вторсырья. Некоторые производители офисных принадлежностей даже запускают экологические серии товаров.

Несколько лет назад один из ведущих мировых производителей рюкзаков запустил новую линию. Эти рюкзаки делаются на основе переработанных пластиковых бутылок. По внешнему виду они ничем уступают обычным.

Переработка мусора семьями нашего класса

В рамках исследования был проведен опрос семей нашего класса.

Опрос состоял из двух вопросов:

1. Из какого количества человек, проживающих вместе, состоит семья каждого ученика нашего класса;

2. Какой мусор подвергается сортировке в семьях нашего класса.

На основании данных по первому вопросу был произведен расчет, сколько мусора производят семьи нашего класса в год:

Всего в семьях нашего класса – 105 человек (рис.2).

Если, по статистике, один человек производит 400 кг мусора в год, то получается, что семьи нашего класса ежегодно производят 42 тонны мусора. Для перевоза такого количества мусора потребуется два КАМАЗа.

Рис.2

По вопросу сортировки мусора семьями нашего класса, получили следующий результат (рис.3):

• Пластик сортируют 76,9% семей;

• Бумагу и картон - 73,1%;

• Батарейки – 76,9%;

• Полиэтиленовые пакеты – 23,1%;

• Лампочки – 34,6%;

• Текстиль – 34,6%;

• Стекло – 26,9%;

• Металл – 3,8%;

• Не сортируют мусор совсем – 11,5%

Рис.3

Выводы

Можно сделать вывод, что ответственность за экологию лежит не только на государстве, на нее может повлиять на ситуацию может каждый.

Сортировка мусора и переработка мусора позволит следующее:

Макулатура: 60 кг макулатуры могут спасти целое дерево

Из старого пластика сделать вешалки, стулья, пакеты для мусора, рабочую одежду, обувь, флис, чехлы для техники, машин и отделочные материалы.

Из стеклянных отходов делают бутылки, банки, стеклянную и стеклокерамическую плитку, составы для фильтрации воды, смальту и мозаичное стекло

Из переработанного металла делают автомобили, бытовую технику, спортивный инвентарь и даже детские игрушки. При этом на 95% сокращается загрязнение воздуха при производстве.

Список использованных источников информации

1. HEATLE: ПЕРЕРАБОТКА ПЛАСТМАСС: ЭТАПЫ, ОСОБЕННОСТИ, ОБОРУДОВАНИЕ

2. RG.RU: Вторичная переработка пластика необходима, выгодна, узаконена и спасает окружающую среду

3. Википедия: Переработка пластика

4. Зеленый: От химии до радиации: какие бывают способы переработки пластика?

5. ПАКМИЛ: Чудеса из бутылки: как старый пластик превращается в новые вещи

6. ПАКМИЛ: КАК СОБИРАЮТ МУСОР В ЕВРОПЕ

7. РБК: Как устроена сфера переработки пластика в России

8. Рециклинг ПРОМ: Переработка пластика – виды отходов и особенности утилизации

9. Т-Ж: Сколько мусора производят россияне