XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Батарейка: маленький источник большой экологической угрозы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуализация темы
Мы живем в мире, который работает на батарейках. Часы, пульты, детские игрушки — все они требуют крошечный источник энергии. Ежегодно миллиарды использованных батареек, содержащих опасные вещества, попадают на полигоны твердых бытовых отходов. На свалке, под дождём и солнцем, они становятся источником длительного химического загрязнения, отравляя почву, воду и, в конечном итоге, представляя прямую угрозу здоровью человека.
Актуальность проблемы утилизации бытовых элементов питания сложно переоценить. Данный проект посвящен исследованию этой скрытой опасности. Моя задача — не только продемонстрировать разрушительный путь одной выброшенной батарейки, но и предложить конкретное, доступное каждому решение, превращающее обычного человека из соучастника проблемы в активного защитника окружающей среды.
Цель работы –способствоватьраздельному сбору и сдаче батареек на утилизацию — через информирование, предоставление доступных решений и личный пример.
Следующие задачи поставлены для достижения моей цели:
- проанализировать воздействие использованных батареек на окружающую среду;
- изучить процесс работы предприятий по переработки;
- провести эксперимент с альтернативным источником энергии;
- организовать пункт сбора батареек в своем подъезде.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Влияние на окружающую среду
Батарейка – это то автономный гальванический элемент питания различных устройств, работающих от электрической энергии. По окончании службы, маленький источник питания отправляется в мусорное ведро. С помощью мусоровоза батарея перемещается на свалку. Там, под воздействием дождей, ветра и солнца, батарея начинает разлагаться, выделяя вредные вещества. Тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть, щёлочи) из одной батарейки способны нанести вред 20 м² почвы или 400 литрам грунтовых вод. Из отравленной почвы вредные элементы попадают в корни растений нанося серьёзный вред их росту и развитию. Такие растения не пригодны в пищу ни животным, ни человеку. Загрязненные грунтовые воды попадают в реки и озера. Таким образом происходит загрязнения так же и питьевой воды и возникает угроза для водных экосистем.
В момент сжигания, источники электроэнергии наносят еще один ущерб. Они выделяют ядовитые вещества, которые поступают в облака и дальше выпадают в виде осадков, и происходит загрязнение.
Вред для человека заключается в том, что свинец, содержащийся в аккумуляторном элементе, повреждает мочеполовую систему (почки). Так же страдают кости и нервная ткань. Иногда гибнут клетки крови эритроциты. Кадмий выводит из строя легкие. Такой тяжелый металл как ртуть поражает буквально каждый орган. Она разрушает дыхательную систему, проникает и губит опять же почки и нервную систему. Так же под действием ртути нарушается пищеварение. Цинк с никелем ведут к мозговым нарушениям и разрушают поджелудочную железу. Кроме этого, их воздействие способно повредить кишечник.
При этом, чтобы полностью разложиться, батарейке может понадобиться около 100 лет!
2.2 Методы переработки и утилизации батареек
Большинство людей не несет отработанные батарейки в специальные приемные пункты, а выбрасывают их в мусорное ведро. Хотя на каждом элементе стоит значок с зачеркнутой урной (фото 1).
Фото 1 Маркировка на батарейках
Во многих городах активно создаются пункты приема использованных батареек. Для безопасного хранения до утилизации, разработаны специальные контейнеры. Они герметичны и предотвращают утечку вредных веществ. Такие пункты можно найти на 2гис. Далее батарейки отправляются на заводы по переработке. Крупнейшими предприятиями в России являются Мегаполисресурс в Челябинске и Национальная Экологическая Компания в Ярославле.
На таких заводах отработанное сырье изначально сортируют вручную по составу. Если не удается определить содержимое, то батарейка отправляется в лабораторию, где проводят опыты и определяют ее тип. Затем происходит дробление на конвейере, и разделение на компоненты, как конструктор с помощью магнитов и сит. Далее содержимое батареек промывается водой от электролита. Следующий этап – извлечение цветных металлов. Отделяют железо, из которого в дальнейшем делают арматуру, а из черной массы внутри извлекают цинк и марганец — они становятся удобрениями для полей или снова используются в промышленности. Эффективность переработки составляет 94,4% от массы батарейки!
Таким образом, переработка решает две глобальные проблемы сразу:
-
Убирает опасные отходы из окружающей среды.
-
Сохраняет природные ресурсы.
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Эксперимент «Энергия из лимона»
В практической части своего проекта я решил доказать, что электрический ток возможно получать более безопасным путем. Так появился эксперимент «Энергия из лимона». Используя экологичные материалы, я собрал электрическую цепь. Лимоны выступают в роли натурального электролита. Медный провод и оцинкованный гвоздь создают химическую реакцию, в результате образуется электрический ток. Замер показал, что одна такая «батарейка» выдает напряжение почти 1 Вольт. Три лимона, соединенные в цепь способны зажечь светодиод (фото 2 - 4)
Фото 2-4 Лимонная батарейка
Данный опыт доказывает, что электрический ток можно получать экологически безопасным способом, используя простые природные материалы. Хотя мощность такой «батарейки» невелика, сам принцип работы демонстрирует огромный потенциал. Это прямое указание на то, что будущее энергетики должно быть связано не с одноразовыми токсичными элементами, а с возобновляемыми и безвредными для планеты технологиями.
3.2. Установка контейнера по сбору батареек
Следующим этапом практической работы было внедрение системы сбора отработанных батареек в своем доме. Я разместил объявление в подъезде и установил контейнер на первом этаже. Уже через две недели контейнер заполнился. Первая партия батареек, более 100 штук, с помочью папы была передана в пункт приема. На данный момент контейнер для сбора повторно заполнился, и мы готовы передать на переработку вторую партию (фото 5 - 7).
Фото 5- 7 Установка контейнера для сбора батареек
Стремительное наполнение контейнера стало убедительным доказательством двух вещей: во-первых, проблема утилизации батареек актуальна для каждой семьи, а во-вторых, люди с готовностью включаются в процесс, если он организован просто и понятно.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Цель проекта была успешно достигнута в соответствии с установленными задачами. В ходе работы я узнал какой вред мы наносим планете. Поступаем беспечно и не задумываемся о том, что происходит с батарейкой, если выбросить ее в мусорное ведро. Так же я выяснил, какие существуют возможности экологично избавляться от старых батареек и узнал, как их перерабатывают.
Эксперимент «Энергия из лимона» показал, что электричество — это не обязательно что-то сложное, опасное и оставляющее после себя ядовитые отходы. Оно может рождаться прямо в руках из фрукта, гвоздя и проволоки, не угрожая природе. Такая «батарейка» не запустит автомобиль, но она зажгла светодиод — а вместе с ним и мысль о том, что альтернативы существуют.
Организовав в подъезде работающую систему сбора, я помогаю соседям правильно утилизировать использованные батарейки, тем самым делаю вклад в экологичное будущее.
Этот проект показал: не нужно ждать, когда проблему решат другие. Первый и самый важный шаг — это начать с себя.
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
-
Е. Григорьева, А. Челноков, К. Саевич, Л. Ющенко “Экология городской среды”
-
И. Шилов “Экология”
-
П. Волцит “Большая энциклопедия юного эколога”
-
https://ngofeec.ru/2022/01/11/vred-batareek-dlya-okruzhayushhej-sredy-i-cheloveka/
-
Азбука сортировки https://recyclemap.ru/viewer?center=56.274309,58.013211,13.72&fractions=10&active-layer=RC
-
https://laboratoria.by/stati/utilizatsiya-batareyek
-
https://berkana.spb.ru/articles/kak-utiliziruyut-starye-batareyki/
-
https://eco2eco.ru/