Переработка полиэтиленовых пакетов

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Государственное бюджетное общеобразовательные учреждение города

Москвы «Школа №444»

Практическая работа

Переработка полиэтиленовых пакетов

Выполнил: Дмитрий Владимирович Ярочкин

Научный руководитель:

Анна Витальевна Мальцева

Москва 2018



Содержание

Аннотация

Введение

Обзор литературы

Материалы и методы

Анализ полученных результатов

Выводы

Список литературы

Приложения



Аннотация

В данной работе отражена проблема накопления мусора, а в частности полиэтиленовых пакетов, что ведет к загрязнению окружающей среды. На сегодняшний день в России, полиэтиленовые пакеты оказываются на мусорных полигонах, где процесс их естественного разложения длится более 200 лет. Кроме того, производители биоразлагаемых пакетов утверждают, что специальные добавки в оксобиоразлагаемых пакетах способны ускорить этот процесс до 2-3 лет. Целью моего исследования является:

1) смоделировать процесс естественного разложения оксобиоразлагаемых пакетов, оценить затрачиваемое на это время;

2) оценить возможность и эффективность использования личинок восковой моли для переработки полиэтиленовых пакетов.

Результатами моей работы стали выводы:

1. Переработка биоразлагаемых пакетов методом компостирования нецелесообразна, поскольку это очень длительный процесс и не происходит разложение до полностью безопасных продуктов;

2. Использование личинок восковой моли возможно и эффективно.



Введение

Проблема. Человечеству пора задуматься о правильной переработке мусора, в особенности пластика, срок разложения которого в естественных условиях достигает 500 лет.

Актуальность. Каждый из нас производит за свою жизнь отходов примерно в 600 раз больше своего собственного веса. Мусор накапливается и загрязняет окружающую среду, в том числе и мировой океан. Чтобы собрать его, потребуется 79 тысяч лет. К 2050-му его станет больше, чем рыбы.

Практическая значимость исследования. Внедрение новых методов переработки полиэтиленовых пакетов позволит бережно относиться к окружающей среде и природным ресурсам.

Предмет исследования - полиэтиленовые пакеты и способы их переработки.

Цель: 1) смоделировать процесс разложения биоразлагаемых пакетов в естественной среде;

2) доказать возможность и эффективность переработки полиэтиленовых пакетов с помощью личинок восковой моли.

Задачи:

1) провести анализ важности проблемы накопления мусора на планете;

2) определить самые опасные компоненты мусора;

3) проанализировать виды полиэтиленовых пакетов;

4) описать способы переработки пакетов;

5) собрать образцы и оборудование для исследования;

6) описать методику проведения исследования;

7) провести опыт (наблюдение и эксперимент)

8) описать полученные результаты



Обзор литературы

Когда-то был каменный век, затем - бронзовый, а сейчас - пластиковый. Каждый год люди производят около 300 миллионов тонн пластика, и его частицы попадают в реки, канализацию и рано или поздно - в океан. Вода, солнце и камни измельчают пластик. Пластик убивает рыб и животных и отравляет всю пищевую цепочку: человек ест рыбу, которая ест планктон, который ест пластик. Океанский пластик весит как тысяча Эйфелевых башен. Чтобы собрать его потребуется 79 тысяч лет. К 2020 году на поверхности мирового океана будет 7,25 миллиона тонн пластика. К 2050-му его станет больше, чем рыбы. Весь мусор в России занимает около 4 млн га, что сопоставимо с площадью Швейцарии или Голландии. Каждый год эта площадь возрастает на 10%, что сопоставимо с суммарной площадью двух столиц России.

Для разложения различного мусора в природе требуется определенное, зачастую очень длительное время. Полиэтиленовые пакеты составляют 7-9% всего производимого людьми мусора и представляют собой серьезную проблему для окружающей среды, так как очень медленно разлагаются в естественных условиях. В год в мире используется около 4 трл. пакетов. Обычные полиэтиленовые пакеты разлагаются в природе до 200 лет. Первые пластиковые пакеты появились в супермаркетах в 1977 году, т.е. тот самый первый пакет исчернет в 2177 году. Пакеты из биоразлагаемого полиэтилена разлагаются за 1,5-3 года под действием кислорода, воды и света.

Но так ли полезно использовать биоразлагаемые пакеты?

Существует следующие основные виды биопакетов:

1. Гидробиоразлагаемые пакеты - наиболее распространенными видами являются пакеты из смеси крахмала и полиэфира, а также пакеты из полиактила. Пакеты, созданные из крахмала непрочны. Максимальный вес ноши не должен превышать одного килограмма. Полимер полилактид синтезируют из растительного сырья - сахарного тростника или кукурузы. По прочности они не уступают обыкновенным полиэтиленовым пакетам, но разлагаются при этом гораздо быстрее.

Для этого необходимы особенные условия - повышенные влажность и температура, что возможно лишь при промышленном (или же бытовом) компостировании. Делают их из пищевых сортов культурных растений, на выращивание которых уходит много природных ресурсов, а используются такие пакеты однократно. Стоят они довольно дорого.

Так, стоимость одного пакета из крахмала составляет около 50 рублей, причем один пакет нельзя использовать более 10 дней и нельзя выбрасывать горячие отходы, например пакетики из под чая, ввиду их малой прочности пакеты рассчитаны на малый объем мусора. Таким образом, эти пакеты не нашли широкого применения.

К этой же группе можно отнести появившиеся совсем недавно в Индии биоразлагаемые пакеты на основе корня маниоки, в состав которых входят только природные растительные компоненты, поэтому такой материал быстро разлагается в природе. Рецептура материала включает 12 компонентов, является ноу-хау владельца, однако известно, что в качестве сырья используются маниока, картофель, кукуруза. В процессе изготовления применяется растительные и цветочные масла, бананы, отходы сельского хозяйства местных ферм. Новая упаковка разлагается в природной среде в течение шести месяцев. Мокрый пакет распадется за сутки, а кипящая вода растворит изделие за 15 секунд.

При утилизации продукции из биопластика не выделяется вредных веществ. Даже съеденный насекомыми или птицами пакет из такого материала не нанесет им никакого вреда.

В Индии открыт первый завод по производству биопластика. Стоимость изделия всего на 35% выше традиционной упаковки. Объем ежемесячных поставок продукции составляет 3000 пакетов. Но маниока в тропических странах является одним из основных продуктов питания, поэтому вряд ли это растение сможет удовлетворить потребность всего человечества в полиэтиленовых пакетов, поскольку на выращивание компонентов также требуется несопоставимо большие затраты природных ресурсов.

2. Оксобиоразлагаемые пакеты - это пластиковые пакеты, поверхность которых покрыта специальным раствором, ускоряющим процесс разложения. По внешнему виду они не отличаются от обычных. На первом этапе под воздействием света и кислорода изделие из этого вида пластика распадается на более мелкие фрагменты, а на втором этапе должно произойти окончательное расщепление пластиковых частиц микроорганизмами. Но, как показывают европейские исследования, лишь небольшой процент данного полимера разлагается до диоксида углерода.

В результате, маленькие частицы пластика свободно мигрируют в окружающей среде, проникая в почву, воду и могут легко оказаться в организме человека. В результате такое разложение лишь усугубляет экологическую ситуацию и наносит вред, возможно, даже больший, чем обыкновенные полиэтиленовые пакеты.

Поэтому называть данный вид пластика безопасной альтернативой в корне неправильно. При этом благодаря своей прочности и небольшой разнице в цене именно оксобиоразлагаемые пакеты пользуются большим спросом среди потребителей и продаются в большинстве российских супермаркетов. Но что делать с ними после использования?

В итоге пакеты из оксопластика оказываются на свалках вместе со всем остальным мусором. 3. Бумажные пакеты - можно было бы их делать из вторсырья, но в России нет такого количества макулатуры. А вырубать леса для производства одноразовых бумажных пакетов - идея совсем абсурдная и недопустимая. полиэтиленовый оксобиоразлагаемый пакет биопластик

Система раздельного сбора макулатуры в России пока недостаточно развита, поэтому полная замена пластиковых пакетов бумажными - сомнительна. Например, в Евросоюзе имеется общедоступная система раздельного сбора, и переработка отходов составляет порядка 40%, что довольно хороший показатель. Но даже в этом случае удается собрать и отправить на переработку не более 7% пакетов.

В целом, очень сложно их перерабатывать и опять же это не является системным решением проблемы пластикового загрязнения планеты.

Что же можно сделать с обычными небиоразлагаемыми пакетами? Ученые установили, что гусеницы большой восковой моли способны разлагать полиэтиленовые пакеты. Открытие было сделано практически случайно. Биолог Федерика Берточчини, увлекающаяся пчеловодством, обнаружила в пчелиных ульях личинки большой восковой моли -- бабочки-вредителя. Она собрала гусениц в полиэтиленовый пакет, но спустя какое-то время обнаружила, что он прогрызен насквозь, а гусеницы расползлись по ее дому. Как впоследствии выяснилось, в результате эксперимента, через 40 минут гусеницы прогрызают первые отверстия, а спустя 12 часов съедают уже 92 миллиграмм полиэтилена. Следующие эксперименты показали, что гусеницы способны полностью переваривать полиэтилен.

Разложения полиэтилена удалось добиться, поместив на его поверхность и раздавленных гусениц. Это заставило ученых предположить, что подобное действие вызывает некий особый фермент, вырабатываемый либо железами гусениц, либо бактериями-симбионтами в их пищеварительной системе.

Гусеницы этого вида моли питаются воском, что, по предположению исследователей, и помогло им выработать способность перерабатывать полиэтилен. Таким образом, сейчас перед учеными стоит задача выделить это вещество.

Кроме этого, японским ученым удалось выделить почвенную бактерию Ideonella sakaiensis, которая способна жить на стопроцентной "диете" из пластика и разлагать его молекулы на воду и углекислый газ. Процесс разложения пластика протекает достаточно медленно, на это требуется около 6 недель. Сейчас проводятся исследования по выделению необходимого фермента, содержащегося в этих бактериях.

Также Тайваньские ученые разработали передвижную станцию, работающую на солнечной энергии, которая производит тротуарные плитки из мусора.

Материалы и методы

Свою практическую работу я разделил на 2 этапа:

1. Я решил изучить, правда ли биоразлагаемые пакеты разрушаются?

2. Действительно ли личинки восковой моли питаются полиэтиленовыми пакетами.

Этап 1. Для начала я взял три вида биоразлагаемых и три вида обычных мешков для мусора разных фирм производителей, которые мне удалось найти в магазине «Ашан».



Биоразлагаемые пакеты:

1. CELESTA (период распада 2 года) с оксобиодобавками

2. GRIFON (период распада 3 года) - вид добавки производителем не указан

3. Фрекен Бок (период распада 3 года) -вид добавки производителем не указан

Обычные пакеты:

4. ECONTA

5. Фрекен Бок

6. FRESH

Предварительно я рассмотрел пакеты под микроскопом Levenguk.



Увеличение в 64 раза	Увеличение в 160 раз	Увеличение в 640 раз

По структуре разные пакеты практически не отличались, в том числе обычные и биоразлагаемые.

Исследование было начато летом, 1 июня. Далее я поместил образцы пакетов в две 5 литровые пластиковые емкости с компостом, в одну из которых были добавлены дрожжи. В емкостях предварительно были сделаны отверстия для лучшего проникновения воздуха. В литературе я нашел информацию, что дрожжи способны ускорять процесс разложения. Таким образом, я создал необходимые условия для разложения, а именно обеспечил доступ воздуха, света и различных микроорганизмов.

Этап 2. Мне удалось раздобыть личинок восковой моли (см. видео 1. в приложении). Они паразитируют в пчелиных ульях, пик их размножения приходится на июль месяц, когда достигается температура воздуха около 30 градусов. Пчеловодам они доставляют массу проблем, уничтожая пчелиные соты, поэтому они активно борются с ними. Из интернет- источников я узнал, что они едят полиэтиленовые пакеты. Личинок восковой моли я поместил в прозрачный пластиковый контейнер, где предварительно сделал отверстия для проникновения воздуха, затем положил кусочки обычных полиэтиленовых пакетов. Личинки активно двигались, и спустя 3 суток они сначала сплели общий кокон вместе с пакетами, а затем и каждая личинка также оказалась в коконе.

Анализ полученных результатов

Этап 1. Я изучал образцы через один, через 3 и 6 месяцев, но никаких признаков разложения я не обнаружил, их структура, в том числе и при изучении под микроскопом, не изменилась. Единственное, что изменилось, это окраска, пакеты стали все одного прозрачно-серого цвета, и я решил оставить их здесь на более длительное время и понаблюдать за изменениями спустя 1, 2 и 3 года.



Этап 2. В емкость с личинками я поместил кусочки полиэтиленовых пакетов, и через 40 мин появились первые отверстия, примерно через сутки личинки образовали кокон и еще примерно через неделю превратились в бабочек. Когда я выпустил бабочек, то увидел, что кусочки приобрели множество отверстий, и общее количество полиэтиленовых пакетов уменьшилось практически вдвое.

Личинки моли	Через 3 суток	Через 10 дней

Таким образом, личинки восковой моли действительно способны поедать полиэтиленовые пакеты.



Выводы

Переработка полиэтиленовых пакетов методом компостирования нецелесообразна, потому что:

1. Для их производства требуется огромное количество природных ресурсов.

2. Необходима сортировка и раздельный вывоз мусора, что в России не делается.

3. Не происходит разложения до полностью безопасных продуктов (только на мелкие частицы, которые опасны для окружающей среды).

4. В опыте в течение 6 месяцев разложение даже не началось… Произойдет ли это через 2 года, как это обещают производители пакетов?

Использование личинок восковой моли для утилизации полиэтиленовых пакетов возможно и эффективно, потому что:

1. Личинки восковой моли действительно способны прогрызать полиэтиленовые пакеты.

2. Первые отверстия на пакетах появляются уже через 40 мин.

3. За 12 ч одна гусеница «съедает» около 92 мг полиэтилена (один пакет весит около 2-5 грамм). За 2-5 суток одна гусеница съедает целы полиэтиленовый пакет. Учитывая жизненный цикл восковой моли это довольно быстрый процесс по сравнению с естественными условиями разложения.

4. Для использования этого метода утилизации необходим контейнер с отверстиями для попадания воздуха, использованные рамки улей, температура воздуха около 30 градусов.

Философия безотходного образа жизни - это философия, в которой каждый этап производства и использования рассматривается с точки зрения оптимизации отходов. Вещи изготавливают, чтобы их использовать, ремонтировать, и, наконец, перерабатывать. Пластик можно и нужно перерабатывать, но для этого необходимо наше желание, желание сохранить планету от экологической катастрофы.

Простые правила, чтобы изменить мир к лучшему:

1. Необходим раздельный сбор мусора, чтобы в последующем он был переработан (пищевые отходы, пластик, бумага, стекло, металл, батарейки, люминесцентные лампы и т.д.)

2. Больше никаких одноразовых стаканов, ложек, вилок, бутылок, пакетов.

3. Собирай макулатуру и отдавай ее в переработку.

4. Используй естественное освещение, когда это возможно.

5. Покупая что-то, задумайся о том, что ждет эту вещь когда она нам надоест. Как долго она потом пробудет на свалке?

6. Пользуйся многоразовыми сумками для покупок.

7. Хорошо учись, и когда вырастешь, придумай новые эффективные методы борьбы с мусором на нашей планете.



Используемая литература

1. Файви Э. Мусорная революция: свалка о двух концах.- М.: Пешком в историю, 2017 г.

Интернет-источники:

2. https://russian.rt.com/science/article/384132-lichinki-voskovoi-moli-rasscheplyayut-polietilen

3. https://cmtscience.ru/article/lichinki-bol-shoy-voskovoy-moli-pozhirayut-plastik

4. https://s-t-o-l.com/gosudarstvo-i-chelovek/est-li-smysl-sortirovat-musor-i-kak-vybrasyvat-tehniku-plastikovye-butylki-i-batarejki/

Ссылки для просмотра видео

5. https://drive.google.com/open?id=1B9mgR5Nqmb3XVQ2E9zK7XxBqE_ZUk3KI

6. https://drive.google.com/file/d/1O7ixt6SeZoyXRWD0y5KfuhcOwXRKZOxE/view?usp=sharing

Размещено на Allbest.ru

...