VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вторая жизнь дерева
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Бумага занимает незаменимое место в жизни общества. Её открытие, как и изобретение колеса, – одно из величайших достижений человечества. Появившись более 2000 лет назад, бумага прочно утвердилась на Земле и, не зная конкурентов, победно идет через столетия. Бумага окружает нас повсюду – дома, в школе, на улице, в магазине и т.д. Бумага входит к нам в квартиру свежей газетой, новым номером журнала, письмом. Большая часть предметов домашней обстановки связана с бумагой, полки с книгами, обои на стенах, коробки из-под обуви, упаковки от чая, конфет и т.д.
Однако мы совершенно не осмысливаем великое значение бумаги. И порой вырвав листок из тетради или записной книжки, на котором мы что-то неправильно написали, сминаем его и выбрасываем в мусорное ведро. Поев конфеты, выбрасываем красивую бумажную упаковку. И не задумываемся, а что же происходит дальше с этими бумажными изделиями, как только они оказываются в мусорном ведре?
Всем известен тот факт, что бумагу изготавливают из древесины. Потребление древесины людьми растет с каждым годом. Город, в котором живет 100 тысяч человек, потребляет более 4,5 млн. тонн бумаги ежегодно. В нашем городе Петропавловске проживает свыше 200 тысяч человек, соответственно мы потребляем в два раза больше бумаги. Мне стало интересно, как я, школьница, могу позаботиться о сохранении леса? Можно ли дать вторую жизнь дереву? Что можно сделать, чтобы принять участие в сохранении природы на нашей планете?
Актуальность: с каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины, из которой её получают – уменьшаются. Чтобы сохранить лесные ресурсы, дать ему время на полноценное восстановление, целесообразно использовать способы вторичной переработки бумаги.
Постановка проблемы: Изготовление бумаги из древесины стремительно сокращает лесные ресурсы; изготовление бумаги из макулатуры в Казахстане находится на низком уровне.
Цель: формирование представления о вторичном и экономном использовании древесины
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
изучить в литературных источниках вопрос об истории создания бумаги;
2. выявить влияние макулатуры на экологию;
3. изучить промышленный процесс переработки макулатуры;
изготовить бумагу из макулатуры в домашних условиях и показать ее практическое применение.
Гипотеза: Вторичная переработка макулатуры в домашних условиях сокращает использование древесины для производства бумаги. Если я смогу дать бумаге вторую жизнь, изготовив из нее другую бумагу, то сберегу в природе дерево.
Методы исследования: теоретические: анализ и синтез литературных источников и ресурсов сети интернет; эмпирические: наблюдение, эксперимент
Формулировка идеи решения проблемы: изготовление бумаги из макулатуры в домашних условиях и ее применение позволят не только сэкономить лесные ресурсы, но также сэкономить семейный бюджет на приобретение бумаги и картона.
Обзор используемой литературы и источников.
Для написания научно-исследовательской был использован разнообразный теоретический материал: научно-методическая литература, статьи экологических журналов, а также возможности сети интернет.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1. История создания бумаги
Мы не задумываемся над тем, как к нам пришли белые гладкие листы бумаги? Как вообще появилась бумага? Сразу ли она была такой тонкой, гладкой и белой? Чтобы узнать ответы на эти и другие вопросы, давайте окунемся в историю создания бумаги. Несмотря на то, что возраст бумаги насчитывает два тысячелетия, лишь 155 лет назад ее стали изготавливать из древесины. Меня заинтересовал вопрос: «А из чего же делали бумагу раньше?». Оказывается, бумага была изобретена в Китае в 105 г. нашей эры важным чиновником при дворе императора. Звали его Цай Лунь. Надо сказать, что китайцы к тому времени уже умели обрабатывать шёлк. Поэтому они брали клочки шёлковой ваты, кусочки ненужной ткани, а также старые рыболовной сети, измельчали при помощи камней и клали в чан с водой. Взбалтывали, пока не получалась однородная масса. При помощи бамбуковой сетки доставали эту массу из чана и раскладывали её тонким слоем в специальные ёмкости для того, чтобы остатки воды сбежали. Когда масса высыхала, из неё получились тонкие листы бумаги.
Я была поражена, узнав, что до 19 века большая часть всей бумаги в мире делалась именно из тряпья, старой одежды. Сотни лет китайцы скрывали секрет изготовления бумаги, ведь бумага была на вес золота. Но постепенно искусство делать бумагу распространилось по всему миру. Я узнала такую интересную гипотезу, что чума в Англию была завезена из Европы именно с тряпками. Когда же люди стали пользоваться бумагоделательной машиной, то тряпок стало не хватать. Люди стали искать новое сырьё. В ход пошла солома, капуста, кожа животных, торф, шерсть и даже гнёзда ос. А в одном литературном источнике я прочла, что в качестве сырья для упаковочной бумаги была использована египетская мумия! И вот именно тогда, люди попытались получить бумагу из древесины, и у них это очень хорошо получилось. 1857год – это год рождения технологии изготовления бумаги из древесины. Если бы только люди, могли заглянуть в будущее и увидеть какой вред принесёт планете эта технология! Казалось бы, какую опасность несёт в себе бумага? Оказалось, что бумага разлагается в земле 1 месяц, картон – 2 месяца.
2.2. Влияние макулатуры на экологию
С каждым годом людей на Земле становится всё больше, а природных ресурсов остаётся всё меньше. Чтобы и дальше пользоваться благами цивилизации, необходимо заниматься сбором, переработкой и использованием вторичного сырья. Самым распространённым видом вторичного сырья является макулатура. Она составляет примерно 2/5 от всех образованных твёрдых бытовых отходов. Использование макулатуры позволяет экономить древесину, которая идёт на изготовление бумаги, а результат этого – сохранение лесов. Подсчитано, что 54 кг газетной бумаги позволяет сохранить одно дерево, а тонна макулатуры заменяет собой четыре кубометра древесины.
Только в одном Китае на производство поздравительных открыток ежегодно вырубается около 10 тысяч деревьев, а сколько таких открыток выпускается по всему миру? Представляете, сколько можно сэкономить деревьев, используя бумагу как вторичное сырьё.
В советские времена заготовка макулатуры проводилась различными способами. Активное участие в этом деле принимали школы, для которых были установлены годовые нормы сбора макулатуры. Активно принимало участие в сборе макулатуры и население. На 2009 год, уровень сбора макулатуры в мире составил 49%, в США 50%, в Европе 59,4%. Самый высокий уровень сбора макулатуры был в Германии и составил 73,6%. По данным на начало 2010 года Европа по-прежнему остается мировым лидером по сбору макулатуры с уровнем в 64,5%. В настоящее время в Казахстане перерабатывают лишь 20% образующейся макулатуры. И это очень мало!
В наше время основными источниками образования макулатуры являются промышленные предприятия, типографии, крупные торговые сети.
Лес можно сберечь, не только охраняя его от вырубания, несанкционированных свалок и пожаров, но и экономно используя его ресурсы и перерабатывая использованное сырьё. Проблема переработки мусора остро стоит во всем мире и периодически обсуждается экологами. Что касается бумажных отходов (макулатуры), то их вторая жизнь позволяет сохранить немалое количество деревьев, а это очень актуально для окружающей нас природной среды, которую чистой и благополучной в данное время назвать нельзя.
Получая из макулатуры такую необходимую всем нам бумагу, люди не только сохраняют леса, но также экономят воду и энергию. А это означает, что сокращается количество вредных отходов и уменьшается общее загрязнение окружающей среды. Если человек вырастает в обществе, которое заботится об окружающей природе, а также осознанно и ответственно относится к экологии, ее проблемам, то можно не сомневаться, что он будет всегда придерживаться соответствующих правил. Переработка макулатуры позволяет уменьшить количество технико-бытовых отходов и сберечь лесные насаждения на планете. Известно, что 1 тонна бумаги, изготовленная из макулатуры, сберегает 17 деревьев, 30000 литров воды, 2000 квт/ч электроэнергии.
2.3. Промышленная переработка макулатуры
Глава государства Н. А. Назарбаев поручил принять меры по своевременной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) в целях сокращения экологических загрязнений. Меня очень удивил тот факт, что с 1 января 2019 г. вступает в силу запрет на захоронение пластмассы, макулатуры, картона и отходов бумаги и стекла. Поэтому встает вопрос об обязательной переработке данных видов отходов. На сегодняшний день в Казахстане работают 130 предприятий, сортирующих и перерабатывающих отходы, и производящих из них более 20 видов продукции. Необходимо увеличивать этот показатель!
В стране работает 18 пунктов сбора макулатуры и пластика. Объёмы сбора небольшие – примерно 200 кг в день. Крупные супермаркеты и магазины бытовой техники сдают сырьё напрямую заводу по переработке макулатуры.
ТОО «Kagazy recycling» – самый крупный игрок на рынке переработки макулатуры в Казахстане. Сюда привозят целые блоки спрессованного картона и бумаги со всей страны. В сутки завод перерабатывает 180 тонн макулатуры.
После сортировки на местах макулатура прессуется, упаковывается в специальные тюки для транспортировки. Затем железной дорогой или автотранспортом она попадает на специальную площадку завода Kagazy Recycling.
На первом производственном этапе сырьё должно пройти предварительную очистку. Ведь даже новая упаковка содержит фрагменты скотча, полиэтилена, клея и пенопласта. На заводе макулатуру ждут огромные ёмкости с ротором и водой. Условно это гигантские миксеры, побывав в которых, бумажные отходы превращаются в сжиженную кашицу. Этот этап ещё называют грубой очисткой, крупные частицы мусора будут удалены, а мелкие, прошедшие через сито размером отверстий 8 миллиметров, ждёт этап тонкой очистки. Там сечение клетки ещё меньше – 0,25 миллиметра. Такой подход позволяет избежать присутствия любых примесей.
На выходе, после первого этапа производства, технологи завода имеют дело только с самым ценным – древесным волокном, основой бумаги и любой картонной продукции.
Волокну стараются максимально продлить жизнь. В среднем основа бумаги можете пережить 5-7 циклов переработки, поэтому макулатура – один из самых популярных видов вторсырья. К тому же технологии давно апробированы.
В жидком состоянии кашица из волокна дальше подвергается воздействию химикатов, в том числе и биоцида. Это вещество активно применяется в медицине и при производстве пищевой продукции. Биоциды – это защита от вредных (в том числе болезнетворных) организмов. Будущие картон и бумага не должны гнить и подвергаться воздействию грибков и плесени.
После нескольких этапов удаления воды волокно попадает под пресс в бумагоделательную машину. Там же происходят сушка и добавление клея. Клей нужен для того, чтобы будущая упаковка была влагостойкой.
В результате технологической цепочки получаются огромные бобины упаковочной бумаги и многослойный картон различной сортности. В следующем цехе из огромных бобин делают коробки, различные виды и типы лотков, самосборные короба, поддоны, обрешётки, прокладки и вкладыши.
Первое, что приходит на ум, когда мы слышим про изделия из макулатуры – это туалетная бумага и картон. Но для макулатуры это не предел. Вот что научились изготавливать из макулатуры: одноразовую посуду, строительные материалы, материалы для изоляции, средства личной гигиены, техническую бумагу, картон, полиграфические изделия, аксессуары для автомобилей, папье-маше для творчества, эковату, мебель.
Как видно, сфер применения макулатуры великое множество. Повторное использование бумаги – это актуальное и дальновидное занятие, помогающее сохранять окружающую среду, развивая экологический подход к предметам потребления.
2.4. Изготовление бумаги из макулатуры в домашних условиях и ее применение
Изучив литературные источник по теме исследования и, посмотрев сайты интернета, я начала свою исследовательскую работу с социологического опроса учащихся (Приложение, рисунок 1-2). Посредством соцопроса мы решили узнать у ребят, что именно им известно о макулатуре. Для этого мы разработали вопросы. Их было три:
1) Что такое макулатура?
2) Участвуете ли Вы в сборе макулатуры?
3) Что производят из макулатуры?
Респондентами выступили учащиеся КГУ «Средняя общеобразовательная школа-комплекс эстетического воспитания №8». В интервьюировании приняли участие 30 учащихся. Анализ интервью, показал, что учащиеся моей школы участвуют в сборе макулатуры, а вот ответить на вопрос: «Что производят из макулатуры?» - ребята не смогли.
Изучив промышленный процесс изготовления бумаги из вторсырья (макулатуры), я решила попробовать сделать бумагу в домашних условиях. Для создания бумаги я подготовила специальный инвентарь, инструменты и материалы: макулатуру, ёмкость для замачивания сырья, блендер, таз для литья бумаги, клей ПВА, рамки с сеткой для изготовления бумажных листов, впитывающие салфетки, материалы для декорирования сырой бумаги (краски, нитки, блестки, конфетти, природные материалы и т. д.)
Производство бумаги в домашних условиях происходило по следующему алгоритму (Приложение, рисунок 3-6):
сначала я мелко нарвала ненужные тетрадные листы;
затем положила их в подготовленную ёмкость и залила горячей водой;
дала постоять 5-6 часов, нагрела на плите 10 минут и добавила клей ПВА, чтобы приготовить картон;
откинула массу на дуршлаг, когда вода стекла, я разложила массу на сетку, сверху прикрыла другим полотенцем и поставила под груз на 24 часа. Полотенце впитывало излишки воды;
аккуратно сняла с сетки получившийся бумажный лист.
В результате у меня получился картон и таким же способом, только без применения клея, я приготовила тонкие листы бумаги, взбив прокипячённую бумагу блендером. Процесс производства бумаги из макулатуры на производстве и дома примерно одинаков, но дома невозможно достичь необходимой равномерности распределения целлюлозной массы. Однако, бумага получилась экологически чистой. Из этой бумаги и картона я приготовила поделки со своим маленьким братом (Приложение, рисунок 7). Сердечки, вырезанные из приготовленного мною картона, я подарила своим одноклассникам и рассказала, как я их изготовила.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы о решении проблемы:
Нужно бережно относиться к бумаге, потому что она пока ещё производится из древесины. Не выбрасывать на свалку, а собирать и сдавать макулатуру, потому что после переработки макулатуры она получает вторую жизнь: из неё изготавливают гигиеническую продукцию, бумагу разных сортов, картон для коробок из-под обуви и других целей, она используется при производстве строительных материалов и т.д. Таким образом, уничтожается меньше деревьев и других ресурсов планеты. Мой проект доказывает, что можно и нужно перерабатывать бросовую бумагу и творчески её использовать.
Мне кажется, что необходимо в младшем звене на уроках художественного труда выделить несколько часов для того, чтобы обучить детей, как изготовить бумагу из макулатуры. На этих же уроках рассказать детям, почему так важно беречь бумагу. Рассказать о гибели деревьев ради бумаги. По моему мнению, было бы здорово, если бы поэты и писатели печатали свои книги только на бумаге, сделанной из макулатуры или других материалов, например, мха, соломы. А вот учебник «Познание мира» можно выпустить из макулатуры, которую собрали сами школьники. Нужно донести до людей мысль о том, что бумагу надо использовать экономно, потому что за каждым листом стоит история живого дерева. Чем больше людей будет знать о беде леса, и задумываться о том, как ему помочь, как спасти лес для себя, для своих детей, тем быстрее будет найден спасительный выход.
Я тоже начала вести просветительскую работу – изготовила маленькие брошюрки, в которых учу людей, как изготовить бумагу из макулатуры и делать поделки, провела классные часы на эту актуальную тему в начальном звене, на которых учащиеся нашей школы с интересом слушали меня.
Учащиеся с интересом разглядывали мою стенгазету под названием «ВТОРАЯ ЖИЗНЬ ДЕРЕВА», решали экологические задачи, которые помогали задуматься о том, сколько деревьев гибнет. Например, каждую секунду в Казахстане вырубается одно дерево, сколько уничтожится деревьев в Казахстане за одну минуту? А сколько за один час? Другой пример задачи: «Ежегодно в Астане выбрасывается и сжигается около 300 тысяч тонн макулатуры, сколько деревьев можно было бы спасти, если известно, что 100 кг макулатуры спасает одно дерево?». Ребята не просто решали предложенные задачи, но задумывались над последствиями изготовления бумаги из древесины и делали выводы.
Заканчивала я свое выступление стихотворением русского поэта, писателя, классика русской литературы Н.А. Некрасова:
Из перерубленной старой берёзы
градом лилися прощальные слёзы
И пропадали одна за другой
данью последней на почве родной
Трупы деревьев недвижно лежали:
сучья ломались, скрипели, трещали.
Невозможно читать это трагическое стихотворение о гибели леса без слёз. Поэтому я ещё раз призываю всех бережно использовать бумагу и перерабатывать макулатуру. Очень надеюсь, что уже скоро люди найдут способ производить бумагу в промышленных масштабах без использования древесины. Так обязательно будет! Я в это верю! Надеюсь, что моя работа принесла пользу лесу. Ведь это и была моя главная задача!
Моя гипотеза подтвердилась! Данный проект учит ответственному и благородному отношению к окружающей среде и природным ресурсам. Привлекает внимание к проблемам экологии и необходимости вторичного использования природных ресурсов. Если мы научимся сдавать накопившийся в быту и на производстве мусор для вторичной переработки, то он вернётся к нам в виде газа для отопления, тканей, бумаги, строительных материалов. Мы внесём вклад в экономию своего семейного бюджета и в экономику государства, а также в ухоженность наших улиц и дворов. Бережливость – это выгодно! Поделки, которые я изготовила своими руками из экологически чистой бумаги, работают! Они, как мне кажется, привлекают внимание людей к проблеме леса. Когда человек берёт в свои руки «СЕРДЦЕ ДЕРЕВА», которое я изготовила из бросовой бумаги, он начинает задумываться и спрашивает себя: «А стоит ли бумага жизни дерева?». Я, думаю, что не стоит! А Вы как думаете?
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Журнал «Бумага и Жизнь».
2. Мао Цзю-бень. Это изобретено в Китае, перевод с Китайского А. Клышко. М: Молодая гвардия, 1959 г.
3. Материалы из Википедии. Макулатура.
4. Рябова И.В. Бумага, упаковка, макулатура научно-методический журнал «Экология», 2008 г. №12, стр. 22-23.
5. Г.Б. Шишкин «Бумага, как эстетический феномен японской культуры». Научные сообщения Государственного музея Востока 2006 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рисунок 1 – Социологический опрос учащихся
Рисунок 2 – Социологический опрос учащихся
Рисунок 3 – Нарезанная макулатура, залитая горячей водой
Рисунок 4 – Кипячение на огне
Рисунок 5 – Удаление излишек воды
Рисунок 6 – Получившийся картон
Рисунок 7 – Использование изготовленной бумаги в творчестве