VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Альтернативная замена пластиковой посуде в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. ВВЕДЕНИЕ
Значение посуды для человека в современном мире велико. Трудно представить картину приема пищи без использования предметов посуды. Однако, научно-технический прогресс, постоянная нехватка времени, стремление сделать жизнь удобной и комфортной привели к тому, что мир заполонила посуда из пластика. Более того, одноразовая пластиковая посуда стала незаменимым атрибутом поездок на дачу, на природу; даже праздник в офисе не проходит без использования такой посуды.
Безусловно, по сравнению с посудой из других материалов – стекла, дерева и др. одноразовая пластиковая посуда имеет ряд преимуществ. Она проста в применении, легкая, отсутствует необходимость дальнейшей мойки и сушки посуды.
Однако, несмотря на перечисленные преимущества, одноразовая пластиковая посуда наносит огромный вред окружающей среде. И сегодня весь мир обеспокоен тем, что может послужить заменой пластиковой посуде.
Актуальность
Поиск биоразлагаемого состава для создания альтернативной замены одноразовой пластиковой посуды позволит решить проблему с утилизацией использованной посуды. Такая посуда будет утилизироваться самостоятельно и за короткий промежуток времени, не нанося вреда окружающей среде. Это даст возможность очищения планеты от пластиковых отходов, а также сократит исчерпание нефти, которая является сырьем для изготовления пластиковой посуды.
Постановка проблемы: использование пластиковой посуды наносит вред окружающей среде и здоровью человека
Цель: формирование представления об альтернативной замене пластиковой посуде в домашних условиях
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. изучить в литературных источниках вопрос об истории создания посуды из пластика;
2. выявить влияние пластиковой посуды на окружающую среду и здоровье человека;
3. создать альтернативную замену пластиковой посуде в домашних условиях и показать ее практическое применение.
Гипотеза: изготовление экопосуды с биоразлагаемым составом и ее применение позволит сократить пагубное влияние на окружающую среду и здоровье человека.
Методы исследования: теоретические: анализ и синтез литературных источников и ресурсов сети интернет; эмпирические: наблюдение, эксперимент
Формулировка идеи решения проблемы: замена пластиковой посуды альтернативной позволит уменьшить отходы от выбросов использованной посуды и не нанесет вреда здоровью человека.
Обзор используемой литературы и источников.
Для написания научно-исследовательской работы был использован разнообразный теоретический материал: научно-методическая литература, статьи экологических журналов, а также возможности сети ннтернет.
2.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Из истории создания пластиковой посуды
Принято считать, что история возникновения одноразовой посуды началась более 100 лет назад, когда один американский студент Хью Мур придумал одноразовую кружку из картона, свернутого конусом. Сподвигла его на эту идею грязная и плохо вымытая, не гигиеничная посуда в местах общественного питания, посещаемых им. О своей идее и недовольстве он написал статью, которая вызвала сильный резонанс среди публики того времени. Эта смелость очень понравилась предпринимателю Лоуренсу Луэллену, который ухватился за идею и усовершенствовал конструкцию кружки. Так он стал первым предпринимателем, продающим одноразовую посуду.
Спустя несколько десятков лет стали производить одноразовые тарелки, ложки, стаканчики для напитков. Довольно быстро производители осознали относительную непрактичность использования картона для одноразовой посуды. Если для тарелок и стаканов материал подходил, то пользоваться картонными вилками и ложками было практически невозможно. Технология производства продолжала оттачиваться. Параллельно в этот же период времени с научной точки зрения идею прорабатывал известный американский доктор Э. Дэвидсон. Так, со стремительным развитием промышленности и разработкой новых технологий, путем внедрения в производство различных видов пластмассы стала изготавливаться пластиковая посуда.
Основным материалом, используемым для изготовления одноразовой посуды, стал полипропилен, обладающий хорошей стойкостью к повышенным температурам. То есть, для горячих блюд применяются, в основном, одноразовые тарелки из полипропилена. Наряду с ним используется полистирол, обладающий высокими прочностными характеристиками. Он позволяет сохранять первоначальный эстетичный вид посуды и препятствует ее растрескиванию.
Сначала бизнес предпринимателей по производству пластиковой посуды сложно было назвать успешным. Однако после резонансного обсуждения насущной проблемы американское общество поддержало идею и стало более лояльно относиться к появившимся одноразовым стаканчикам в аппаратах по продаже воды и общественных местах. Такие чашки стали носить название «safecup».
Сегодня пластиковую посуду используют повсюду: на выездных мероприятиях, пикниках, в путешествиях и турпоходах.
Одним из плюсов использования одноразовой пластиковой посуды является отсутствие необходимости ее дальнейшей мойки и сушки. Летом одноразовая посуда особенно популярна вследствие своей прочности и эстетичности. Тем более, когда большое количество людей собирается провести свои выходные на выезде, на открытой веранде кафе или в парках развлечения, одноразовая пластиковая посуда и приборы придутся как нельзя кстати. Их легко будет удержать в руках, не создавая дискомфорта себе и окружающим. После окончания гуляний, ее не жалко выбросить в мусорный бак, так как купить аналогичную посуду для следующего раза не составит огромного труда. А чувство радости, комфорта и отдыха, полученные от выходного дня, не испортится остатком грязных тарелок и проблемой долгого мытья использованной посуды.
2.2. Влияние пластика на окружающую среду и здоровье человека
Пластик, из которого делается значительная часть современной посуды (в основном дешёвой и одноразовой), представляет собой огромную угрозу для экобаланса планеты, поскольку для его разложения требуются даже не годы, а тысячелетия. Экологи называют пластик болезнью Земли.
Пластиковые отходы в небольших количествах перерабатываются, большая же часть накапливается в виде не разлагаемых остатков.
Сколько пластика «планета» выбрасывает в год? Сейчас это число таково: ежегодно в Мировой океан попадает около 8 млн. тонн пластика, это 85 процентов всего мусора в Мировом океане. В отчете за 2018 год, основанном на аэрофотосъемке и обследовании воды на этом участке, было установлено, что более 99,9% данного пластика составляют контейнеры, бутылки, крышки, упаковочные ленты, веревки и рыболовные сети.
Согласно данным Еврокомиссии, в год в Европе в среднем на одного жителя приходится 31,1 кг пластиковых отходов, в Германии – 37,4 кг. В среднем в ЕС около трети пластикового мусора подлежит вторичной переработке, остальные отходы экспортируются.
Кроме загрязнения планеты непосредственно пластиковыми отходами, негативным образом сказывается на окружающей среде и само производство пластика. Ядовитые химикаты, содержащиеся в пластмассе, попадают в продукты питания, напитки, океанические и грунтовые воды.
Но есть и другой нюанс! Если кто не знает, под воздействием соли и солнца пластик распадается на мелкие частицы, называемые микропластиком. Это все тот же пластик, только в гораздо более опасной форме. В организмах жителей ряда европейских и азиатских регионов уже были найдены мельчайшие частицы пластика от упаковок для еды, пластиковых стаканчиков, одноразовых столовых приборов и бутылок. Его не только едят рыбы, птицы и млекопитающие, он еще и легко переносится по воздуху и оседает вместе с осадками – дождем и снегом. Ученые подсчитали, что человек ежегодно съедает до 121 тысячи частиц микропластика. А жители крупных городов и того больше. Кроме еды и воды, люди вдыхают эти частички с пылью. Но микропластик «атакует» не только мегаполисы. Его нашли в девственно-чистых льдах Арктики и на горных ледниках, куда он также попал вместе с осадками.
Да, мы не только едим, пьем и вдыхаем микропластик, даже будучи где-нибудь в отпуске в горах. Мы получаем его в свой организм вместе с одноразовой посудой. Те дешевые пластиковые тарелки и приборы, которые мы постоянно получаем в супермаркетах, на фудкортах и в доставке еды, сделаны из полистирола. При производстве полистирола и поликарбоната используют отвердитель – бисфенол А. Даже небольшое количество этого вещества в организме провоцирует развитие сердечно-сосудистых заболеваний, разрушает печень, а также может стать причиной возникновения диабета, психических расстройств и рака. Для детей он опасен возможной астмой, аллергией и другими заболеваниями дыхательных путей. Еще одно вещество в составе полистирола – меламин. Его «употребление» может привести к мочекаменной болезни. То есть полистирол вообще не должен использоваться в качестве пищевой упаковки. Но нам продают посуду из него, в которой многие разогревают еду, закрывают пластиковыми крышечками стаканы с горячим кофе и выдают на фудкортах вилки все с той же маркировкой «PS (6)».
Американские ученые утверждают: 80% обнаруженных в организме человека «пластиковых» веществ попадают туда по большей части из посуды.
С момента производства первой пластиковой посуды прошло более ста лет, а она продолжает оставаться крайне популярным, востребованным и даже незаменимым товаром. Для пикников, выездных мероприятий и прочих целей альтернативы легкой, дешевой и практичной посуде из пластика по-прежнему нет.
Сегодня учёные и экологи всего мира бьют тревогу и призывают к тому, что прошло время переходить от пластика к биоразлагаемым альтернативам.
Кардинально к решению сложившейся ситуации подошел Европарламент, который на заседании 27 марта 2019 года одобрил введение с 2021 года полного запрета на использование одноразовой пластиковой посуды (тарелок, вилок, ножей, соломинок, контейнеров для еды), а также тонких пластиковых пакетов, ватных палочек и пластиковых палочек для воздушных шаров.
В свете решения Европарламента о запрете пластиковой посуды возникает вопрос её замены. Но чем же ее заменить? Эта проблема очень актуальна, ибо заменить лёгкий и прочный пластик не так просто. Но возможно. И я предлагаю свое решение данной проблемы.
2.3. Изготовление биоразлагаемой экопосуды в домашних условиях
Я уже повествовала о том, какую опасность для здоровья человека и состояния окружающей среды несет использование посуды из пластика. Экологи всего мира бьют тревогу и разрабатывают все новые способы, как сделать так, чтобы расходный материал для производства стал экологичнее. Я тоже не могла остаться в стороне от такой серьезной проблемы и решила изготовить «свою» посуду, альтернативную пластиковой.
Готовя данный проект, я изучала много информации по изготовлению экологической посуды, и искала наиболее подходящие биоразлагаемые компоненты. Свой выбор я остановила на изготовлении посуды из теста и яблочного пюре.
Для изготовления посуды из теста мне понадобились – яйца, подсолнечное масло, соль, немного какао, мука, вода.
Рисунок 1 – Ингредиенты для изготовления биоразлагаемой экопосуды
Из вышеперечисленных компонентов я замесила крутое тесто, обернула его в пищевую пленку и поместила на 30 минут в холодильник для лучшего скрепления всех составляющих. Для начала соль я растворила в воде, а затем добавила столько муки, сколько нужно для крутого теста, а также добавила по столовой ложке какао (чтобы придать красивый «загар» тесту), крахмал (он придал тесту эластичность и прочность), растительное масло и яйца (скрепляют ингредиенты, способствует влагонепроницаемости).
Рисунок 2 – Готовое тесто
Для того чтобы изготовить посуду из приготовленного теста, мне нужно было придать ему форму. Я решила сделать стаканы. Для этого я раскатала тесто при помощи скалки в пласт.
Рисунок 3 – Раскатывание теста в пласт
Как показал опыт, оптимальная толщина теста – 4-6 мм. Слишком толстая основа при большой температуре долго сохла, а тонкая – растрескивалась.
Я начала придавать форму раскатанному тесту, здесь мне помог обычный стеклянный стакан.
Рисунок 4-5 – Придание формы стаканам из теста
Далее «сформированные» стаканы я отправила в духовку для того чтобы придать им прочность. Сушила при минимальной температуре и приоткрытой дверце. Для придания большей прочности, сушку я проводила в несколько этапов в течение нескольких часов.
Рисунок 6 – Сушка стаканов в духовке
По истечении времени вот что у меня получилось.
Рисунок 7 – Готовые стаканы
Далее изготовленные стаканы прошли «экзамен» на прочность и влагонепроницаемость. Я залила в один – воду комнатной температуры, в другой – холодный сок, в третий – горячий чай. И стала вести наблюдение. Дольше всего в стаканах продержался сок и вода. Стакан с горячим чаем не давал течь 20 минут. Однако этого времени хватает, чтобы, не спеша, насладиться чаем из сделанного стакана. Когда напитки были выпиты, стаканы были съедены. Как бы смешно это не звучало.
Далее я приступила к изготовлению стаканов из яблочного пюре. Для их изготовления я определила следующие ингредиенты – два яблока, сахар, агар-агар, яйцо.
Рисунок 8 – Ингредиенты для изготовления стаканов из яблочного пюре
Все перечисленные ингредиенты я смешала, пробила в блендере для однородной массы.
Рисунок 9 – Готовая масса для изготовления стаканов
Далее тем же способом, что и в стаканах из теста, необходимо было придать форму стаканам. Для придания формы я использовала все те же стеклянные стаканы и при помощи кисточки наносила на них яблочную массу и отправляла в духовку на 130 градусов. Для придания стаканам большей прочности и влагонепроницаемости яблочное пюре наносилось послойно и снова отправлялось в духовку.
Рисунок 10 – Придание формы стаканам
Рисунок 11 – Сушка стаканов
В общей сложности для сушки стаканов из яблочного пюре ушло 6 часов. И вот что в итоге у меня получилось.
Рисунок 12 – Готовые стаканы
Далее изготовленные стаканы также прошли испытание на прочность и влагонепроницаемость. Я залила в изготовленные стаканы горячий кофе. В один – с молоком, в другой – без. И стала вести наблюдение. Стакан, в котором был кофе без молока, простоял около 30 мин и дал течь; стакан, в который был налит с кофе с молоком, продержался дольше: 40 минут и тоже протек. Однако этого времени вполне достаточно, чтобы, не спеша, насладиться напитками.
Подводя итог выше изложенному, можно сделать следующий вывод: изготовленные мною стаканы из теста и из яблочного пюре, по своим свойствам, вполне заменили пластиковые стаканы. Однако в отличие от пластиковых стаканов, изготовленные мною стаканы безвредны, сделаны из знакомых биоразлагаемых ингредиентов. Более того, они не наносят вреда окружающей среде – их можно съесть или даже если их утилизовать как отход, то они быстро разлагаются.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы о решении проблемы:
Я считаю, что запрет на производство и потребление бытового одноразового пластика – это очень своевременная мера, но ее одной недостаточно. Особенно учитывая тот факт, что пока что данный запрет планируют ввести только в Европе, в то время как более густо населенные азиатские страны таких мер принимать пока не намерены.
В моей стране, Республике Казахстан, по-прежнему объемы производства и потребления одноразовой посуды из пластика увеличиваются.
Хорошо бы, чтобы защита окружающей среды от увеличения количества пластикового мусора была урегулирована на государственном уровне, а использование биоразлагаемых материалов всячески поощрялось и пропагандировалось.
Изготовленная мною посуда в домашних условиях из предложенных биоразлагаемых компонентов, несомненно, лучше посуды, изготовленной из пластика. Она сделана из натуральных продуктов. Не наносит ущерба окружающей среде и здоровью человека.
Моя гипотеза подтвердилась! Данный проект учит ответственному и бережливому отношению к человеку, окружающей среде и природным ресурсам.
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Петросян, В. Мы то, чем мы едим // Здоровье, 2013. – № 10. – С. 108-111.
2. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: учебник для Вузов / В.Ф. Протасов. М.: Финансы и статистика. – 688 с.
3. Елдышев Ю.Н. Мир против пластиковых пакетов / Ю.Н. Елдышев. Экология и жизнь – №7.
4. Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С., Гигиена и основы экологии человека. М.: Академия, 2006
5. Сдобникова О.А. Биоразлагаемая упаковка-путь к улучшению экологии / Н.А. Савченко, Д.А. Грибкова, Ю.В. Фролова, А.В. Федотова // Переработка молока. № 1, 2010.