XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРЕРАБОТАННОГО ПЛАСТИКА В СПОРТИВНОЙ ИНДУСТРИИ
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
«Окружающая среда и спорт связаны
намного сильнее, чем многие думают.
А если мы не будем заботиться об экологии,
то вскоре перестанет процветать спорт»,
- исполнительный директор программы ООН
по окружающей среде Эрик Солхейм.
Введение
Самым популярным материалом, который использует современный человек, является пластик. Прочный, лёгкий и недорогой – это универсальный продукт присутствует во всех сферах промышленности и жизнедеятельности. Ежегодно из него производится триллионы различных предметов. Пластик применяется в автомобилестроение, в электротехнике, в бытовой среде, в строительстве и ремонте, в текстиле, в сельском хозяйстве, в торговле и производстве детских товаров.
Этот компонент не обошёл и спортивную индустрию. 70% всех предметов, используемых в данной сфере, выполнены из пластика. Спортивные производители используют его при создании детских игровых площадок, ледяных арен, бассейнов, кресел трибун и искусственного газона стадионов, мелкого спортивного инвентаря, такого как гантели, свистки и воланы, теннисные мячики и гимнастические кольца, а также одежды и обуви.
Моя семья сортирует мусорные отходы. Регулярно отвозим что подлежит переработки в специальные пункты – приёма или бытовые контейнеры на мусорных площадках.
Я занимаюсь баскетболом. Играю за команду Лицея № 4. И когда увидел на упаковке от баскетбольного мяча надпись: «Экологичная модель, в его состав входит целых 3 переработанные пластиковые бутылки», а игровая форма по составу «100% полиэстер», мне захотелось изучить как происходит процесс переработки пластиковой тары и из полученного материала производят спортивную форму и инвентарь.
Эта тема актуальна, потому что пластмассовая бутылка разлагается в окружающей среде 450 лет. И на сегодняшний день объём производства только увеличивается и его можно снизить за счёт повторной переработки.
Цель данного исследования: рассказать, как в процессе переработки пластика производится синтетическое волокно, а после из него изготавливаются новые спортивной вещи или предметы.
Объект: виды пластика, которые подлежат переработке.
Предмет исследования: свойства пластика и его повторное потребление.
Задачи:
-
Изучить информацию по данной теме в Интернет ресурсах и литературе;
-
Разобраться какой вид пластика подлежит вторичной переработки, а какой нет;
-
Рассказать о сборе и переработки пластика в нашей стране;
-
Описать процесс создания предмета из переработанного пластика;
-
Провести анкетирование аудитории;
-
Проанализировать полученные результаты, сделать выводы;
-
Описать процесс как нити переработанного пластика превращаются в изделие на 3D принтере.
Гипотеза исследования: некоторые виды пластика подлежат повторной переработке, после чего можно изготовить новый предмет.
Методы исследования: сбор и анализ теоретического материала, изучение практики крупных спортивных производителей работы с синтетическим волокном.
Глава I. Теоретическая часть
-
-
Что такое пластик? История создания материала.
-
Пластик (пластмасса) – это органический материал, в основе которого могут быть как синтетические, так и природные высокомолекулярные соединения. Их называют полимеры, появляющиеся из цепочки химических реакций. Из самого названия, возникает понимание, что материал представляет собой пластичную массу, которая при нагревание и физическом воздействие может принимать любую форму. В горячем состоянии пластик вязкотягучий, при остывание – твердеет.
«Не горит. Не тает», - такая надпись была на обложке журнала Time в 1924 году с фотографией учёного Лео Бакеланда, который и изобрёл первый пластик. Тогда полученное вещество получило название «бакелит» (термореактивная смола). Химик экспериментировал с фенолом (дезинфицирующее средство) и формальдегидом (газ с резким запахом). Изначальное использование планировалось для электронной изоляции элементов разных устройств.
В 1909 году бакелит был представлен широкой публике, и интерес к нему возник сразу. Прочность, легкость и низкая стоимость сделали его идеальным для производства. Можно было изготавливать самые разнообразные предметы (женскую бижутерию, детали автомобилей, телефонные аппараты, компоненты бытовой техники).
Однако, в 1930х годах более новые и более совершенные пластики, в значительной степени, вытеснили бакелит из широкого использования. О пластике уже знал и его изучал весь мир. Это проложило путь к множеству современных полимеров.
-
-
Виды пластика и их маркировка.
-
В конце XX века ввели маркировку пластика для определения материала, из которого выполнено изделие, и указания на возможность его переработки. Обычно она обозначается треугольником, внутри которого есть цифры от 1 до 7, также может быть буквенный шифр. Всё это сделано для упрощения сортировки полимеров. (рис.1.2.1)
Цифра 1 – (ПЭТ) PET или PETE) – полиэтилентерефталат. Синтетическое волокно, из которого делают спортивные футболки и обувь, бутылки для воды, косметических средства, банки для спортивного питания и фармацевтических препаратов. Использовать такие ёмкости можно только один раз: при повторном использовании материал выделяет фталат – токсичное вещество, негативно влияющее на организм человека. Поддаётся переработке, один из самых безопасных видов.
Цифра 2 – (ПЭВП) PEHD (HDPE) – полиэтилен высокой плотности. Этот пластик встречается в твёрдом виде или в форме плёнки. Из него могут быть выполнены наколенники, налокотники, теннисные мячики, пакеты, флаконы для моющих и чистящих средств, пищевые контейнеры, одноразовая посуда, вёдра и детские игрушки. Поддаётся переработки, годен для вторичного использования, но выделяет токсичное вещество фталат, негативно влияющее на организм человека.
Цифра 3 – (ПВХ) PVC) – поливинилхлорид. Этот вид пластика используется в технических целях. Из него изготавливают пластиковые ограждения, кресла для трибун, спортивные покрытия и тары для технической жидкости. Противопоказан для пищевого использования. Один из самых опасных видов – при сжигании выделяет в воздух яды – канцерогенные диоксины.
Цифра 4 – (LDPE или PEBD) – полиэтилен низкой плотности. Из него делают удочки, ракетки, шлемы, доски для виндсёрфинга, внутреннюю поверхность лыж. А также почти все пакеты, включая мусорные. Материал почти безвреден, но при нагревании формальдегид (газ с резким запахом). Поддаётся вторичному использованию и переработке.
Цифра 5 – (ПП (РР) – полипропилен. Прочный и термостойкий. Из него изготавливают обвесы для гоночных автомобилей, ботинки для горных лыж, гимнастические кольца, полотно для батутов, ковровые покрытия и детские игрушки. Материал почти безвреден, но при нагревании и в процессе разложения выделяет формальдегид (газ с резким запахом). Перерабатывать можно и многократно использовать.
Цифра 6 – (PS) – полистирол. Хорошо известен в виде пенопласта. В современном состоянии – это коврики для занятия фитнесом, доски для плавания в бассейне, физкультурные валики для спины, а также контейнеры для перевозки еды и упаковка для яиц. Пластик данной маркировки можно сдать в переработку, но не везде. Содержит стирол (ядовитая жидкость, при горении токсична).
Цифра 7 – (O или OTHER) - поликарбонат, полиамид и другие виды пластмасс, не получившие отдельный номер. Примером изделий из поликарбоната в спортивной среде выступают прозрачные защитные щиты на ледовых аренах, защитные стекла на шлемах хоккеистов и горнолыжные очки, а также навесы на спортивных аренах. Полиамид – из него делают спортивную одежду, веревки, канаты и медицинские протезы. Пластик с маркировкой 7 в России не перерабатывается. Так как представляет собой смесь видов пластика, которые сложно разделить на составляющие.
-
-
Система сбора и переработки пластика в России.
-
В настоящее время на территории нашей страны действует около 500 предприятий, на которых перерабатывается от 350 до 450 тысяч тонн пластиковых отходов в год, то есть от 7 до 12,5 % от их ежегодного использования. Мусорная реформа и система раздельного сбора отходов в России пока не позволяет добиться полной загрузки профильных предприятий по переработки пластика.
Переработка полимерных материалов может быть механической и химической. В результате механической технологии получают вторичные гранулы, которые можно использовать в исходном виде или для производства новых изделий.
Механическая технология реализуется в несколько этапов:
-
Сбор изделий в пунктах, специально предназначенных для этих целей. В России принимают ПЭТ, ПЭВП, ПЭНП. Отдельные пункты рассчитаны на прием полистирола или полипропилена. Изделия из ПВХ в России не перерабатываются;
-
Сортировка. Отбираются загрязненные изделия или посторонние предметы. Операция может осуществляться автоматически или в ручную;
-
Измельчение. Небольшие объёмы измельчают с помощью ножей или ножниц, большие – с помощью специальных механизмов (резаки, пилы, дробилки);
-
Промывка, гранулирование. После мойки и сушки полимерное сырье нагревают и расплавляют до однородной массы, которую продавливают через специальные формующие отверстия. В результате образуются полимерные гранулы, которые после охлаждения и фасовки отправляются потребителям.
В автоматизированные линии механической переработки полимерного сырья входят: этикеточный сепаратор, сортировочный конвейер, моечные аппараты, дробильные устройства, резочные машины, загрузчик, гранулятор, пневмосушилка и фасовочное устройство.
В России пластик перерабатывают, в основном, механическим способом.
При химической переработке полимерное сырьё после сбора, сортировки, измельчения, промывки, сушки подвергается разложению и превращаются в более простые соединения путем химических реакций. Второй тип подходит для всех видов полимеров, но эта технология используется крайне редко.
Глава II. Практическая часть
2.1. Про сортировку мусорных отходов в нашей семье.
Уже несколько лет в нашей семье организован раздельный сбор отходов. Я провёл анкетирование среди одноклассников, которое показало, что многие из них имеют лишь приблизительное представление о том, как осуществляется сортировка и для чего необходима (Приложение № 1, 2). Поэтому хотел бы рассказать об этом процессе более подробно, так как это легко, полезно и даже прибыльно.
Всё что, пригодно переработке, мы собираем по-отдельности. Основной объём - это заранее помытый пластик, бумага и стекло. Когда накапливается достаточное количество, раскидываем его по подписанным контейнерам на мусорных площадках во дворе. После чего весь объём вывозится на мусоросортировочный комплекс нашего города. Здесь отходы формируются в брикеты и готовятся к отправке на заводы, где используется вторсырьём. Знаю, что и в Оренбурге из отходов производят тротуарную плитку.
Но это не единственный пункт приёма отходов ТКО (твёрдые коммунальные отходы). Например, пластиковые крышечки от напитков я отношу в накопительный контейнер, который установлен в информационно – досуговом центре «Библиосервис», расположенный по адресу г. Оренбург, ул. Дружбы, д. 13. Также в сети магазинов «ВкусВилл» установлены экообменники и за сдачу чистых и сухих пластиковых крышек покупателям начисляются бонусы для покупки продуктов.
И просто выброшенные батарейки в ведро несут вред окружающей среде. На мусорных полигонах они ржавеют, горят, выделяют ядовитые вещества и тяжёлые металлы. Поэтому мы их отвозим в пункты приёма, находящиеся в торговом комплексе «Метро» по адресу г. Оренбург, пр. Победы, д. 155, в гипермаркетах «Лента», и в выше упомянутой сети магазинов «ВкуссВилл».
И самым мотивационным местом приёма отходов является сеть экологического движения «Бардака.нет». Пункт расположен по адресу г. Оренбург, ул. Конституции, д. 15, к. 2. Сюда я отношу пластиковые бутылки, стекло, бумагу и получаю за это реальные деньги. Приятно осознавать, что весь полученный материал ежедневно отправляется на перерабатывающее предприятие и обретает вторую жизнь.
2.2 Создание спортивной обуви из переработанного пластика на 3D принтере.
В тексте своего проекта я упоминал, что пластик используется и в спорте. Переработанный материал не исключение. Полиэтилентерефталат (ПЭТ), из которого сделаны бутылки для воды, легко превращается в популярные ткани – нейлон, полиэстер, спандекс. Эти материалы лёгкие, эластичные и хорошо отводят пот, что делает их идеальными для спортивных тренировок.
Сам процесс превращения пластиковой бутылки в материал достаточно прост. После поступления на перерабатывающий завод пластиковые бутылки разделяют по цвету, очищают от этикеток и стерилизуют. Затем мелконарезанные бутылки отправляются на плавку при температуре свыше +250 градусов. Этот расплавленный «сироп» превращается в нити, проходя через тонкие отверстия диаметром меньше одного миллиметра. Так получается нетканное полотно. Элементы кроссовок вырезаются и сшиваются вместе. Подошва отливается отдельно из мелкого промышленного пластика.
Безусловно, все действия, описанные выше прогрессивны. Но и это не предел. С каждым годом появляются новые технологии 3D печати на принтерах. И здесь пластиковые отходы можно успешно использовать в качестве вторсырья. Нити из переработанного пластика обходятся значительно дешевле, при этом сохраняют те же свойства. С применением 3D печати можно создать не только элемент спортивной обуви, например, шипы бутс, но и создать кроссовок полностью.
Я обратился к инженеру – проектировщику, у которого есть настоящий 3D принтер, чтобы совместно пройти все этапы создания кроссовка таким уникальным методом.
Начинается всё с создания трехмерной модели объекта в специальной программе. Далее для печати используется другая программа, которая разбивает модель на слои и создает задачу для принтера. На этом этапе также настраивается такие параметры как скорость, температура и объем заполнения. После начинается печать предмета. 3D принтер работает следующим образом: сначала он наносит первый слой пластика на платформу, затем движением вверх добавляются следующие слои, пока модель не будет завершена. Завершающий этап – постобработка, которая включает в себя очищение от остатков, шлифовка или покраска. В течение двенадцати часов можно напечатать одну пару кроссовок, которая прослужит 2-3 года, с возможностью дальнейшей переработки. (рис.2.2.1)
Заключение
В ходе изучения темы о переработке пластиковых отходов и применения повторно в спортивной индустрии, моя гипотеза подтвердилась – спорт вовлечен в этот процесс. Такие виды пластика как ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПЭВП (полиэтилен высокой плотности), ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), ПСЭ (полистирол), ПП (полипропилен) в России перерабатываются и превращаются в множество необходимых спортивных предметов.
Я сделал вывод, что не зря моя семья активно участвует в сортировке мусорных отходов, так как использование вторичного пластика в спортивной индустрии, да и вообще в любой сфере нашей жизни, существенно снижает его количество на мусорных полигонах, защищает почву, воду рек и океанов, здоровье людей от токсичных веществ при разложение и нагревание, экономит энергию и ресурсы, относительно производства новых пластиковых изделий. А также имеет экономическое положительное влияние – на мусороперерабатывающих предприятиях создаются новые рабочие места, а компании, которые отдают предпочтение переработке пластика, более популярны у потребителей.
При написании данного проекта я узнал, что из 20 пластиковых бутылок можно создать 1 пару кроссовок, из 25 бутылок флисовую кофту, из 5 бутылок – спортивную майку, из 3 бутылок – мой баскетбольный мяч. (приложение 3)
Потенциал процесса переработки огромный. Ведь пластик можно перерабатывать множество раз. Поэтому я призываю своих друзей и их семьи сортировать мусорные отходы.
Список использованной литературы
-
Аликумов С.О угли. Отходы – глобальная экологическая проблема. Современные методы утилизации отходов.: методическая разработка, 2019г., 4с.
-
Головин А. А вы знали как из пластиковых бутылок делают форму и мячи?.: Блогспорт, 2019 https://m.sports.ru
-
Ершова М. Скажи нет пластику. 101 способ использовать меньше пластика и спасти мир.: «Эксмо», 2019, 128с.
-
Локомотив А. Как работает мусоросортировочный комплекс в Оренбурге?: Репортаж, 2019, https://www.ural56.ru/chestnaya-kommunalka
-
Пассер М. Переработка мусора – это красиво.: Репортаж, 2024, https://journal.tinkoff.ru/kuda-uhodit-plastic
-
Поволжье.Полимер. Пластик в спорте, 2022, https://povpolimer.ru
-
Ынджу Ким. Пластик: вредный и полезный.: «Самокат», 2022, 40с.
-
Холодков И. Пластиковый мир. Документальный фильм.: «Красный квадрат», 2018.
-
Ярощук Д. Виды пластика, которые можно и нельзя сдавать в переработку.: журнал «Мастера», 2019, https://mastera.academy/
Приложение 1
Анкетирование для одноклассников
-
Сортируете ли вы в семье мусор, раскидывая его в специальные контейнеры с надписями «Пластик», «Бумага», «Стекло»?
- да
- нет
- не знаю
-
Известно ли вам о том, что происходит с пластиком, бумагой и стеклом как вы выбросили его в мусор?
- да
- нет
- не знаю
-
Известно ли вам, сколько разлагается пластиковая бутылка в природе?
- да
- нет
- не знаю
-
Верите ли вы что из пластиковой бутылки можно сделать футболку?
- да
- нет
- не знаю
-
Можно ли напечатать кроссовки на 3Д принтере?
- да
- нет
- не знаю
Приложение 2
Приложение 3
Результат исследования
20 пластиковых бутылок 25 пластиковых бутылок
5 пластиковых бутылок 3 пластиковых бутылок