Учителю
Исследовательская работа ' Может ли пластмасса быть экологически чистой?'

Исследовательская работа ' Может ли пластмасса быть экологически чистой?'

Автор публикации: Вечерняя Л.И.

Дата публикации: 20.10.2015

Краткое описание:

предварительный просмотр материала

« МОЖЕТ ЛИ ПЛАСТМАССА БЫТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ?»

Научно- исследовательский проект

Выполнен учащейся

9б класса МАОУ СОШ №2

муниципального образования

город Усть-Лабинск

Черсковой

Анастасией Александровной

Научный руководитель:

учитель биологии

МАОУ СОШ №2

Вечерняя Людмила Ивановна

Усть-Лабинск 2015

Mожет ли пластмасса быть экологически чистой?

1.Аннотация.

Тема применения экологически чистых материалов является весьма актуальной в наши

дни. В работе изложены способы получения экологически чистого пластмасса.

Цели:

Узнать, можно ли создать экологически чистые пластмассы в домашних условиях..
Узнать, как они поведут себя в почве.
Убедиться, что предложенная мною технология, безвредна для экологии окружающей среды

Задачи:

Изготовить пластмасс в домашних условиях
Получить из него изделия в виде пуговиц.
Проверить их действие в почве.

2.План исследований:

Можно ли изготовить экологически чистую пластмассу в домашних условиях?

Гипотеза:

Можно изготовить экологически чистую пластмассу в домашних условиях.

1.Поиск материала о биоразлагаемых пластмассах в интернете и в библиотеке

2.Практическая работа.
3.Наблюдение.
4.Анализ полученных результатов.

Актуальность:.

« Мы стали цивилизацией одноразовой посуды» Жак-Ив Кусто

Более сорока лет назад человечество изобрело пластиковый материал.. В наши дни ежегодно производятся и выбрасываются миллионы тонн изделий из пластика.. И с каждым годом отходы из пластика растут на 20%. Проблема мусора, его утилизации, хранения и переработки стоит чрезвычайно остро... Огромное количество мусора в зонах отдыха человека заставило меня задуматься над вопросом, можно ли создать экологически чистый пластик?

3.Оглавление.

1.Аннотация………………………………….. 1 стр.

2. План исследования………………………..2 стр.

3.Оглавление………………………………….3 стр.

4..Основная часть……………………………...4-9стр.

4.1 Введение

4.2 Осторожно пластмасса !

4.3 Биоразлагаемая пластмасса.

4.4 Применение пластмассы из галалита в производстве.

5. Практическая часть………………………...10-17стр.

6.Заключение ………………………………….18стр.

7.Выводы…………………………………… …19стр.

8. Список литературы…………………………20стр.

9.Приложение…………………………………21-29стр.

4.Основная часть.

4.1 Введение.

Одной из самых серьезных проблем охраны окружающей среды на сегодня является борьба с пластиковыми отходами. Действительно, ежегодно на нашей планете в утиль отправляется 2,5 миллиона тонн пластиковых бутылок на основе такого вещества, как полиэтилентерефталат (ПЭТ). И, что самое главное, до сих пор совершенно непонятно, что делать с такими отходами ведь чудодейственный микроорганизм, который мог бы уничтожить весь этот мусор с выделением тепловой энергии, ученые пока что не могут вывести. Ну, а просто сжигать такой пластик достаточно опасно, поскольку при его горении в атмосферу выделяются чрезвычайно токсичные вещества . Я узнала, что ученые многих стран работают над созданием новых биоразлагаемых пластмасс.
Их основу будут составлять природные материалы, которые при попадании в почву будут превращаться в удобрение для растений. Меня очень заинтересовала данная тема, и я поставила перед собой следующие

Цели:

1.Узнать, можно ли создать экологически чистые пластмассы в домашних условиях..

2.Убедиться, что предложенная мною технология, безвредна для экологии окружающей среды.

Задачи:

1.Получить пластмассу в домашних условиях

2.Изготовить из неге изделия в виде пуговиц. и тарелок

3.Исследовать поведение домашней пластмассы в почве.

4.Провести анализ полученного материала.

4.2Осторожно пластмасс. Оглянитесь вокруг в своём рабочем кабинете, на кухне или в спальне, пластмасса окружает нас всюду. Упаковка наших продуктов питания, одежда, компьютеры, мобильные телефоны, канцелярские принадлежности и даже игрушки

ребенка - ВСЁ это сделано из пластмассы! В повседневной жизни мы даже не задумываемся, как влияют эти пластмассовые изделия на наше здоровье, здоровье наших детей и состояние окружающей среды.
Некоторые виды пластмасс несут прямую угрозу нашему здоровью. Так при производстве поликарбоната, из которого сделана некоторая наша посуда, используется Бисфенол А, который, согласно исследователям западных учёных, вызывает гормональные нарушения, что в итоге ведёт к ожирению, бесплодию, раннему половому созреванию, значительно увеличивает вероятность развития онкологических заболеваний. На некоторых пластмассовых изделиях можно увидеть треугольник, стенки которого образуют стрелки. В центре такого треугольника размещается цифра. Это обозначение делит все пластмассы на семь групп, чтобы облегчить процесс дальнейшей переработки.
В быту по этому значку можно определить для каких целей можно использовать пластмассовое изделие, а в каких случаях вообще отказаться от использования этого изделия

В бутылки, изготовленные из полиэтилентерефталата, разливают различные прохладительные напитки (соки, воды), подсолнечное масло, кетчупы, майонез, косметические средства.
Достоинства пластмассы: дешевизна, прочность, безопасность.
Недостатки пластмассы: низкие барьерные свойства (в бутылку легко проникают ультрафиолет и кислород; углекислый газ, содержащийся в прохладительных напитках, также относительно легко просачивается сквозь стенки).
Опасность для здоровья и окружающей среды: Официально считается, что полиэтилентерефталатовые бутылки безопасны для здоровья. Тем не менее, врачи не рекомендуют многократно использовать бутылки, потому что в быту их сложно промыть достаточно чисто, «избавившись» от всех микроорганизмов.

Из полиэтилена высокой плотности изготовляются флаконы для шампуней, косметических и моющих средств, канистры для моторных масел, одноразовая посуда,

контейнеры и ёмкости для пищевых продуктов, контейнеры для заморозки продуктов, игрушки, различные колпачки, крышки для бутылок и флаконов, прочные хозяйственные

сумки, фасовочные пакеты и ящики.
Достоинства пластмассы: дешевизна, безопасность, прочность, лёгкость в переработке, устойчивость к маслам, кислотам, щелочам и прочим агрессивным средам.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Не смотря на то, что изделия считаются безопасными для здоровья человека, существует ряд мифов, согласно которым из стенок-тары могут попадать в жидкость гексан и бензол. Пока это только мифы, не имеющие научного подтверждения .

Поливинилхлорид, он же ПВХ, винил применяется для изготовления линолеума, оконных профилей, кромки мебели, упаковки бытовой техники, искусственных кож, плёнки для натяжных потолков, сайдинга, труб, занавесок для душа, папок с металлическими кольцами, обёрток сыра и мяса, бутылок растительного масла, и некоторых игрушек.
Достоинства пластмассы: устойчивость к кислотам, щелочам, растворителям и маслам, бензину, керосину, хороший диэлектрик, не горит.
Недостатки пластмассы: небольшой температурный диапазон эксплуатации от -15°С до +65°С, трудность в переработке, токсичность.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Это самый ядовитый и опасный для здоровья вид пластмасс. При сжигании поливинилхлорида образуются высокотоксичные хлорорганические соединения, после 10 лет службы изделия, изготовленные из ПВХ, начинают самостоятельно выделять в окружающую среду токсичные хлорорганические соединения. Самое неприятное то, что для придания большей гибкости поливинилхлорид продолжают использовать при изготовлении детских игрушек. Есть информация, что поливинилхлорид попадает в кровь человека и вызывает гормональные нарушения, приводящие краннему половому созреванию и бесплодию.

Из полиэтилена низкой плотности изготавливаются различные упаковочные материалы, пакеты для супермаркетов, CD, DVD диски
Опасность для здоровья и окружающей среды: официально считается безвредным, не смотря на то что при производстве LDPE используются потенциально опасные для здоровья бутан, бензол и виниловый ацетат.
Из полипропилена изготавливают вёдра, посуду для горячих блюд, одноразовые шприцы, мешки для сахара, контейнеры для заморозки продуктов, крышки для большинства бутылок, маслёнки, упаковка некоторых продуктов питания, в строительстве используется для шумоизоляции. Многие производители бытовой техники используют полипропилен для производства упаковки своей продукции, отказавшись от ядовитого поливинилхлорида.
Достоинства пластмассы: термостойкость (температура плавления 175°С), стоек к износу; более теплостоек, чем полиэтилен.
Недостатки пластмассы: чувствителен к свету и кислороду, быстрее стареет, чем полиэтилен; менее морозостоек, чем полиэтилен.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Считается, что полипропилен безопасен для здоровья.
Из полистирола изготавливается одноразовая посуда, контейнеры для пищи, стаканчики для йогурта, детские игрушки, теплоизоляционные плиты, сандвич панели, потолочный багет, потолочная декоративная плитка, упаковочные подносы для продуктов питания в супермаркетах (мясо, различные орешки и т.д.), фасовочные коробки для яиц.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Ранее получение полистирола было сопряжено с выделением Трихлорфторметана (фреона), который разрушал озоновой слой Земли. Полистирол получают в результате полимеризации стирола, который является канцерогенном.
В эту группу входят остальные виды пластмасс, поэтому использование их в быту может быть сопряжено с опасностью для Вашего здоровья. Так из

которого изготавливается некоторая посуда для питания и бутылки, при контакте с горячими жидкостями может высвобождать , который может вызвать различные гормональные нарушения в организме человека (раннее половое созревание, ожирение, рак,). Вместе с тем в эту группу могут входить и экологичные виды пластмасс, которые биодеградируют в окружающей среде при участии микроорганизмов.

Мне кажется, что :по возможности следует отказываться от пластмассовой посуды в пользу деревянной, стеклянной, фарфоровой, металл (вместо пластмассовой разделочной доски использовать деревянную, пластиковую бутылку в походе можно заменить металлической флягой).
Некоторые производители уже сейчас выпускают вместо пластиковых бутылок бутылки многократного использования из нержавеющей стали.

4.3Биоразлагаемый пластмасс. Ряд компаний уже начали производить биоразлагаемую пластиковую упаковку из импортируемого сырья .Биоразлагаемая пластмасса - это пластмасса, которая, являясь питательной средой, усваивается микроорганизмами и превращается в такие соединения как СО2, вода и биомасса .компоненты, такие как вода, СО2, биомасса, не загрязняя окружающую среду. Биоразлагаемые пластмассы при их переработке вместе с органическими отходами следуют природному циклу, такому же, как и опавшие листья деревьев. Если же биоразлагаемые пластмассы попадают на современные свалки, то природный цикл, в связи с изолированностью свалки непосредственно от почвы, и, следовательно, от контакта с природ, нарушается. Некоторые биоразлагаемые пластмассы производятся на основе возобновления ресурсов, например, крахмал, который, участвуя в природном цикле («из природы в природу»), оказывает минимальный эффект на окружающую среду и является практически идеальным вариантом «экологически устойчивого» использования ресурсов. Биоразлагаемые пластмассы подвергаются оптимальному распаду только в условиях промышленной обработки органических отходов. В природе этот процесс происходит значительно медленнее. Отходы, оставленные непосредственно на природе, загрязняют окружающую среду и являются вредными для животных как и в случае пластмасс, не подвергающихся биоразложению. действием двух факторов: абиотического («неживого», т.е. ультрафиолетового облучения, воды, тепла) и биотического(«живого», т.е. посредством микроорганизмов, таких как бактерии, грибы, водоросли). На первом этапе происходит расщепление материала на части, которые затем усваиваются микроорганизмами на втором этапе.

4.4 Применение пластмассы из галалита

Еще в советское время существовало производство пуговиц из галалита - особого сорта пластмассы, которая получалась путем смешивания молочного белка казеина и формальдегида. Использовавшиеся технологии позволяли получать материал с самыми разными художественными эффектами, который хорошо обтачивался и шлифовался. Помимо пуговиц для пальто и другой одежды из галалита делали ручки, расчески и рукоятки для тростей и зонтов. Галалитовые пуговицы окрашивались в самые разные цвета. Расцветка могла быть одноцветной, и она получалась очень густой, сочной и равномерной. Многоцветные варианты такой одежной фурнитуры могли имитировать янтарь, мрамор, драгоценные камни, дерево и другие материалы. При обработке галалита определенными химикатами пуговицы становились очень похожими на перламутровые.

4.Практическая часть

1.Изготовление пластмассы.

Технология производства пластмассы в домашних условиях очень простая и несложная, поэтому приготовить галалитовую пластмассу может любой человек, даже далекий от химии. Галалит хорошо обтачивается и шлифуется. В свое время галалит применялся для изготовления перьевых ручек, пуговиц, гребней , ручек, рукояток для зонтов и тростей. Высшие сорта галалита применялись для имитации слоновой кости, янтаря и рога.

Основные составляющие рецепта - молоко и уксус - также найдутся на любой кухне.Для приготовления массы пластика понадобится минимум времени, около 10-15 минут. Она имеет консистенцию водяного сыра и ей можно придать желаемую форму. После этого необходимо оставить для отвердевания примерно на двое суток. Готовое изделие получается вполне прочным. Тонкий лист из такого пластика легко переломить руками, но если уронить на пол, то он, скорее всего, останется целым. Чем больше толщина листа, тем большую нагрузку он выдерживает. Но от сильного удара молотком, естественно, изделие разобьется.

Чтобы приготовить галалит нам понадобятся:

1.Молоко, подойдет обезжиренное.
2)Уксус.
3)Две чашки, пластмассовая ложка.
4)Марля и много бумажных салфеток.

Кроме того, возможно пригодятся:
•Вощеная бумага - на ней можно раскатывать и формировать массу
•Алюминиевая фольга - чтобы придавать изделиям форму
•Скалка-что бы деталь плоские листы

подготовить нужные для этого материалы.

Технология производства

Берем молоко и уксус в пропорции 16:1, то есть где-то чайная ложка уксуса на стакан молока. Один стакан молока даст нам кусок пластика диаметром примерно 5см и толщиной 3мм. Молоко кипятим, регулярно помешивая. Внимательно следим, чтобы оно не пригорало.Молоко закипело - снимаем его с огня и добавляем уксус. Сразу можно заметить появление частиц отделившегося казеина. Перемешиваем где-то полминуты.

Дальше надо не спеша процедить жидкость через марлю, используя две приготовленные чашки. Марля задержит основную часть частиц казеина. Важно переливать жидкость именно из сосуда в сосуд - остатки казеина могут засорить канализацию! Отжимаем марлю, чтобы казеин слипся в один комок, и перекладываем его на вощеную бумагу.

Так как в массе все ещё слишком много жидкости, отжимаем её с помощью бумажных салфеток, осторожно прижимая их к массе. На этом этапе главное не пересушить пластмассу.

Итак, масса готова! Она должна легко раскатываться, не трескаться и не крошиться. От толщины изделия будет зависеть, как уже упоминалось, его прочность и время высыхания. Для сохранения от деформаций желательно придавить пластик грузом на время сушки, подложив лист вощеной бумаги. Более сложные формы изделия предпочтительно зафиксировать с помощью фольги.

Когда все будет готово, пластмассу можно шлифовать и окрашивать. Вот, собственно, и вся технология производства галалитовой пластмассы!

2. Изготовление пуговиц

Наливаю в ковшик половину стакана (120 мл) сливок и подогреваю их до тех пор, пока они не закипят. Снимаю ковшик с огня.

Добавляю в сливки одну чайную ложку (5 мл) уксуса и перемешиваю. Сразу образуются мелкие хлопья творога, плавающие в прозрачной жидкости. Вместо сливок и уксуса можно взять половину стакана кефира - его достаточно лишь немного подогреть.

До образования творога. Ложу сверху два фильтра для кофеварки (можно взять два квадратика марли) и закрепляю круглой резинкой.

Аккуратно выливаю смесь из ковшика на фильтр. Ложкой переношу на фильтр все хлопья творога.

Оставляю творог на 5 минут, чтобы он остыл. Снимаю фильтр с бумаги, сворачиваю его вокруг творога и выжимаю жидкость.

Разворачиваю фильтр. Творог получился плотный, но достаточно мягкий, как раз такой, что из него можно что-то лепить.

На кусочке фольги слепила из творога несколько маленьких пуговиц. Положила их на салфетку и оставила для высыхания. Через 24 часа кусочки творога превратились в твердый желтоватый материал - природный пластмасс.

3. Опыты с пуговицами.

Опыт №1. Поведение пуговиц в почве

Дала пуговицам высохнуть, а затем отложила несколько штук для переноса их в почву.

Вынесла пуговицы и цветочные горшки на улицу.

Насыпала в горшки землю примерно до половины их высоты.

Положила несколько твороженных пуговиц в первый горшок и обычную пуговицу во второй горшок.

Засыпала пуговицы землей. В течение недели каждый день поливала землю в горшках и наблюдала за пуговицами.

Я сравнила сделанные мною пуговицы и обычные пуговицы, закопав их в почву.

Результаты наблюдений за состоянием пуговиц в почве

1день

3 день

5 день

7 день

Пуговица из галалита

изменений нет

изменился цвет

разломилась на 2 части

разломилась на несколько частей

Обычная пуговица

изменений нет

без изменений

Опыт№2 Механическое воздействие на пуговицы стиральной машины.

В повседневной жизни пуговицы мы используем на одежде. Я решила проверить, как сделанные мной пуговицы поведут себя при стирки.

Я пришила свою пуговицу к ткани и положила в стиральную машину. Стирала в деликатном режиме( 30 градусов)

Кол- во стирок

1 стирка

2 стирка

3стирка

4стирка

Изменения пуговиц.

Изменений не наблюдается

Вывод: Пуговицы, изготовленные в домашних условиях, довольно прочные.

14.

Я понимаю, что пуговицы не так часто попадают в почву, а чаще загрязнение почвы происходит одноразовой посудой после выезда людей на природу. Удобно использовать одноразовую посуду для отдыха на природе, только проблема в том, что окружающая среда засорена подобного рода посудой: не привычно для многих увозить с собой собственный мусор. Некоторые сжигают пластиковую посуду, а это опасно для здоровья. Натуральная посуда в природе будет разлагаться.

Поэтому я решила изготовить одноразовые тарелки из домашнего галалита и проверить их на прочность.

Опыт с тарелками.

Опыт№1Какую температуру жидкости могут выдержать мои тарелки?

В первую тарелку я налила холодную воду, во вторую тарелку воду комнатной температуры, а в третью горячую.

Вывод: Сделанные мной тарелки не отличаются по прочности от обычной одноразовой посуды, они обладают теми же свойствами, если учесть, что и пластиковая посуда от горячей воды плавится.

Опыт №2. Какова прочность тарелок?

Я испытала сою тарелку на прочность, ударив ее о пол. (Она разбилась)

Вывод: прочность - слабая.

Опыт №3. Каково содержание бактерий на тарелке?

С помощью механического микроскопа я определила, что мои тарелки безопасны для приема пищи, так как бактерии не выявлены.

Я решила сравнить стоимость тарелки из галалита и обычную пластмассовую тарелку. Полученные данные отобразила на графике.

5.Заключение.

В домашних условиях можно найти много применений для нетоксичного, экологически чистого пластика. Например, его довольно успешно можно использовать как материал для самодельных авторских пуговиц. Самодельная пластмасса вряд ли подойдёт для серьезных вещей, но она вполне способна стать дешёвой и непритязательной заменой более дорогим продуктам. Привычная для нас пластмасса из нефтепродуктов, которая была изобретена позднее, постепенно вытеснила белковые пластики. Произошло это по многим причинам, в первую очередь потому, что по механическим свойствам пластмассы из нефтепродуктов оказались намного прочнее пластмасс на органической основе. Тем не менее, галалитовая пластмасса производится, и посей день, в частности, для изготовления вязальных спиц и ручек для ножей. Достоинство пластика на органической основе заключается в том, что он менее предрасположен к возникновению статического электричества. Поэтому спицы из казеиновой пластмассы хороши для вязания синтетической пряжи. В домашних условиях можно найти еще много применений для этого нетоксичного, экологически чистого пластика.

6. Выводы.

В домашних условиях, возможно изготовить экологически чистую пластмассу.

Изготовленные пуговицы и одноразовые тарелки из органического галалита (в случае выбрасывания их на природе ), полностью разложатся в почве под действием воды либо влаги , при этом вреда на природу и окружающую среду не будет. Тарелки из галалита вполне смогут заменить одноразовые пластиковые(по свойствам они не отличаются). Однако полученные в результате мною посуда и пуговицы являются проблемными в смысле необходимости высоких производственных затрат и недостаточной практичности. Я планирую найти материал более дешевый. Я понимаю, что в настоящее время промышленное производство пластмассы из этого материала не возможно, так как такое производство дорогостоящее и изделия не долговечны. Поэтому я считаю, что животный белок- казеин можно заменить растительным белком, который будет на много дешевле. Поэтому я хочу продолжить свою работу по поиску белка растительного происхождения, отвечающего всем экологическим требованиям и который станет достаточно дешевым для промышленного производства.

Список литературы

1. Большая энциклопедия школьника, 2006 год

2.В. Ф. Протасов. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России.

3.. В. П. Померанцев. Пластические массы.

4. В. А.Володин. Экология. Энциклопедия для детей. Том 19, 2001г.

5. А.С Акишин. Управление природопользованием и охраной окружающей среды. .2001

6. Борейко В.Е., Грищенко B.H .Спутник юного защитника природы.2001г.

7. А.В. Николаев..Основы экологического права и проблемы экологии:Учебноепособие.2001г.

8. Информация из интернета.

Приложение

Приготовление экопластмассы

1) Молоко, подойдет обезжиренное.
2)Уксус.
3)Две чашки, пластмассовая ложка.
4)Марля и много бумажных салфеток.

Берем молоко и уксус в пропорции 16:1, то есть где-то чайная ложка уксуса на стакан молока. Один стакан молока даст нам кусок пластика диаметром примерно 5см и толщиной 3мм.
Молоко кипятим, регулярно помешивая. Внимательно следим, чтобы оно не пригорало.

Дальше надо не спеша процедить жидкость через марлю, используя две приготовленные чашки. Марля задержит основную часть частиц казеина. Важно переливать жидкость именно из сосуда в сосуд - остатки казеина могут засорить канализацию! Отжимаем марлю, чтобы казеин слипся в один комок, и перекладываем его на вощеную бумагу.

Изготовление пуговиц из этой пластмассы.

Опыт : Поведение пуговиц в почве.

Через 3 дня: творожная пуговица изменила цвет

Через 5 дней: Творожная пуговица сломалась

Через неделю: творожная пуговица очень легко сломалась, а обычная пластмассовая пуговица не изменилась

Опыт Сколько стирок выдержит моя пуговица?

Пуговица до стирки

Пуговица после 1 стирки

Пуговица после 2 стирки

После 3 стирки

Мои одноразовые тарелки.

Наблюдение на наличие бактерий с помощью механического микроскопа

⇧

⇩