Вторая жизнь пластиковой бутылки

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 3»

Тип проекта: Исследовательский

«Вторая жизнь пластиковой бутылки»

Южноуральск  2018 г

Содержание:

Введение

                      XXI век -  это век полимеров. И   проблема их утилизации стоит на первом месте в мире. Немалый вклад в дело сохранения благоприятной  экологической обстановки вносит вторичное использование  отходов, в частности, отходов, возникающих  при использовании изделий из полиэтилена. Методы вторичной переработки, которые применяются в настоящее время по отношению к полиэтилену, позволяют получить ценное вторичное сырье. Грамотное и рациональное их использование – дает возможность значительно снизить себестоимость производства целого ряда востребованных полимерных изделий, а также решить проблему загрязнения окружающей среды отходами или избавиться от необходимости их утилизации.

Цель: изучить методы утилизации полимерных материалов на территории Челябинской области  и разработать технологический         способ их использования в домашних условиях.

Задачи:

1. Проанализировать способы утилизации полимеров на территории г.Южноуральска и его окрестностей;
2. Провести соцопрос среди населения города, с целью узнать  мнение жителей по вопросу утилизации полимерных материалов;
3. Разработать методы утилизации полимерных материалов в домашних условиях.

Гипотеза: использование полимерных материалов в домашних условиях, поможет более экологически грамотно подойти к решению проблемы их утилизации.

Актуальность работы: в современных городах не в полной мере созданы условия для утилизации полимеров, что приводит к определению более новых и усовершенствованных методов их использования в бытовых нуждах людей..

Методы работы над проектом: работа с литературными и интернет источниками, социологическое исследование, моделирование.

Объект исследования: пластиковые бутылки.

Глава 1. Полимерные материалы

1.1. Виды полимеров

1.2. Химический состав полимеров

 Свойства полимеров, как синтетических, так и природных, можно существенно изменить путем их химических превращений. В результате подбора реагентов и определенных условий их взаимодействия изменяются химический состав элементарныхзвеньев или строение макромолекул отверждение, вулканизация).
Свойства высокомолекулярных соединений зависят от молекулярного веса, химического состава и строения, формы макромолекул, ориентации и релаксации (релаксация — снятие напряжений в материале при нагревании), а также упорядоченности структуры макромолекулы. С увеличением молекулярного веса до известного предела улучшаются физико-механические свойства полимеров. Химический состав и строение оказывают большое влияние на тепло-, морозостойкость и химическую стойкость полимеров. Полимеры, имеющие менее разветвленное (асимметричное) строение макромолекулы, отличаются большей вязкостью, меньшей растворимостью и большей прочностью. От правильной ориентации макромолекул во многом зависит качество искусственного и синтетического волокон.
   К Высокомолекулярным соединениям относятся многие вещества, имеющие важное народнохозяйственное и биологическое значение. Сюда входят почти все синтетические волокна, пластмассы, каучуки, а также почти все материалы животного и растительного происхождения. Синтетические полимеры получаются методами полимеризации и поликонденсации. Характерной особенностью ВМС является наличие длинных цепных молекул, образованных из многих звеньев одинакового или различного химического строения с молекулярным весом от нескольких тысяч до миллионов. Молекулы могут иметь линейную форму (полиэтилен, целлюлоза), разветвленную (крахмал) или спиральную форму (белки, нуклеиновые кислоты). Вдоль цепи атомы связаны ковалентными связями, а между цепями возникают межмолекулярные силы взаимодействия типа Ван-дер-ваальсовых сил, которые действуют в обычных жидкостях. Цепи могут быть связаны поперечными химическими связями (вулканизованный каучук) и тогда полимеры имеют строение пространственной сетки. Свойства полимера зависят от длины цепи, природы атомов, входящих в состав молекулы, распределения атомов в цепи, взаимодействия молекулы с окружающей средой, с соседними молекулами полимера или с молекулами жидкости в растворе. Звенья молекулярной цепи ВМС обладают способностью к ограниченному взаимному вращению вокруг валентных связей, это приводит к гибкости цепи и возможности изменения ее конфигурации. Одну из основных групп ВМС составляют каучукоподобные вещества или эластомеры, способные к большим обратимым (высокоэластическим) деформациям. Все они содержат длинные цепные молекулы, отличающиеся высокой гибкостью.
     

1.3. Утилизация полимеров

ПЕРЕРАБОТКА ВТОРИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ. Рациональное потребление материальных ресурсов является в настоящее время одним из важнейших рычагов в развитии экономики. Однако, наряду с этим, экологические и социальные аспекты играют в ее развитии все большую роль. Охрана окружающей среды сегодня представляет глобальную международную проблему. В этой связи использование разнообразных отходов жизнедеятельности человечества, объемы которых непрерывно растут, становится одной из актуальных задач. Бурное развитие производства разнообразных полимеров во второй половине XX века привело к внедрению полимерных материалов во все сферы жизни человека. Их объем производства превысил сегодня объем выпуска черных и цветных металлов и продолжает нарастать на 5 -6% ежегодно. Однако рост производства полимеров неуклонно ведет и к росту их доли в отходах и вопросы их утилизации оказываются неотделимыми от проблем утилизации других отходов жизнедеятельности человечества.

Технологические отходы полимерных строительных материалов из термопластов используются непосредственно после дробления и измельчения бракованных изделий. При этом получаются отходы размером 4-5 мм и менее. Кроме того, эти отходы можно добавлять в исходные полимерные материалы, используемые в виде смесей. Для рационального их использования и транспортирования к месту получения полимерных изделий вторичное сырье после дробления гранулируют. Основные стадии технологического процесса переработки технологических отходов приведены на рис. 1. В Приложении 2.

Глава 2.Утилизация полимерных материалов

2.1. Утилизация полимеров в г.Южноуральске

С каждым годом количество полимерных отходов растет, а процент их использования до сих по мал. Мною был проведен опрос в соцсети и составила диаграммы на тему: "Сортировки мусора".

Вопрос№1 : Сортируете ли вы мусор?

Вопрос№2:Нужно ли сортировать мусор?

Вопрос №3 : Созданы ли в городе Южноуральске условия для сортировки мусора?

 Результаты показали что  в вопросах ( представленных в таблице) мнение людей были разные. Результаты в диаграммах представлены в Приложении 1.

Таким образом, можно сделать вывод, что большинство опрошенных людей заинтересованы в грамотной утилизации полимерного мусора.

2.2. Методы утилизация полимеров

Была проанализирована статья о переработке полимеров в Челябинской области. (Приложение 3)

Существует несколько способов переработки пластика.

1. Пиролиз – термическое разложение веществ в присутствии кислорода или без него.

2. Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давления. Этот способ использования отходов энергетически более выгодный, чем пиролиз, т. к. в оборот возвращаются высококачественные химические продукты.

3. Гликолиз – деструкция протекает при высоких температурах и давлении в присутствии этиленгликоля и катализатора до получения чистого продукта. Этот способ более экономичен, по сравнению с гидролизом.

4. Все же самым распространенным термическим способом переработки пластика является метанолиз – расщепление отходов с помощью метанола.

5. В настоящее время самым приемлемым методом переработки для России остается механический рециклинг – вторичная переработка (способ не требует дорогого специального оборудования и может быть реализован в любом месте накопления отходов).[3]

2.3. Приемы утилизации полимерных материалов в домашних условиях

Пластиковым бутылкам можно найти различные применения. Например можно сделать Лодку-непотопляйку своими руками из бросовых отходов, или сделать теплицу стенами которой будут пластиковые бутылки.

Один из интересных способов использования пластиковых бутылок- это солнечный водонагреватель.

Чтобы сделать Солнечный водонагреватель мне  потребовалось 40 штук 1,5 литровых бутылок очищенных от этикеток, черный краска, шланг длиной около 16 м, бочка 100 литров,  фанера, пенопласт, т-образные переходники, накопительный бак 80 л.

Снимаем с бутылок пробки и проделываем отверстие как диаметр горлышка можно ножиком или гвоздем нанизываем бутылки на шланг или трубу, делаем пять-шесть рядов с бутылками, соединяем т-образными проводниками и укладываем эту батарею в короб из фанеры. Бутылки окрашиваем черной краской и укрепляем пенопластом. В коробе трубы соединяются с т-образными переходниками, накопительный бак укрепляется и размещается выше коллектора, чтобы создать циркуляцию. И устанавливаем коллектор под углом 45 градусов от солнечной стороны. И заполняем  систему водой. Схема водонагревателя представлена в Приложении 1.

Через некоторое время были произведены следующие замеры:

1. Время нагревания воды в солнечном водонагревателе

2. За какое время  температура воды увеличится .  Результаты представлены в таблице.

Таким образом, водонагреватель из пластиковых бутылок можно использовать для нагревания воды в летнее время, для полива сельскохозяйственных культур, полива цветов и просто бытовых нужд.

Заключение

В результате работы:

- были изучены разные методы утилизации полимеров на территории Челябинской области;

- проведен социологический опрос в социальных сетях;

- изготовлен и запущен в действие водонагреватель из пластиковых бутылок.

Таким образом, гипотеза в ходе работы подтверждена.

Повторное использование ПЭТ(Полиэтилентерефталат) тары в домашнем хозяйстве — не только одно из перспективных направлений по обеспечению энергией, но и шаг навстречу разумному и экологичному применению отходов.

Литература

1)"Большой справочник химия" издательский дом Москва «Дрофа» 2000

2) О.С.Габриелян Учебник по химии 8 класс – 3-е издание Москва «Дрофа» 2014

3) Интернет источники:

https://plastinfo.ru/information/articles/333/

http://chem21.info/info/1868607/

http://www.cleandex.ru/articles/2008/03/18/residue_utilization20

4) Д. А. Эпштейн   "Химия в промышленности"   издание 3-е переработанное  Москва  «Просвещение»  1983

5) З.Шпаусус"Путешествие в мир химии"  издательство «Просвещение» 1967

Приложение 1

Схема водонагревателя

Диаграммы к опросу

Приложение 2

Рис.1

Приложение 3.

Статья "Утилизация полимеров в г.Южноуральске и в Челябинской области"

Челябинские власти всерьез озаботились, что же делать с теми тысячами тонн мусора, которые ежедневно собирают и вывозят сотни грузовиков. Цивилизованный выход, говорят в региональном Минэкологии, – это раздельный сбор отходов. Корреспондент ГТРК “Южный Урал” Лев Битков побывал на общественных слушаниях и взвесил доводы за и против.

Стать участником общественных слушаний по поводу новой схемы обращения отходов мог любой житель Челябинской области, однако желающих оказалось достаточно немного – не более полусотни человек. Хотя тема для Южного Урала более чем актуальная.

Новая схема – это главный документ, который регламентирует не только хранение, утилизацию отходов, но даже то, как их надо выкидывать. В ближайшем будущем жителям региона придется завести два мусорных ведра. Одно – для перерабатываемых отходов: стекла, пластика, бумаги; другое – для неперерабатываемых. Хорошая новость: тем, кто освоит такую систему, скорее всего, будут делать скидки на тариф на вывоз мусора.

“Это не просто уехало куда-то на полигон и во веки вечные упокоилось. По максимуму оттуда выбрано вторичное сырье, и на стоимость этого сырья будет уменьшен их тариф”, – объясняет Яна Куприкова, исполняющая обязанности министра экологии Челябинской области.

Собственно, тариф стал одной из самых горячих тем на общественных слушаниях. Схема обращения отходов усложняется, открываются новые полигоны вдали от городов и перегрузочные станции, соответственно, цена логистики увеличивается. Однако точных цифр пока нет. На совещании с докладом выступил Руслан Губайдулин, исполнительный директор ассоциации в сфере обращения с отходами. По его словам, сегодня по переходу на новые технологии переработки мусора Челябинск занимает одно из лидирующих мест в стране.

“Видно, что Челябинск в этом направлении очень много делает, в отличие от других субъектов. Вопросы экологии здесь достаточно обострены, и той динамике, которая есть в сфере обращения с отходами, ей могли бы позавидовать другие субъекты”, – отмечает Руслан Губайдуллин, исполнительный директор ассоциации операторов в сфере обращения с отходами “Чистая страна”.

Приложение 1

Таблица № 1 "Результаты опроса в соцсетях"

Таблица №2 "Характеристики воды из водонагревателя"

Приложение №2

Диаграммы, отражающие результаты опроса

Приложение №3

Схема водонагревателя

Приложение №4

Рис. 1 "Первый этап конструирования водонагревателя"

Рис. 2 "Второй  этап конструирования водонагревателя"

Рис. 3 "Третий  этап конструирования водонагревателя"

Рис. 4 "Четвертый  этап конструирования водонагревателя"