Проект на тему "Ресайклинг и апсайклинг макулатуры"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №3» ДАЛЬНЕРЕЧЕНСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА

ПРОЕКТ

«РЕСАЙКЛИНГ И АПСАЙКЛИНГ МАКУЛАТУРЫ»

Работу выполнила: 

                                                                                                             Антонюк       Виктория       Витальевна,

учащаяся 11 класса

Научный руководитель: 

Семёнова Елена Эдуардовна, учитель биологии

г.Дальнереченск, Приморский край

2023г.

Содержание

№ п/п	Раздел работы	Стр.
1.	Теоретическая часть	3
1.1	Введение	3
1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3	Литературный обзор    Экологическая проблема мусора и пути решения    Ресайклинг и апсайклинг    Макулатура и её переработка	4 5 6
2.	Практическая часть	10
2.1	Материалы и методы	10
2.2	Результаты и обсуждение	12
2.3	Выводы и заключение	14
3.	Список Internet ресурсов	15
4.	Приложение	17

1. Теоретическая часть

1.1 ВВЕДЕНИЕ

Актуальность: Проблема твёрдых бытовых отходов сегодня является одной из острых экологических проблем. Каждая семья накапливает и выбрасывает большое количество мусора. В тех городах и населенных пунктах, где отсутствует раздельный сбор мусора, весь мусор сваливается в одну массу, которая пополняет многочисленные свалки. Сроки разложения мусора в естественных условиях различны и зависят от природы его происхождения: от нескольких дней (для бумажного) до тысячи лет (для стеклянного). В результате чего в окружающую среду выделяются токсичные вещества, отравляющие её, и приводящие как к загрязнению атмосферы, гидросферы и почвы, так и к различным заболеваниям живых организмов.

Выход из сложившейся ситуации: раздельный сбор мусора с последующим ресайклингом, т.е. переработкой его, чтобы уменьшить нагрузку на окружающую среду и сохранить природные ресурсы.

Цель исследования: решение мусорной проблемы через эксперимент по ресайклингу и апсайклингу макулатуры в домашних условиях с обращением внимания учащихся к этой экологической проблеме.

Задачи исследования: 

1.     Изучить проблему мусора и способы её решения.

2.     Раскрыть понятия ресайклинг и апсайклинг.

3.     Провести эксперимент по переработке макулатуры в домашних условиях и найти полезное применение мусору.

4.     Внести свой личный вклад в экологическое просвещение учащихся школы через мастер-класс по ресайклингу бумаги в домашних условиях.

Гипотеза: Решение мусорной проблемы через ресайклинг и апсайклинг в домашних условиях – это доступный каждому творческий путь решения экологической проблемы. 

1.2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.2.1 Экологическая проблема мусора и пути решения

Загрязнение мусором – это одна из главных экологических проблем современности. С каждым годом Земля все сильнее покрывается отходами, а большие площади отводятся под свалки. Именно поэтому в последнее время учёные всего мира ищут эффективные способы решения мусорной проблемы. История мусора началась вместе с активной хозяйственной деятельностью человека. Несмотря на то, что эта проблема стала глобальной только в 21 веке, появилась она гораздо раньше. Вплоть до 19 века такого количества мусора не было. Люди использовали только натуральные материалы, которые быстро разлагались и не наносили вреда окружающей среде. Однако в 19 веке началось резкое развитие промышленности. На Земле начали копиться синтетические отходы, имеющие длительные сроки разложения.

Главная проблема мусора – его количество. Человечество генерирует огромное количество отходов, которое не в состоянии переработать. Около 23-26% объема твёрдых бытовых отходов занимает макулатура (бумага и бумажный картон). [3]

В последние десятилетия люди стали глубоко изучать проблемы сохранения окружающей среды: решаются задачи вторичного использования, привлекается внимание общественности к вопросам экологии, уменьшается количество мусора и прививается культура ответственного потребления. 

Процесс разложения мусора проходит по-разному и может длиться от нескольких дней до десятков тысяч лет. Связано это из-за состава продукции и видов воздействия на неё.[1] Новые синтетические материалы, созданные человеком, не могут мгновенно включаться в круговорот веществ природы,

т.к. необходимо время, чтобы в природе появились редуценты, способные  разложить эти материалы.

Решить проблему мусора можно следующим образом:

-   отказаться от захоронения и мусоросжигания;

-   заняться раздельным сбором мусора и его сортировкой;

-   подвергнуть макулатуру вторичной переработке (ресайклингу).

Весь мусор классифицируют по ряду признаков. Самая первая классификация – это его биологическое либо синтетическое происхождение. Первый разлагается полностью, однако, при этом может образовываться углекислый газ или болезнетворные микроорганизмы. Остальные твердые бытовые отходы или не разлагаются, или это происходит медленно. [Приложение, Рис.1] Их последующей обработке следует уделять особое внимание.

1.2.2 Ресайклинг и апсайклинг [Приложение, Рис.2]

Ресайклинг (recycling, в переводе с английского «переработка») подразумевает переработку и вторичное использование предмета по тому же назначению. В основе ресайклинга лежит сортировка мусора. В результате из старых стеклянных бутылок получаются новые, а из металлолома – запчасти и металлоконструкции. Благодаря ресайклингу можно снизить размер свалок, сэкономить свежее сырьё, уменьшить выбросы парниковых газов, сократить потребление энергии. Например, на переработку тонны алюминия нужно на 95% меньше электричества, чем на производство этого же количества из первичного ресурса. [6] Именно благодаря этому способу, отходы можно переработать и использовать заново.

Переработке подлежит практически любой материал [Приложение, Рис.3], однако начинать нужно с процесса сортировки. Некоторые отходы можно обработать, а некоторые только утилизировать, то есть, захоронить

[7]:

•       пластик, полимеры, пластмасса. Эти отходы перерабатываются в России не более 3%, тогда как основная масса отправляется на вывоз на свалки. Отличный вариант для переработки;

•       макулатура. Занимает большую часть от всех твёрдых бытовых отходов. Из нее компании России в процессе переработки могут производить туалетную бумагу, печатную продукцию, одноразовую посуду, упаковки, скатерти; 

•       металл. Делится на черный, цветной лом. Из этих отходов при переработке получают металлопродукцию;

•       стекло. Такой утиль практически не разлагается естественным образом. Материал можно перерабатывать до бесконечности;

•       текстиль. Занимает одну из лидирующих позиций по удельному весу мусора на свалках. При утилизации из него можно получать упаковку, изоляцию, волокна, вату, паклю;

•       электроника. Содержит большое количество потенциально вредных компонентов для сжигания. Такие отходы требуют особых условий утилизации. После переработки, это источники плат, цветмета, пластика;

•       батарейки. Запрещается выбрасывать вместе с бытовыми         отходами.

Необходимо отправлять на перерабатывающие предприятия на утилизацию. Второй способ – апсайклинг (upcycling, в переводе с английского «вторая жизнь вещей») –  рассматривает явление как переделку старых вещей в нечто совершенно новое. Это слово означает и ремесло, и хобби, и способ переработки предметов, которые могли бы стать мусором. Современное понимание апсайклинга, как и сам термин, появилось в Германии в начале 90-х годов XX века. Практичные немцы с неохотой выбрасывают дорогие вещи, даже если эти предметы сломались или устарели. Они решили давать вещам вторую жизнь, придумывая им подчас неожиданное применение. Идею подхватили в других странах. 

Согласно принципу апсайклинга, из старых вещей или их элементов создаются новые вещи, что помогает продлить срок службы вещей и уменьшает их вредный экологический след. Апсайклинг не требует полной переработки старых вещей для создания новых материалов, и это сохраняет большие объёмы электроэнергии, чистой воды и других ресурсов.

1.2.3 Макулатура и её переработка [Приложение, Рис.4]

Около 35% всех вырубленных деревьев используются для изготовления бумаги – это почти 160.000 км² леса. Одно дерево – это 16,67 пачки копировальной бумаги или 8.333,3 листа формата А4, а 2 т древесины примерно равны 680 кг бумаги. При этом вырубка деревьев причиняет долгосрочный ущерб окружающей среде – животные и птицы теряют естественную среду обитания, а объем поглощенного углекислого газа уменьшается. [9] Именно поэтому так остро стоит проблема переработки макулатурного сырья, ведь каждая сотня килограммов – это спасенное дерево. Дела с переработкой макулатуры в России обстоят не очень хорошо. В смысле, не так плохо, как раньше, но и не так хорошо, как в Европе. Для сравнения, в странах Европы свыше 60% бумажных отходов утилизируются и используются повторно. В России эта цифра с трудом дотягивает до 18%. Огромный процент отработанной бумаги продолжает гнить на свалках, несмотря на «экологический» тренд, набирающий силу в последние годы. По-прежнему в год вырубается более 1.200.000 гектаров леса.[10]

Макулатура, попадая в мусор, разлагается довольно быстро. Простая газета или листовка на обычной бумаге переработается природой за 2-3 месяца. Несколько дольше – до 4-5 месяцев будет разлагаться картон.

Офисная бумага для принтера сгниёт на свалке за 2 года, а вот глянцевые журналы проживут до 5 лет. Сама бумага безвредна для окружающей среды. Однако типографская краска, которой отпечатаны слова и картинки, оказывает огромное негативное влияние на окружающую среду. 

Отходы бумаги и картона (иными словами – макулатура) можно вторично использовать после переработки. 

Согласно ГОСТ, макулатура имеет три основные категории – А, Б и

В.[4]

А – самая качественная и ценная макулатура. К этому классу относится:  белая бумага или отходы ее производства; отходы производства различных изделий из высококачественного бумажного сырья. Это самая дорогая макулатура. 

Б – макулатура среднего качества. Это: гофрокартон;элементы гофрокартона; картон с печатью или без; книги, журналы, тетради и другая использованная бумажная продукция, изданная на белой бумаге. Этот тип макулатуры самый распространенный. 

В – самая низшая по качеству.  К ней относятся все бумажные продукты, не попавшие в другие категории: картон с пропиткой; газетная продукция как с черно-белой, так и с цветной печатью; отходы производства газетной продукции; бумажные втулки и гильзы; картон обложечный; цветной картон и бумага.

Переработка макулатуры происходит следующим путём: 

Любая бумажная продукция, будь то картон, белая бумага или газета, состоит из прессованной целлюлозы с добавлением разных веществ – клея, красителей и прочего. Суть переработки – это удаление посторонних веществ и получение чистой целлюлозной массы, которая идет на изготовление новых бумажных изделий.

Первым делом бумага сортируется и очищается от видимых

посторонних предметов – металла, пластика, полиэтилена, резины и других.

Затем сырье укладывается в гидроразбиватель (аппарат, похожий на огромный блендер и работающий по такому же принципу), где с добавлением воды измельчается в однообразную густую массу. Волокна разбухают и отделяются от крупных примесей. В этом виде жидкая целлюлозная масса сгодится для производства яичных лотков и картона низких сортов.

Следующий этап – более глубокая очистка от примесей. Производится она при помощи вибрационного сита. На выходе получается сырье, подходящее для производства более качественных изделий (упаковочный картон, составные части гофрокартона).

    Для получения целлюлозы хорошего качества производится тонкая очистка, за которой следует добавление дополнительных компонентов (древесной      целлюлозы,          красителей и        пр.).   В       результате получаем качественное сырье для производства качественной бумаги А-класса.[8]

Главным вопросом остается количество повторных переработок одной и той же бумаги. Этот процесс ничем не отличается от производства материала из первичного сырья за исключением дополнительных этапов, например, удаления из смеси ненужных красителей. Однако с каждой новой процедурой переработки происходит уменьшение длины целлюлозных волокон (примерно на 10%), и обратить этот процесс невозможно. Они становятся не только короче, но и жестче. В итоге из слишком коротких целлюлозных волокон не получится сформировать лист требуемого качества.

Один бумажный лист можно переработать от 4 до 7 раз. [5]

Почему стоит изготавливать продукцию из вторичной бумаги?

1)    Сокращение вырубки лесов. Чем больше макулатуры уходит на повторное использование, тем меньше гектаров леса придется вырубать.

2)    Сокращение объемов свалок. Более четверти их объема – бумажные отходы. Используя макулатуру по назначению, можно не допустить роста объема городских свалок, сделав тем самым природу и город чище.

3)    Экономия ресурсов. На производство товаров из бумажного вторсырья уходит меньше электроэнергии и воды, чем на производство аналогичных товаров из древесины. То есть, производить товар из макулатуры – это не только экологично, но и экономически выгодно для предприятий.

4)    Удешевление продукции. Древесина стоит дорого, и на ее переработку уходит много ресурсов. Производство товаров из макулатуры удешевляет их и делает более выгодными для конечного потребителя.

5)    В конце концов, утилизация мусора – это благое дело. Избавляясь от отходов сейчас, мы заботимся о будущих поколениях, позволяя им жить в мире, который будет немного чище. Поэтому надписи, которые мы видим всюду – «Сдай макулатуру – спаси дерево» –  это не просто лозунги, а призывы, отражающие насущную проблему как планеты в целом, так и России в частности.

Из тонны макулатуры можно произвести 750 кг бумаги. Изготовление 1 т бумаги из вторичного сырья позволяет сохранить 20 деревьев от вырубки, сэкономить 31% электричества, 53% воды и снизить выброс углекислого газа на 44%. [5]

2. Практическая часть

2.1 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования: бумажный       мусор         как    фактор        загрязнения окружающей среды.  

Предмет исследования: ресайклинг и апсайклинг макулатуры.    

Методы исследования: анализ информации, эксперимент, моделирование.

1. Ресайклинг бумаги в домашних условиях Материалы:

Макулатура, рамки для литья бумаги с сеткой, ёмкость для разведения бумажной пульпы, губка, хлопчатобумажная ткань.

Методика:

1.   Макулатуру рассортировать по качеству бумаги, цвету. Мелко порвать или нарезать.

2.   Залить бумажную массу горячей водой на 1-2 часа.

3.   Блендером измельчить до состояния кашицы – «бумажная пульпа»*

4.   Пульпу выложить на рамку с сеткой, разровнять, отжать губкой**

5.   Переложить бумажную массу на хлопчатобумажную ткань и оставить до полного высыхания.

6.   Снять бумагу с ткани, положить под пресс для выпрямления.

Пояснения:

* Для получения фактурной бумаги в бумажную пульпу перед выкладыванием её на рамку с сеткой можно добавлять цветы и стебли зеленых растений, засушенные лепестки растений, нитки, глиттер (блёстки), гуашь для окрашивания.

** Для получения декоративных элементов, плиток бумажную пульпу выкладывают не на рамки с сеткой, а в силиконовые формы и высушивают.

2. Апсайклинг вторсырья

а) Создание эко-постера (с гербарием/сухоцветом), открытки.

Материалы:

Переработанная бумага, сухоцветы (гербарий), фоторамка.

Методика:

1.      Во время переработки бумаги на влажную пульпу выложить сухоцветы, переложить на ткань, высушить.

2.      Вставить высохший лист бумаги в фоторамку или оформить в виде открытки, добавив надписи или элементы декора с помощью штампов.

Б) Создание перекидного настольного календаря на основе бумаги с добавлением в неё семян растений (посевная бумага).

Материалы:

Макулатура, семена цветов или зелени, рамки для литья бумаги, ёмкость для разведения бумажной пульпы, губка, хлопчатобумажная ткань.

Методика:

1.   При переработке макулатуры добавить в пульпу семена перед выкладкой на ткань. Высушивать без применения нагревательных элементов.

2.   Напечатать на высохших листах календарь на каждый месяц.

3.   Скрепить листы календаря с помощью разъёмных колец.

4.   Установить полученный блок с кольцами на картонную подставку.

3. Определение рН бумажной пульпы

Измерение рН производилось с помощью рН-датчика цифровой лаборатории «Биология» (Releon).

2.2 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате работы над проектом переработке подверглась макулатура, которая собиралась как в школе (исписанные ученические тетради, офисная бумага с печатью с двух сторон), так и дома. Все эксперименты с макулатурой проводились в биологической лаборатории Центра образования «Точка роста» МБОУ «СОШ №3» Дальнереченского городского округа в январе 2023г.

Эксперимент 1. Ресайклинг макулатуры в домашних условиях [Приложение, Фотоотчет 5]

Была изготовлена вторичная бумага без добавок и с добавлением краски (гуашь).

Применение: Полученная фактурная бумага может использоваться для хендмейда, скрапбукинга, творчества (изготовление конвертов, закладок, декоративных элементов, блокнотов), рисования. Декоративной плиткой (пульпа высыхает толстой массой в силиконовых формах) можно украшать участки поверхностей стены, мебели и др.

Эксперимент 2. Апсайлинг вторсырья [Приложение, Фотоотчет 6]

Апсайклинг не требует полной переработки первичного материала. Но я решила применить апсайклинг ко вторичному материалу – переработанной бумаге, тем самым повысить её качество и значимость. Так появилась идея создания постера с сухоцветом (или открытки) и календаря на «посевной бумаге» в экологическом стиле. 

Применение постера/открытки с сухоцветом:

Эко-постер украсит домашний интерьер. Открытку можно подарить как комплемент к подарку.

Для изготовления посевной бумаги использовались мелкие или плоские семена таких цветочных культур, как: тагетес, кореопсис, лобелия, космея, агератум и лён. Перед добавлением в бумажную массу семян производилось измерение рН пульпы. Известно, что для проращивания семян лучше использовать слабокислый pH воды и субстрата, т.к. щелочной рН угнетает процесс прорастания. Оптимальным интервалом рН является диапазон 5,56,5.[2]  В моём эксперименте рН бумажной пульпы составил 6,6, что соответствует условиям прорастания цветочных культур.  Семена, добавленные в бумагу, проросли на 7-14 день после замачивания бумаги, что говорит о правильно выбранной методике и условиях.

Применение календаря на посевной бумаге:

Листы календаря после использования не выбрасываются в мусор, а обильно смачиваются водой и добавляются в горшок с землей. После 7-14 дней постоянного полива появляются первые проростки.

16 января 2023г. учащиеся 5-х классов с большим интересом приняли участие в эко-мастер-классе по ресайклингу макулатуры, проявив большую заинтересованность в самом процессе и результате. [Приложение, Фотоотчет 7] Сначала с ребятами проводилась беседа о мусорной проблеме и путях её решения. Затем каждый участник прошел все этапы ресайклинга макулатуры, создав своими руками переработанную бумагу.

Результаты проделанной работы:

1. Макулатура легко поддаётся переработке в домашних условиях и не требует дорогих дополнительных затрат. 

2. Полученная переработанная бумага приятна в использовании, мягкая, хорошо сшивается, склеивается. На ней легко печатать, писать, рисовать, декупажить. 

3. Минус бумаги – рыхлая структура, легко впитывающая воду. Поэтому в рисовании на ней лучше использовать карандаши, восковые мелки, гелевые ручки, гуашь или масляные краски. 

4. Из бумаги получаются красивые креативные вещи в эко-стиле.

5. Добавление семян в бумагу позволяет продлить жизнь вторсырью:

бумага не выбрасывается в мусор, а продолжает своё существование в цветочных культурах.

5. Главный итог мастер-класса – понимание детьми важности проблемы утилизации бумажного мусора своими руками и сохранения окружающей среды.

2.3 ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выводы:

1.      Мусорная проблема человечества требует решения. Один из путей – переработка, в т.ч. бумажного мусора, который составляет до одной трети объёма твёрдых бытовых отходов.

2.      Ресайклинг позволяет получать бумажное вторсырье с меньшими затратами, чем первичное изготовление бумаги. Апсайклинг продлевает «жизнь» бумажного вторсырья в новом качестве.

3.      Результаты проведенных экспериментов показывают, что ресайклинг и апсайклинг бумаги доступны в домашних условиях. Каждый может переработать макулатуру в новые бумажные изделия для творчества, декоративные элементы.

4.      Мастер-класс в 5-х классах является моим личным вкладом в экологическое просвещение ребят и понимание значимости осознанного поведения каждого по отношению к природе.

Гипотеза проекта подтвердилась полученными результатами:

-     Бумажный мусор, который образуется в доме человека, можно и нужно перерабатывать, создавая из полученного вторичного сырья красивые и полезные вещи;

-     Переработка бумаги уменьшает объемы выбрасываемого мусора;

-     Каждый человек может внести свой посильный вклад в решение этой экологической проблемы, даже ребёнок;

-     Созданные из вторсырья креативные вещи продлевают жизнь бумаге и вызывают позитивные эмоции у того, кто получает их в подарок.

Поставленные задачи реализованы, цель исследования достигнута.

СПИСОК INTERNET РЕСУРСОВ

1.        Бочарова С. «Глобальная экологическая проблема мусора и способы её решения» [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

https://nemusorim.com/musor/ekologicheskayaproblema?ysclid=ldczoz0zz5148516498

2.        ГроуШоп DzagiGrow. Физика в помощь. рН и ЕС в жизни растений

        [Электронный                ресурс].                –                Режим                доступа:

https://dzen.ru/media/id/5a446a1d57906a9a9f5f1163/fizika-v-pomosc-rn-i-es-vjizni-rastenii-5aa61bea48c85e483a39845f

3.        Жизнь без отходов «Что входит в состав ТКО? Морфологический состав твердых бытовых отходов» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bezotxodov.ru/othody/sostav-tbo?ysclid=ldf5y1bhg4289976999  

4.        Межгосударственный стандарт. Макулатура бумажная и картонная.

        [Электронный               документ].               –               Режим              доступа:

https://docs.cntd.ru/document/1200030476?ysclid=ldh243hlos702049805   

5.        Научно-популярный журнал «Как и почему» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://kipmu.ru/mozhno-li-beskonechno-pererabatyvat-bumaguv-bumagu/?ysclid=lczcij2glg225827116

6.        Переработка мусора во вторсырье и утилизация отходов, вторичное использование ресурсов [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

https://rcycle.net/metally/cvetnye/pererabotka-alyuminievyh-banok-algoritmutilizatsii-na-predpriyatiyah-i-v-domashnihusloviyah?ysclid=ldf6dgtaxv338819000  

7.        Переработка мусора. Почему важно перерабатывать мусор [Электронный ресурс].          –        Режим         доступа:      https://pnd-priem.ru/pererabotkamusora/?ysclid=ldf6qeb0x5784936673   

8.        Переработка отходов бумаги и картона - эффективное использование

        макулатуры         [Электронный         ресурс].         –         Режим         доступа:

https://vtorothody.ru/pererabotka/makulatury.html

9.        Сабитов О. «День без бумаги: почему переработка бумаги лучше вырубки лесов и что экологичнее – пакет из целлюлозы или пластика» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://hightech.fm/2019/10/24/paper-recycle  

10.   RCYCLE.NET «Макулатура» [Электронный ресурc]. – Режим доступа: https://rcycle.net/makulatura  

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Сроки разложения бытового мусора в естественных условиях

Рис. 2. Сайклинг

Рис. 3. Какой мусор подлежит переработке.

Рис. 4. Ресайклинг бумаги

Фотоотчет 5. Этапы ресайклинга бумаги в домашних условиях.

Бумажный мусор	Сортировка мусора	Измельчение бумаги
Этап измельчения блендером	Бумажная пульпа	Измерение рН пульпы
Материалы для литья бумаги	Смесь семян для посевной бумаги	Сушка бумаги
Высохшая бумага после прессования	Проращивание посевной бумаги в чашках Петри	Проращивание бумаги в торфяных горшочках

Фотоотчет 6. Примеры результата апсайклинга бумажного вторсырья.

Печать на бумаге	Календарь	Календарь в сборке
Открытки, закладка	Конверты	Блокнот, открытки с гербарием
Декоративная плитка	Декупаж на бумаге	Эко-постер с гербарием

Фотоотчет 7. Мастер-класс по ресайклингу бумажного мусора 16.01.2023г.