Бумага 2.0: зеленый рециклинг

XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Бумага 2.0: зеленый рециклинг

Романченко Т.А. 1
1МБОУ Гимназия №6
Королева А.А. 1
1МБОУ Гимназия №6
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Сложно представить наш мир без бумаги. Мы пишем в тетрадях в школе, читаем книги и газеты, делаем распечатки. Картонная коробка, в которой пришла посылка, пачка из-под сока или молока, салфетки и бумажные полотенца, глянцевый журнал – это все бумага. И еще много чего состоит из бумаги. Мы пользуемся ею повсеместно, даже не задумываясь. Наверно, каждый знает, что бумагу делают из дерева и что надо беречь природу. Слышал об это и я, но особого значения этому не придавал.

Как началась эта история? Каждый год в школе мы собираем макулатуру: приносим из дома, взвешиваем и сдаем. Так было и в этом году. Только в этот в этот раз я задумался, зачем нужна макулатура и куда ее используют. Мне стало интересно, я начал искать информацию, смотрел видео. Узнал о производстве бумаге, переработке макулатуры. И мне захотелось самому отлить бумагу дома из вторичного сырья. Еще мне пришла идея использовать растительные волокна, как в «старинных» рецептах.

Гипотеза: предполагаю, что в домашних условиях из макулатуры (тетрадных листов, использованной бумаги для принтера) можно получить бумагу ручного литья. Так же предполагаю, что для производства такой бумаги можно использовать растительные (недревесные) волокна.

Объект исследования: бумага ручного литья.

Предмет исследования: процесс переработки макулатуры в бумагу с использованием растительных волокон.

Цель исследования: изготовление бумаги ручного литья из вторичного сырья с использованием растительных волокон.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- познакомится с историей бумаги;

- изучить литературу по производству и переработке бумаги, познакомится с терминами и определениями;

- выяснить осведомленность учащихся об использовании вторичного бумажного сырья;

- провести эксперименты по изучению возможности использования вторсырья, растительных компонентов и других добавок в производстве бумаги ручного литья;

- изготовить образцы бумаги в домашних условиях методом ручного литья;

- провести испытания полученных образцов на возможность использования их для письма, рисования и печати.

Практическая значимость работы: показана актуальность масштабного получения целлюлозы из травянистых растений, в частности из борщевика, и макулатуры, что, в свою очередь, поможет решать сразу несколько экологических проблем: уменьшит вырубку лесов, затормозит (а возможно и остановит) распространение инвазивного растительного вида, уменьшит выброс бумажных отходов на свалки, снизит потребление водных и энергетических ресурсов. Обсуждение содержания работы среди одноклассников будет способствовать распространению полученных знаний, а также бережному отношению к природным ресурсам.

Материалы исследования: изучение литературы и интернет-источников по теме исследования, анализ полученной информации; консультирование; социальный опрос; эксперимент; обобщение и оформление результатов.

Работа состоит из двух глав, введения, заключения, списка использованных источников и литературы.

Часть I Бумага - знакомая незнакомка

История возникновения бумаги. В настоящий период времени в мире выпускается не менее 600 видов бумаги и картона. Бумага обладает уникальным комплексом потребительских свойств, оставаясь и в 21 веке незаменимым материалом, востребованным во многих сферах жизни и деятельности человека [1, 3].

Как показали последние исследования, первое упоминание о бумаге относится к 12 г. н. э., а в 76 г. н. э. уже печатали книги. Цай Лунь обобщил имеющийся опыт изготовления бумаги и усовершенствовал способ ее производства – сделал «пай чжи» (бумагу) из старых рыболовных сетей, изношенной ткани (тряпья) и измельченной коры деревьев [2, 4, 7].

Из Китая технология производства бумаги во 2 в. была завезена в Корею, в 3 в. – в Синьцзян и Турфан, а затем в Японию, где бумага выпускалась с 6 в. В начале 8 в. бумагу начали изготавливать в Индии [4]. В Среднюю Азию секреты изготовления бумаги пришли во второй половине 8 в. В 10 в. бумагу производили во многих местах Арабского халифата. В 11 в. о бумаге узнали в Византии. Около 1150 г бумагоделательная мастерская появилась в испанском городе Касатива, на завоеванной арабами территории.

Первая в Германии бумажная мельница начала работать в Нюрнберге в 1389 г. Несколько позднее бумагу начали производить в Англии. В 1532 г бумажная мануфактура появилась в Швеции, затем бумажная мельница заработала в Московии.

Важнейшим изобретением, увеличившим потребление бумаги в Европе, стало изобретение книгопечатания И. Гутенбергом приблизительно в 1394–1399 годах. В 1500 г более чем в 260 европейских городах уже работало свыше 1500 типографий и несколько сотен «бумажных» мельниц.

Бумага в России. Россия более 260 лет импортировала бумагу. Первый русский документ на бумаге – Договорная грамота московского князя Симеона Гордого с братьями –написан в 1341 г. Впервые организовал собственное бумажное производство в Царстве Московском Иван Грозный в середине 16 в.

В Российской империи быстрый рост количества бумажных мануфактур приходится на эпоху правления Петра I. С начала 19 в. начинается массовый экспорт российской бумаги, преимущественно на Восток [1, 4, 5, 6].

Первая бумагоделательная машина в России была установлена в 1817 г. К 1885 г число установленных машин в России достигло 135. Применение машин сделало процесс производства бумаги непрерывным, и от выработки листовой бумаги появилась возможность перейти к ее изготовлению в рулонах [4].

Если в 1992 г Россия занимала 10 место в мире по выпуску бумаги и картона, то в 2020 г Россия занимала уже 9 место. Это стало возможным благодаря интенсивному росту объемов сбора и переработки макулатурного сырья и увеличению производства макулатурных картонов для производства гофрокартона и транспортной тары [8].

Основные этапы истории бумажного производства и разновидности бумаги представлены в приложении 1.

Макулатура – вторая жизнь бумаги. Макулатура – это вторичное волокнистое сырье, ставшее основой мирового ресурсосбережения. Оно дешевле товарной целлюлозы и подходит для изготовления широкого спектра продукции. С начала 20 века потребление вторсырья выросло почти втрое, преодолев в 21 веке барьер в 50% от общего объема используемых материалов [8, 9].

Переработка макулатуры значительно экологичнее производства из первичной древесины: экономится 20 тыс. литров воды на тонну, на 30% снижается расход электроэнергии и на 1700 кг сокращаются выбросы CO₂. Кроме того, исключается использование агрессивных химикатов, что удешевляет конечный продукт [8,10,11].

В 2020 году мировое производство бумаги достигло 401 млн т, при этом средний уровень переработки составил 59,7%. В России ежегодно потребляется 7,9 млн т бумаги, из которых 7,2 млн т пригодны для повторного цикла. По данным на 2022 год, в РФ наблюдается дефицит макулатуры более 1 млн т, несмотря на рост доли продукции из вторсырья (почти 38% в 2019 году) [8].

Важно помнить, что бумагу можно перерабатывать ограниченное количество раз – до 4-5 циклов, после чего целлюлозное волокно окончательно истощается.

Не деревом единым…При Петре I материалом для бумаги служило тряпьё, а также использовали солому. Растущий спрос на бумагу заставлял искать новое сырье и эффективные методы производства. В 1760 году в России, впервые в мире, проводят опыты по изготовлению бумаги из водорослей [2]. В Британском музее хранится сочинение от 1772 г, напечатанное на бумаге, сделанной из разных видов растительных волокон. Из-за дороговизны ветоши в 18 в. началось использование заменителей [17], таких как: бамбук, торф, мох, камыш, осоку, сено и пр. К середине 19 в. бумагу стали производить преимущественно из древесной массы [1].

Виды недревесного растительного сырья можно условно разделить на две основные группы:

– виды сырья с высоким содержанием целлюлозы и длинными волокнами (10 мм и выше): хлопок, конопля, лен;

–виды с содержанием до 52 % целлюлозы и малой длиной волокон (0,3 – 2,0 мм): все остальные.

Существенным преимуществом этого вида сырья является ежегодная возобновляемость, однако трудность сбора, доставки и хранения пока ограничивают его применение. Целлюлоза из однолетних растений придает ряд специфических свойств бумаге (повышает гладкость, непрозрачность, белизну) [4].

В настоящее время ученые активно проводят исследования по возможности использования травяных волокон в производстве бумаги. Учеными из Татарстана разработана техсхема получения целлюлозы из соломы травянистых растений (лен, рапс, камыш, топинамбур и т.д.), которую можно использовать в композициях по производству бумаги и картона [16]. Разработана технологическая линия по получению целлюлозы из соломы, с последующим производством бумаги [17]. Белорусский школьник предложил в своем проекте ZNOVA делать бумагу из тростника и луговой травы [18]. Существуют разработки получения целлюлозы из мискантуса [19]. В Узбекистане предлагают изготавливать бумагу из стеблей хлопка [20].

Обратная сторона производства бумаги.Сто лет назад бумага высоко ценилась и использовалась строго по назначению. Сегодня ежегодно 115 млрд страниц офисной бумаги превращается в отходы [13].

Производство бумаги наносит колоссальный вред экологии. Отрасль потребляет 6,4 ЭДж энергии в год, обеспечивая 2% мирового углеродного следа. Процесс крайне ресурсозатратный: на один лист А4 уходит от 2 до 13 л воды. При этом сточные воды, насыщенные химикатами, часто сбрасываются в водоемы, отравляя флору и фауну [13,14].

Бумажный мусор составляет 40% всех бытовых отходов человека. Ежегодно на свалки страны попадает 40 млн т бумаги, которая могла бы стать вторичным сырьем. Вместо этого она гниет, выделяя метан, или сжигается, загрязняя атмосферу [10,11,14].

Нерациональное использование ресурсов ведет к уничтожению более 100 млн га леса в год. Мы потребляем древесину быстрее, чем она успевает восстанавливаться, что ведет к потере биоразнообразия и ускорению глобального потепления.

Переход на вторичную переработку макулатуры способен радикально изменить ситуацию: потребление электроэнергии может снизиться на 23 – 74%, загрязнение воздуха – на 74%, а использование воды – на 58% [12].

Процесс изготовления бумаги методом ручного литья из макулатуры

Измельчение сырья. Вручную или ножницами измельчить всю бумагу на полоски величиной от 3 до 5 см или кусочки по 1-2см.

Замачивание.Сухие кусочки бумаги необходимо залить теплой водой и оставить на 1-4 ч для процесса намокая и набухания.

Повторное измельчение.Порционно добавляем подготовленную массу в блендер и измельчаем до однородности. Получаем так называемую бумажную «пульпу».

Отлив листов.Для отлива пульпа должна быть достаточно разбавлена и хорошо перемешана для получения однородной суспензии. Емкость заполняют водой и добавляют пульпу. Для формирования листа необходимо рамку опустить в емкость, в которой находится наша смесь. Вынимаем рамку с сеткой, аккуратно встряхиваем рамку, даем стечь воде – на сетке должна остаться бумажная смесь.

Снятие с сетки.Для данного этапа нам понадобиться сухая впитывающая поверхность, например, бумажные полотенца; простыни, флисовые тряпки и др. Сетку кладем сверху на сухую поверхность. Ткань должна удерживать нашу будущую бумагу, перетягивая влагу с сетки.

Прессование.Подкладываем сверху на бумагу бумажное полотенце и кладем сверху деревянный брусок.

Сушка.Бумагу можно сушить в течение 1-3 дней на плоской поверхности внутри помещения, но один из самых быстрых вариантов – это сушка утюгом через ткань [21].

Часть II Бумага из макулатуры и растительных волокон – забота об экологии

2.1. Опрос-анкетирование «Что вы знаете о макулатуре и производстве бумаги»

Своё исследование я начал с анкетирования в классе, чтобы выяснить, что знают о бумаге и макулатуре одноклассники. Было опрошено 25 человек. Ученикам нужно было ответить на 9 вопросов, которые приведены в приложении 2. Опрос показал, что ребятам известно, из чего изготавливают бумагу, и все знают, где её производят. Отвечая на вопрос «Можно ли изготовить бумагу в домашних условиях?», мнения ребят разделились: можно – считает 41,7% учеников, точно нет – 25%, затрудняюсь ответить – 33,3%.

Почти все одноклассники знают, что макулатуру используют при производстве бумаги. Но не знают из чего еще можно вырабатывать бумагу, кроме деревьев.

Школьники абсолютно верно ответили, что такое макулатура. У всех скапливаются дома различные бумажные отходы:41,7 % постоянно собирают и сдают макулатуру, 45,8% - делают это изредка, остальные просто выбрасывают ее в общий мусор.

Основные результаты анкетирования отражены на рисунках 1 – 3 (приложение 3) Анкетирование показало, что проблема скапливания различных бумажных отходов существует. Мы выявили, что большая часть одноклассников считает, что нельзя изготовить бумагу в домашних условиях.

2.2. Изучение возможности использования для производства бумаги макулатуры с добавлением растительных волокон

Известно, что многие травянистые растения дают большую биомассу и содержат в своих волокнах целлюлозу. А леса на нашей планете не безграничны. Мне подумалось, что можно с пользой для природы попробовать использовать для производства бумаги то, что я вижу на нашем участке и рядом. Основой для бумажной массы будет служить макулатура, а травянистые растения – добавками. Для исследований были взяты: листья гладиолуса, листья лилейника, опад листвы фруктовых деревьев, иголки сосны, стебли и листва крапивы, стебли борщевика.

2.2.1. Изучение длительности тепло-химической обработки растительного сырья

Растительное сырье необходимо подготовить перед использованием. Для этого каждый вид растительного сырья подвергали тепловой обработки в растворе с добавлением кальцинированной соды в количестве 30%. Варка проводилась до размягчения волокон. Результаты опыта приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 – Изучение длительности варки растительного сырья

Вид растительного сырья

Время обработки, ч

Листья гладиолуса

3,5

Листья лилейника

2

Опад листвы

2,5

Иглы сосны

6,5

Стебли и листья крапивы

3,5

Стебли борщевика

8,5

2.2.2. Отбивка и промывка растительного волокна

Целью отбивки и промывки растительного сырья является отделение от полученного полуфабриката отработанного варочного раствора, дополнительное размягчение волокон, удаление «мягких» включений и крупных фракций. Отбивали киянкой на дощечке. Затем промывали под струей воды несколько раз, до вымывания слизистых включений и частичек мякоти. Внешний вид промытого растительного волокна приведен на фото 2.1-2.6.

Фото 2.1 – Волокна листьев Фото 2.2 – Волокна листьев Фото 2.3 – Волокна крапивы

гладиолуса лилейника

Фото 2.4 – Волокна листьев Фото 2.5 – Волокна сосновых игл Фото 2.6 – Волокна борщевика

Самые длинные волокна имеет крапива, затем – волокна листьев гладиолуса. Наименее короткие – опад листвы. Отдельно хочется отметить волокна сосновых игл и борщевика. У сосновых игл длина волокон средняя, на ощупь напоминают пряжу. Волокна борщевика довольно сильно напоминают древесные, они самые светлые из всех волокон.

2.2.3. Получение бумажного листа из макулатуры и растительных волокон

Процесс подготовки макулатуры и растительных волокон, а также процесс производства бумаги методом ручного литья представлены в приложении 4. Опытные образцы бумаги ручного литья с растительными волокнами представлены на фото 2.7 – 2.12 в приложении 5.

Внешний вид полученных образцов бумаги отличается от привычной нам бумаги для принтера и тетрадной. Однако очень похож на образец бумаги, полученный только из макулатуры (фото 2.13, приложение 5). Опытные образцы имеют серый либо серо-бежевый цвет, наблюдается текстура на поверхности с одной из сторон (там, где лист прилегал к сетке). Плотность образцов так же отличается. Заметны включения растительных волокон в толще и на поверхности образцов. Вероятно, это связано с недостаточной степенью измельчения волокон.

Образцы с волокнами гладиолуса и лилейника показали хорошие результаты, но для дальнейшего изучения брать их нецелесообразно: встречаются на малых площадях, заготовка материала в более-менее промышленном масштабе затруднительна. Образец с опавшей листвой тоже исключили: была найдена информация о производстве бумаги из листвы.

Образцы с крапивой, сосновой хвоей и борщевиком равно привлекательны для дальнейшего изучения. Крапива широко распространена на всей территории РФ. Сосновая хвоя в больших масштабах тоже может быть достаточно легко получена, например, сбором сосен после новогодних праздников и в местах вырубок хвойных лесов.

Однако наибольший интерес вызывала возможность использования борщевика в производстве бумаги. Как известно, борщевик является чужеродным (инвазивным) растением. Его неконтролируемое распространение наносит значительный ущерб сельскому хозяйству, экологии и здоровью людей. Живуч и чрезвычайно быстро захватывает новые территории, активно подавляет рост других видов растений, борьба с ним затруднена [22, 23]. Борщевик опасен для человека (из-за возможных ожогов) в зеленом виде на солнце. Однако, заготавливать его можно в период отмирания – осенью и зимой, в этот период опасности нет. Использование борщевика в производстве бумаги поможет не только сократить занимаемые им площади, но и получить полезный продукт – бумагу, сохранив при этом часть деревьев. Поэтому для дальнейшего исследования решено было взять образец с добавлением волокон борщевика.

2.3. Изучение оптимального количества добавляемого волокна борщевика при производстве бумаги из макулатуры методом ручного литья

Предварительные опыты показали, что волокна борщевика в готовых образцах бумаги были достаточно крупными. Поэтому перед дальнейшими опытами отмытые волокна перед добавление в блендер измельчили дополнительно вручную до размера 2 – 3 мм.

После этого составлялась смесь с подготовленной макулатурой, измельчалась на блендере и отливались листы по описанной выше технологии.

Было подготовлено 4 опытных образца пульпы, из которых получена бумага методом ручного литья (табл.2.2)

Таблица 2.2 – Количество растительных волокон в смеси

Номер образца

Масса подготовленной макулатуры, г

Количество волокон борщевика, %

Образец 1

100

10

Образец 2

100

15

Образец 3

100

20

Образец 4

100

25

Внешний вид полученных образцов представлен на фото 2.14 – 2.17.

а б

Фото 2.14 – Образец 1 (10%): а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.15 – Образец 2 (15%): а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.16 – Образец 3 (20%): а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.17 – Образец 4 (25%): а – общий вид; б – макросъемка

С увеличением доли наполнителя, количество волокон в образцах увеличивается, листы становятся плотнее и грубее. При нашем способе измельчения волокон, не целесообразно вносить их более 20 %. Предполагаю, что при промышленном способе обработки волокон, это количество можно будет увеличить довольно значительно.

2.4. Изучение оптимального количества наполнителя при производстве бумаги из макулатуры с волокнами борщевика методом ручного литья

В виде наполнителя применяли картофельный крахмал. Его вводили в расчетном количестве в подготовленную пульпу перед отливом бумаги. Подготовку и отлив образцов проводили по вышеописанной схеме. Количество вводимого наполнителя от 2 до 6 г с шагом 2 г. Фото образцов бумаги из макулатуры с волокнами борщевика и наполнителем представлены на фото 2.18 – 2.20

а б

Фото 2.18 – Образец 1 (2 г крахмала): а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.19 – Образец 2 (4 г крахмала): а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.20 – Образец 3 (6 г крахмала): а – общий вид; б – макросъемка

Отличие внешнего вида с наполнителем и без показано на фото 2.21.

а б

Фото 2.21 – Сравнение образцов бумаги из макулатуры с 20% волокон борщевика: а – без наполнителя; б – с наполнителем

На ощупь образцы бумаги с наполнителем плотнее. Цвет у них светлее, чем в образцах без наполнителя. Образец 3 ощутимо более жесткий. Различий между образцами 1 и 2 визуально не выявлено.

2.5. Изучение потребительских свойств бумаги из макулатуры с волокнами борщевика методом ручного литья

Образцы созданной бумаги с растительными волокнами были проверены на возможность письма, рисования и печати, поскольку бумага не гладкая, имеет неравномерную поверхность. Проверку проводили на всех полученных образцах. На образцах бумаги последовательно проводили линии шариковой ручкой, простым карандашом, цветным карандашом, маркером, гуашью и восковым мелком. Так же на каждом образце попробовали произвести печать на принтере. Результаты приведены на фото ниже. Отдельно фото образцов представлено в приложении 6.

Бумага ручной работы может использоваться для декоративных целей, а именно как материал для эксклюзивной канцелярской продукции, бланков, конвертов, визитных карточек, свитков и прочего.

Заключение

Бумага обладает уникальным комплексом потребительских свойств, оставаясь и в 21 в. незаменимым материалом, востребованным во многих сферах жизни и деятельности человека.

Вначале я изучил историю возникновения бумаги, познакомился с технологией её производства, узнал термины и определения.

Провел опрос-анкетирование «Что вы знаете о макулатуре и производстве бумаги». В результате опроса, проведённого среди учащихся нашего класса, выяснилось, что многие ребята готовы принимать участие в сборе и сдаче макулатуры. Большинство ребят не знает, что можно сделать бумагу в домашних условиях.

Изучив различные источники, я опробовал способ изготовления бумаги в домашних условиях методом ручного литья. В качестве основы использовал макулатуру – использованные листы писчей и тетрадной бумаги.

Провел запланированные эксперименты, которые позволяют сделать следующие выводы:

- при изготовлении бумаги из макулатуры можно использовать волокна следующих растений: лилейника, гладиолуса, опад листвы, игл сосновых, крапивы и борщевика. Перспективно выглядит использование в промышленных масштабах волокон крапивы, сосновых игл и борщевика. Организация промышленного производства продукции из грубого волокна травянистых культур позволит значительно сократить вред от вырубки леса и работы целлюлозно-бумажных комбинатов. Разведение однолетних растений, содержащих целлюлозу, обозначено семеркой развитых стран как одна из 20 приоритетных задач 21 века;

- количество добавляемых в смесь для литья бумаги ручным способом волокон борщевика – не более 20%. Дальнейшее увеличение процента возможно при промышленной переработки с использованием специальных механизмов. Использование борщевика в производстве бумаги поможет не только сократить занимаемые им площади (и наносимый вред), но и получить полезный продукт – бумагу, сохранив при этом часть деревьев;

- количество добавляемого наполнителя (крахмала): 2 – 4 г на 120 г подготовленной пульпы.

Полученные результаты свидетельствуют об удачном завершении исследования. Получены образцы бумаги из разного сырья, проведен их сравнительный анализ, который показал, что экспериментальная бумага пригодна для письма, рисования разными материалами, условно пригодна для печати на принтере. Такую бумагу можно использовать для декоративных целей, для детского творчества. Данное исследование было интересным и очень полезным в качестве расширения знаний о бумаге.

Моя гипотеза о возможности получения бумаги в домашних условиях подтвердилась.

Список использованных источников и литературы

  1. Балаченкова, А.П. История бумаги и бумажного производства: учебное пособие и хрестоматия / А.П. Балаченкова. – СПб.: СПб ГТУРП. –.2011 – 52 с.

  2. История бумаги / Государственная публичная историческая библиотека России, 2023

  3. Технология бумаги и картона: учеб. пособие / П.М. Кейзер, Е.И. Симонова. – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2023. — 92 с.

  4. Технологии получения, обработки и переработки бумаги и картона: учебное пособие; изд. 2-е, дополненное и переработанное / А.В. Вураско, М.А. Агеев, А.Я. Агеев; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский государственный лесотехнический университет. – Екатеринбург: УГЛТУ, 2021. – 276 с.

  5. Богданов, В. Простой бумаги светлый лист / В. Богданов // Костер. – 2006. – № 4.

  6. Палажеченко, А. История бумажного листа / А. Палажеченко // Наука и жизнь. – 2009. – № .12.

  7. Технология бумаги: учебное пособие / С.Н. Иванов. – 4 изд. – Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. – 696 с.

  8. ИТС 1-2022. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Целлюлозно-бумажное производство // Меганорм [Электронный ресурс]. URL: https://meganorm.ru/mega_doc/norm/zaklyuchenie/0/its_1-2022_informatsionno-tekhnicheskiy_spravochnik_po.html (дата обращения 10.02.2026).

  9. Ванчаков, М.В. Технология и оборудование переработки макулатуры: учебное пособие / М.В. Ванчаков, А.В. Кулешов, А.В. Александров, А.А. Гаузе – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2019. – Часть I. – 107 с.

  10. Переработка макулатуры: положительное влияние на экологию // МАК Group [Электронный ресурс]. URL: https://makulatura24.ru/staty/pererabotka-makulatury-polozhitelnoe-vliyanie-na-ekologiyu (дата обращения 12.02.2026).

  11. Вторая жизнь макулатуры / Е. В. Кольга, В. В. Петрова, Ю. П. Петрова // Актуальные проблемы авиации и космонавтики – 2022. – Т.3. – С. 1276 – 1278.

  12. Макулатура – вторсырье, с которого легко начать раздельный сбор // Все в твоих руках [Электронный ресурс]. URL: https://vk.com/@murmol51-makulatura-vtorsyre-s-kotorogo-legko-nachat-razdelnyi-sbor (дата обращения 10.02.2026)

  13. Бумага и экология // Трудовая жизнь [Электронный ресурс]. URL:https://tz-online.ru/index.php/ru/o-pogode-i-ne-tolko/4934-bumaga-i-ekologiya(дата обращения 10.02.2026)

  14. Бумага: ее виды, процесс производства, урон природе // Наш профком/ППОС ПГУ ОПО [Электронный ресурс]. URL: https://vk.com/@nashprofcom-bumaga-ee-vidy-process-proizvodstva-uron-prirode (дата обращения 09.02.2026).

  15. Практический курс писчебумажного производства / Писчебумажное, древесномассное, целлюлозное и картонное производство Издательство: Издание П. Мельникова, Новая типолитография Бузе и Лассман (СПб). – 1905. – 450 с.

  16. Технология получения целлюлозы из травянистых растений и ее свойства / Н.П. Григорьева [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – № 3.

  17. Технология производства бумаги из соломы // HROстанки [Электронный ресурс]. URL: https://www.prostanki.com/video/def2da341b4e0627d471 (дата обращения 09.02.2026).

  18. Экологические инициативы: Проект ZNOVA белорусского школьника из Зельвы – Бумага из тростника // Место притяжения. Белорусь [Электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.com/watch?v=P_D0N_8teZQ(дата обращения 08.02.2026)

  19. Способ получения целлюлозы из мискантуса для химической переработки // GooglePatents [Электронный ресурс]. URL: https://patents.google.com/patent/RU2763880C1/ru (дата обращения 13.02.2026).

  20. В САФУ восстанавливают технологии производства целлюлозы из травянистых растений // Гофро.орг [Электронный ресурс]. URL: https://gofro.org/v-safu-vosstanavlivayut-tehnologii-proizvodstva-tsellyulozy-iz-travyanistyh-rasteniy/ (дата обращения 13.02.2026).

  21. Изготовление бумаги своими руками // Все о бумаге [Электронный ресурс]. URL: https://www.vseobumage.ru/1533/izgotovlenie-bumagi-doma/ (дата обращения 08.02.2026).

  22. Внимание! Что нужно знать о борщевике Сосновского // Россельхознадзор [Электронный ресурс]. URL: https://69.fsvps.gov.ru/vazhnaja-poleznaja-informacija/pamjatki/vnimanie-chto-nuzhno-znat-o-borshhevike-sosnovskogo/ (дата обращения 08.02.2026).

  23. Россиянам будет грозить штраф за борщевик на участке, рассказали в Госдуме // РИА Новости [Электронный ресурс]. URL: https://ria.ru/20260217/borschevik-2074836394.html (дата обращения 12.02.2026)

Приложение 1

Основные этапы истории бумажного производства

С точки зрения техники производства, обычно выделяют ручной (до начала XIX в.) и машинный (с начала XIX в.) этапы развития производства бумаги. С начала нашей эры последовательность стадий технологического процесса остается почти неизменной как при ручном, так и при машинном производстве бумаги: размол сырья, наполнение, проклейка, отлив, прессование, сушка, отделка.

С точки зрения используемого сырья, можно выделить следующие этапы в истории бумажного производства:

1) со II по IX в. – бумага из сырцовых волокон (конопля, лен, хлопок, луб бумажной шелковицы, луб бамбука и др.), иногда с примесью тряпья (Китай, Корея, Япония, Центральная Азия);

2) с IX до середины XIX в. – бумага из ветоши (Арабский халифат, Европа, Северная Америка);

3) с середины XIX в. – бумага из механической древесной массы и химической древесной целлюлозы, преимущественно хвойных пород [1].

Разновидности бумаги

В соответствии со стандартной классификацией бумагу разделяют на группы (ГОСТ 17586-80):

– бумага для печати, в том числе газетная, типографская, офсетная, мелованная, документная;

– бумага для письма, черчения и рисования;

– декоративная бумага;

– электротехническая бумага;

– оберточная и упаковочная бумага;

– светочувствительная и переводная бумага;

– бумага для изготовления папирос и сигарет;

– впитывающая бумага;

– промышленно-техническая бумага разного назначения, в том числе и для изделий бытового и санитарно-гигиенического назначения [4].

Приложение 2

Опрос-анкетирование «Что вы знаете о макулатуре и производстве бумаги»

1. Знаешь ли ты, из чего чаще всего делают бумагу?

А) Из ваты

Б) Из древесины (деревьев)

В) Из пластики

Г) Из соломы

2. Где производится новая бумага?

А) В книжных магазинах

Б) В библиотеках

В) На бумажных фабриках

Г) В канцелярских магазинах

3. Можно ли изготовить бумагу в домашних условиях?

А) Думаю можно

Б) Точно нет

В) Затрудняюсь ответить

4. Что еще можно использовать для производства бумаги?

А) Макулатуру

Б) Некоторые однолетние растения

В) Солому

Г) Все перечисленное

5. Что такое макулатура?

А) Бумага для принтера

Б) Старые газеты, тетради, коробки

В) Специальная бумага для рисования

Г) Новые тетради и учебники

6. Собираете ли вы дома или в школе макулатуру?

А) Да, постоянно

Б) Иногда

В) Нет, выбрасываем в общий мусор

7. Зачем перерабатывать старую бумагу?

А) Чтобы сделать новые тетради дешевле

Б) Потому что старая бумага некрасивая

В) Для экономии природных ресурсов и защиты окружающей среды

Г) Только потому, что её много скопилось дома

8. Что делают из переработанной бумаги (макулатуры)?

А) Игрушки

Б) Ничего, она ни на что не годна

В) Одежду

Г) Новые учебники, салфетки и картонные коробки

9. Знаешь ли ты, что 60 кг макулатуры спасают одно взрослое дерево?

А) Да, знал(а)

Б) Нет, не знал(а), но теперь буду

Приложение 3

Основные результаты анкетирования

Рисунок 1 – Можно ли изготовить бумагу в домашних условиях

Рисунок 2 – Что еще можно использовать для производства бумаги

Рисунок 3 – Собираете ли вы дома или в школе макулатуру

Приложение 4

Подготовка макулатуры, растительных волокон и отлив бумаги

Параллельно с подготовкой растительного сырья подготавливали макулатуру к переработке. В качестве макулатуры использовали листы для принтера с нанесенным текстом и исписанные тетрадные листочки в соотношении 1:1. Использованную бумагу измельчали ножницами до размера 0,5 – 1,5 см, заливали теплой водой и давали настояться в течение 4 часов (иногда - ночь).

Д алее составляли смесь. Взвешивали отжатую пульпу и растительные волокна. Растительное сырье решено было вносить в количестве 5% от массы подготовленной макулатуры.

С ледующий этап – измельчение (размол). Размол - одна из важнейших операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бумаги.

Измельчение проводят для того, чтобы подготовить волокнистый материал к отливу, сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность, обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе. м

И змельчение проводили блендером.

Далее измельченную пульпу помещали в емкость с водой и с помощью самодельной сетчатой рамки производили отлив листа вручную. Количество пульпы в воде влияет на толщину готового листа. В нашем случае, к сожалению, не удалось получить листы одинаковой толщины.

Д авали воде стечь. Рамку сеткой с отлитым листом помещали на вспомогательную ткань, при необходимости удаляли излишнюю влагу. Рамку аккуратно снимали, отлитый лист оставался на ткани. Формовали стопку подобных листов и отправляли их на прессование.

Прессование проводили в течении двух часов. Основное назначение прессования состоит в обезвоживании бумажного листа и обеспечении определенных качественных показателей готовой продукции. В результате прессования возрастает сухость, плотность и прочность бумаги.

После этого проводили сушку полученных образцов при комнатной температуре в течение суток. При сушке бумаги происходит обезвоживание бумажного листа, в результате которого влажность бумаги снижается, а также происходит ее усадка по длине, ширине и толщине. В результате сушки волокна сближаются и между ними устанавливаются связи, определяющие физико-механические свойства бумажного листа. В результате повышается механическая прочность и гладкость бумаги.

Приложение 5

Опытные образцы бумаги ручного литья с растительными волокнами

а б

Фото 2.7 – Образец с волокнами лилейника 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.8 – Образец с волокнами опавших листьев 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.9 – Образец с волокнами гладиолуса 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.10 – Образец с волокнами сосновых игл 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.11 – Образец с волокнами крапивы 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.12 – Образец с волокнами борщевика 5%: а – общий вид; б – макросъемка

а б

Фото 2.13 – Образец из макулатуры: а – общий вид; б – макросъемка

Приложение 6

Фото образцов при изучение потребительских свойств бумаги из макулатуры с волокнами борщевика методом ручного литья

Просмотров работы: 5