XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Спасение планеты в биоупаковке
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Bвeдeниe
Aктуaльнoсть тeмы
«Плoха тa птицa,
кoтoрaя зaгрязняeт свoe гнeздo»
(нaрoднaя пoслoвицa).
B сoврeмeннoм мирe прoиcxoдит пocтoянный рocт чиcлeннocти нaceлeния, увeличивaeтся кoличecтво гoрoдoв, a знaчит рaзрacтaются «пoлигoны для бытoвoгo муcoра». Бoльшую чacть этoгo мусoрacocтaвляeт упaкoвoчный мaтeриaл из плacтикa, пoлиэтилeнa, кaртoнa, cтeклa, жecти. Вcё этo имeeт бoльшoй cрoк пeрeгнивaния. Oпacнocть eщё и в тoм , чтo прoдукты рacпaдa нaзвaнных вeщecтв тoксичны и сильнooтрaвляют oкружaющий мир.
Пoэтому, нa мoй взгляд, дaннaя прoблeмa являeтся oднoй из нaибoлee aктуaльныx в coврeмeннoм мирe. (Приложение 1)
Цeль: coздание биoрaзлaгaeмoгo мaтeриaлa в дoмaшниx услoвияx для улучшeния экocиcтeмы гoрoдa.
Зaдaчи:
1.Изучить тeoрeтичecкий мaтeриaл пo пeриoду рacпaдa рaзныx видoв упаковочных материалов,
2.Отработать методику создания биорастворимых материалов в домашних условиях,
3.Сделать выводы о целесообразности использования биоразлагаемых пакетов.
Гипотеза: из натурального растительного сырья можно производить дешёвую, экологически безопасную упаковку. Биоразлагаемая упаковка не только не вредит окружающей среде, но и улучшает состояние почвы.
Предмет исследования: получение биоразлагаемого материала из натурального растительного сырья.
Объект моего исследования: природное биоразлагаемое сырье из картофельного, кукурузного крахмала и агар-агара.
Методы исследования:
1. Методы:
-сбор материала и описание;
-наблюдение и фoтoфикcaция;
-сравнение и анализ изменений;
-создание презентации выступления.
Практическая значимость экспериментального исследования:
Практическая значимость исследования определяется тем, что полученные данные могут быть использованы в создании биоупаковок, с целью снижения загрязнения бытовыми отходами наших городов, мира в целом.
1. Основная часть
1.1. История бытового мусора
Исследуя данную проблему по журналам, энциклопедиям, учебникам по экологии, сети Интернет, мы узнали, что, оказывается, проблема бытового мусора актуальна для всех стран мира.
Оказалось, что:
200 тыc. лет до н. э. Первые мусорные кучи, найдены археологами.
400 лет до н. э. В Афинах основана первая в истории муниципальная свалка.
200 гoд В Риме возникла городская служба по уборке мусора.
1315 гoд После долгого перерыва в Париже возобновился вывоз мусора.
1388 гoд Английский парламент запретил бросать мусор на улицы .
1775 гoд В Лондоне появились первые мусорные баки.
1800 гoд Муниципалитет Нью-Йорка приказал выгонять на улицы города свиней, которые должны были поедать мусор.
1874 гoд В Ноттингеме началось организованное сжигание городского мусора.
1897 гoд В Нью-Йорке открыт первый центр по сортировке и переработке мусора.
1932 гoд В CШA изобретены машины, прессующие мусор.
1942 гoд В CCCР и CШA начинается массовый сбор мусора для переработки в военных целях.
1948 гoд B Нью-Йорке открылась свалка Фреш-Киллс, до сих пор остающаяся крупнейшей в мире.
1965 гoд Конгресс CША принимает Акт об утилизации твёрдых отходов.
2000 гoд Страны ЕС поставили задачу добиться утилизации и повторного использования 50% отходов.(Приложение 2)
История обращения с мусором в нашей стране хранит немало подобных баек и интересных фактов. Редакция сайта «Экология России» задалась целью проследить, что делали с отходами на Руси, в Российской Империи, в Советском Союзе. Мы покопались в источниках и спросили нескольких известных современных историков.
Мусор Древней и Средневековой Руси
В более ранние периоды истории Руси мусор сильно отличался от современного. Глина и дерево, текстиль из натуральных материалов, кожа, кости и объедки — основные составляющие отходов того времени.
Крестьянский быт древней, а затем и средневековой Руси подразумевал минимум мусора. Съедобную часть отходов использовали для кормления домашнего скота. Ещё часть отходов сжигали в печи. Выражение «не следует выносить сор из избы» имело буквальное значение — плохими и нерадивыми считались хозяева, которые ленятся разжигать печь, чтобы избавиться от мусора, и просто вышвыривают его за порог.
Вещи выбрасывали мало: чинили и переделывали, пока предмет не придет в полную негодность. Средневековый соотечественник бы не понял современного россиянина, избалованного перепроизводством. Как можно, например, купить одежду и отправить ее на помойку через год? Добротная и недешевая в производстве одежда из льна, шерсти, шелка, кожи носилась десятилетиями, часто ещё и передавалась по наследству. Нонсенсом было выбросить металлическое оружие или орудие труда, подкову, да просто пуговицу.
Роль мусорного ведра или контейнера выполняла выгребная яма, которая имелась в каждом владении, деревенском или городском. Туда в течение дня сбрасывались бытовые отходы, а также те пищевые отходы, которые некому скормить. Мусор из переполнившейся выгребной ямы (и с городских улиц) отправлялся на свалки за чертой населенного пункта. Кстати, археологи такие свалки опознают по большому количеству битой глиняной посуды и остаткам костей животных. Это, конечно, не значит, что черепки были самым распространенным видом мусора — просто всё остальное быстро сгнивало.
Мусор в городах
Чем больше развивались города, чем более скученными становились условия проживания в них, тем острее становилась проблема отходов. Мусор, грязь и вонь на улицах русских городов хоть и не достигали таких масштабов, как, например, в средневековом Париже, — но всё же имели место.
1.2 Двa видaoтхoдoв пo прoиcxoждeнию
1. Oтхoды прoизвoдствa (прoмышлeнныe oтxoды): твeрдыe, жидкиe и газообразные отходы производства – возвратные или вторичное сырьё
2. Отходы потребления (коммунально-бытовые отходы):
1) вторичное сырьё, которое можно пустить на переработку– 35%;
2) биоразлагаемые отходы, которые можно пустить на компост – 35%;
3) неперерабатываемые отходы (хвосты) – в настоящее время либо не могут быть переработаны в полезную продукцию, либо затраты на подобную переработку будут очень велики – 30% .(Приложение 3)
В своей работе мы делаем упор на исследование упаковочных материалов. Самыми распространёнными упаковочными материалами являются:
-полиэтилен
-пластик
-стекло
-металл
-бумага (Приложение 4)
1.3 Анализ скорости перегнивания разных упаковок
1)Cтeклo – бoлee 1000 лет.
2)Пoлиэтиленовый пакет-200лет.
3)Пластик - более 100 лет.
4)Железо - 10 лет.
5)Бумага – 2 года.
1.4 Опасность продуктов распада
Стекло имеет длительный срок перегнивания, основную опасность представляют осколки, которые ранят животных и человека.
Полиэтилен и пластик в ходе перегнивания выделяют в землю следующие ядовитые вещества: стирол, формальдегид, фенол, хлоропрен, уретан и др.
Железо в ходе окисления образует оксиды железа (ржавчину), а далее различные соли, что способствует росту онкологических заболеваний, закислению почвы.
Бумага в результате тления выделяет в окружающую среду угарный и углекислый газы, это увеличивает опасность «парникового эффекта».(Приложение 5)
Но эта колоссальная проблема имеет самое простое решение:
Учёными разработаны материалы для биорастворимых упаковок. Селекционеры вывели новые сорта кукурузы, из крахмала, которой можно производить прочные упаковочные пакеты. Уникальность этих материалов в том, что крахмал после перегнивания делает почву более плодородной и является абсолютно безопасной для окружающей среды.(Приложение 6)
2. Исследовательская часть
2.1. Изготовление упаковочной пленки из картофельного, кукурузного крахмала и агар-агара
1 этап: Для изготовления упаковочной плёнки в домашних условиях мы использовали: картофельный, кукурузный крахмал, агар-агар.
Для приготовления пленки из агар-агара достаточно тёплой воды.
(Приложение 7)
Плёнку из картофельного и кукурузного крахмала готовим следующим образом:
На 5 грамм крахмала 20 мл. холодной воды, полученную смесь выливаем в кипящую воду, быстро помешиваем. Клейстер тонким слоем наносим на любую поверхность, для высыхания. Спустя сутки пленка из клейстера затвердевает.
Эта пленка самая прочная ! (Приложение 8)
2.2 Анализ качества почвы с помощью проростков фасоли
2 этап: Для этого этапа мы приготовили пять образцов почвы
и настаивали их месяц.
1 образец – почва с мусорки
2 образец- – почва прокалённая на газовой горелке
3 образец –почва с измельчённой картофельной плёнкой
4 образец –– почва с измельчённой кукурузной плёнки
5 образец – почвенная смесь из купленного в магазине пакета (Приложение 9)
Спустя месяц проростки фасоли в стаканчиках с картофельной и кукурузной плёнкой (образцы № 3,4) были самые лучшие. На втором месте был росток в покупной земле (образец №5) . В стаканчике с землёй с мусорной свалки (образец № 1) проросток был тонкий, нежизнеспособный. В прокалённой земле (образец № 2) проросток завял. (Приложение 10)
Вывод: разложение крахмальных плёнок приводит к улучшению плодородия почвы, что способствует большей скорости роста растительных объектов. (Приложение 11)
Заключение
В ходе работы над проектом, нам удалось сделать разные варианты биоразлагаемых (натуральных) образцов упаковочного материала. Мы доказали, что продукты разложения этих материалов благотворно влияют на растительные объекты. (Приложение 12)
Я всю свою жизнь живу в городе Сальске и каждый день вижу мусор на улицах города. Современные люди привыкли, что бытовые отходы утилизируются как бы сами собой. В каждом жилом дворе Сальска есть огромные контейнеры для мусора, куда попадают отходы из разных квартир дома. После этого о нем просто забывают, потому что вывозом и утилизацией занимаются другие лица.
Утилизация мусора в Сальске чаще всего происходит на мусороперерабатывающем заводе. Количество цивилизованных заводов по обработке мусора у нас в стране можно пересчитать по пальцам.
Этапы утилизации мусора на заводе по переработки отходов г. Сальск:
•Сепараторы (мелкий мусор до 80 мм отделяют и вывозят на полигон, т.к. он хорошо слёживается);
•Ручная сортировка, отбор для вторичной переработки (металл, стекло, полимеры, бумага, картон) до 6%;
•После сортировки отобранное из мусора вторсырьё прессуется в тюки, уменьшается в объёме в 5-6 раз и готово для переработки;
•Отсортированный мусор измельчается и увозится на полигон для захоронения.
Для этого необходим современный мусорный полигон в Сальске, обустроенный с учетом требований экологической и пожарной безопасности. Полигон для захоронения представляет собой яму, отработанный карьер, подготовленный специальным образом.
Слои мусорного полигона Сальска уложены в следующем порядке: гидроизолирующая пленка, защитный слой суглинка и дренажный слой из щебня толщиной 30 см. Этот «пирог» не должен пропускать разлагающийся мусор в почву и подпочвенные воды.
Наиболее серьезным загрязнителем окружающей среды Ростовской области является фильтрат - жидкие выделения крайне неприятного запаха. Фильтрат здесь, на полигоне, фильтруется и в итоге превращается в обычную прозрачную воду.
Бульдозеры выравнивают и утрамбовывают привезённый мусор на полигон в Сальске. По достижении слоя мусора в 2 метра его пересыпают 20-сантиметровым слоем песка.
Такой «слоёный пирог» ускоряет разложение отходов, и предотвращает распространение пожаров вглубь.
Когда свалка Сальска заполняется, мусор максимально утрамбовывают, дают год отстояться и покрывают землёй. Внутри этого террикона идут процессы гниения, образовывается свалочный газ, имеющий в своём составе легковоспламеняющийся метан.
Это яркая иллюстрация необходимости перехода к натуральным, биоразлагаемых упаковкам.
Список литературы
1. Протасов В.Ф.« Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России», М.: « Финансы и статистика», 2001
2. Родионов С.К. и др. ((Что такое мусор». М.: <( Химия», 1991
3. Хефлинг Г. ((Тревога в 2000 году». М.: « Мысль», 1990
4. Хотунцев Ю. Л. ((Человек, технологии, окружающая среда». М.: ((Устойчивый мир», 2001
Список Интернет-ресурсов:
http://ru.wikipedia.org/
http://razdelimusor.ru/
http://greenpeace.org/russia/ru/
http://www.sibvtormet.ru/
http://www.spasi-derevo.ru/
http://se8.su/
http://ecocrisis.wordpress.com/
http://eco.ria.ru/
www.505-17-84.ru
http://www.ecology.md/
http://www.helicotherapie.at/
http://www.ct-line.ru/
http://www.zagorod-tv.ru/
http://komrastenie.info/
http://tsvetnik.info/
http://www.agroru.com/
http://www.chgorod.ru/syr29.html
http://www.eco-pro.ru/db/ecopolitic/33/show/
http://www.priem-metalloloma.ru/
http://www.ferometall.ru/
http://lostlab.ru/
http://www.woodtechnology.ru/
http://basik.ru/
http://www.ecorezina.ru/
http://zoo-farm.ru/
http://www.collagen.su/
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Приложение 11
Приложение 12