Автономная некоммерческая профессиональная образовательная организация
«Академический колледж»
ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ
Тема: «Маленькая батарейка – большая проблема»
|
Выполнили: Группа - 1ИСПпо-124-об |
|
Руководитель: Бибик Елена Александровна
|
Волгоград
2024
Содержание
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ БАТАРЕЕК НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ........................................ 8
ГЛАВА 3. ПРОГРАММЫ УТИЛИЗАЦИИ В РОССИИ......................................................... 11
В современном мире использование батареек и аккумуляторов стало неотъемлемой частью нашей жизни. Они обеспечивают питание для множества устройств: от мобильных телефонов до электромобилей. Однако с увеличением потребления электроники возрастает и проблема утилизации отработанных батареек. В России каждый человек использует в среднем 6-8 батареек в год и только 20% всех использованных батареек проходят правильную утилизацию. Эти цифры показывают масштаб проблемы, ведь каждая батарейка содержит множество опасных веществ, таких как свинец, кадмий, ртуть, никель и литий. При неправильном обращении эти вещества могут попасть в почву, воду и воздух, вызывая серьезные экологические последствия:
1. Загрязнение почвы. Металлы, содержащиеся в батарейках, проникают в грунтовые воды и загрязняют источники питьевой воды.
2. Отравление воздуха. При сгорании батареек выделяются токсичные газы, которые могут вызывать респираторные заболевания у людей и животных.
3. Вред для живых организмов. Попадание тяжелых металлов в пищу приводит к накоплению токсинов в организме, что может вызвать хронические болезни и даже генетические мутации.
4. Разрушение экосистем. Загрязненная почва и вода негативно влияют на растительный и животный мир, приводя к гибели целых популяций.
Правильная утилизация батареек включает сбор, сортировку и переработку отработанных элементов питания. Это позволяет извлечь ценные материалы и предотвратить попадание вредных веществ в природу. Важно также повышать осведомленность населения о необходимости правильного обращения с батарейками и создавать инфраструктуру для их сбора и переработки.
Таким образом, актуальность данной темы заключается не только в необходимости поиска эффективных решений для решения проблемы утилизации батареек, но и в важности повышения уровня осведомленности населения о данной проблеме. Необходимо разработать новые технологии и системы, которые помогут минимизировать негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить безопасное обращение с отработанными батарейками. Это включает в себя создание удобных пунктов сбора, образовательные программы и инициативы, направленные на вовлечение граждан в процесс утилизации. Только комплексный подход позволит справиться с этой актуальной проблемой и обеспечить устойчивое развитие в сфере обращения с отходами.
Целью данного проекта является анализ существующих проблем, связанных с утилизацией батареек, и разработка рекомендаций по их решению.
Для достижения цели мы ставим перед собой следующие задачи:
1. Изучить виды батареек и их состав.
2. Проанализировать влияние батареек на природу.
3. Исследовать существующие методы утилизации батареек.
4. Разработать информационные памятки с правилами утилизациями батареек.
Батарейки являются одним из самых распространенных источников энергии для портативной электроники. Они используются практически повсеместно – от пультов дистанционного управления до сложных медицинских устройств. Существует несколько основных типов батареек, каждый из которых имеет свои особенности и химический состав, а также обладает рядом преимуществ и недостатков, что делает их подходящими для разных областей применения. Рассмотрим наиболее популярные виды:
1. Щелочные батареи (Alkaline)
Щелочные батареи широко распространены благодаря своей долговечности и надежности. Они широко используются в бытовых приборах, таких как пульты управления, фонарики, игрушки, радиоприемники и другие устройства с низким и средним потреблением энергии. Химическая реакция внутри щелочной батареи включает цинк (Zn), диоксид марганца (MnO₂) и гидроксид калия (KOH). Эти элементы обеспечивают высокую емкость и стабильность работы при различных температурах. Они также популярны благодаря своей доступности и относительно долгому сроку хранения. Но у них есть и ряд недостатков, например, невозможность перезарядки, потеря емкости со временем даже без использования.
2. Литиевые батареи (Lithium)
Литиевые батареи обладают высокой плотностью энергии и длительным сроком службы. Они часто применяются в устройствах с высоким энергопотреблением, таких как фотоаппараты, ноутбуки, смартфоны, медицинские приборы и инструменты. Также они широко применяются в электротранспорте и энергетических системах, так как могут работать в широком диапазоне температур. Основные химические соединения включают литий (Li), оксид кобальта (CoO₂) и органические растворители (электролиты). Из недостатков можно выделить высокую цену по сравнению с другими видами батареек и специальные условия зарядки и утилизации.
3. Никель-металлогидридные батареи (NiMH)
Никель-металлогидридные аккумуляторы представляют собой перезаряжаемые источники питания. Они заменили никель-кадмиевые батареи благодаря большей емкости и отсутствию эффекта памяти, также их большим достоинством является экологичность (они содержат меньшее количество токсичных веществ). Из недостатков можно выделить быструю саморазрядку и необходимость полного разряда перед повторной зарядкой для предотвращения потери емкости. Основной компонент этих батарей – гидрид металла, который способен хранить водород.
Состав:
- Металл-гидридный сплав (MH) – анод.
- Никель (Ni) – катод.
- Калия гидроксид (KOH) – электролит.
4. Никель-кадмиевые батареи (NiCd)
Хотя никель-кадмиевые батареи постепенно вытесняются другими технологиями, они все еще находят применение в некоторых областях благодаря низкой стоимости и устойчивости к экстремальным температурам. Однако они имеют эффект памяти, что означает снижение емкости при неполной разрядке.
Состав:
- Кадмий (Cd) – анод.
- Никель (Ni) – катод.
- Калия гидроксид (KOH) – электролит.
5. Свинцово-кислотные батареи
Эти батареи чаще всего встречаются в автомобилях, системах резервного питания солнечных энергетических установках. Они хорошо справляются с большими нагрузками и способны быстро отдавать энергию. Батареи состоят из свинцовых пластин, погруженных в серную кислоту. Свинцово-кислотные батареи могут накапливать большое количество энергии, но они тяжелые и требуют регулярного обслуживания.
Состав:
- Свинец (Pb) – анод.
- Двуокись свинца (PbO₂) – катод.
- Серная кислота (H₂SO₄) – электролит.
Понимание химического состава батареек позволяет лучше оценить возможности и ограничения каждого типа батареек. Например, щелочные батареи подходят для повседневных нужд, а литиевые или никель-металлогидридные аккумуляторы – для высокотехнологичных и более мощных устройств. Важно учитывать не только технические характеристики, но и экологические аспекты, такие как возможность переработки и утилизации.
Батареи часто выбрасываются вместе с бытовыми отходами, хотя их необходимо утилизировать отдельно. На свалках или полигонах твёрдых бытовых отходов батарейки подвергаются воздействию влаги, тепла и механических повреждений и, как и другие устройства, использующие химические источники тока, могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду при высвобождении содержащихся внутри веществ. Отработанные батарейки представляют собой источник токсичных химических веществ, которые могут попасть в почву, воду и воздух, нанося ущерб экосистемам и здоровью человека. Рассмотрим подробнее, каким образом происходит этот процесс.
Одним из основных источников загрязнения почвы являются батарейки, выбрасываемые в мусорные контейнеры. Составляющие батареек, такие как свинец, ртуть, кадмий, никель и другие тяжелые металлы, начинают растворяться при контакте с влагой. Эти химические вещества проникают в почву и могут оставаться в ней в течение десятилетий, загрязняя растения и животных. Кроме того, дождевая вода может вымывать токсины из почвы и переносить их в водоёмы, где они продолжают своё негативное влияние. Свинец, например, это высокотоксичный металл, который при попадании в организм вызывает заболевания нервной системы, почек и крови. Кадмий - ещё одно опасное вещество, которое способно вызывать рак лёгких и повреждение костной ткани. Ртуть – нейротоксин, который даже в малых дозах может привести к повреждению мозга, особенно у детей.
С токсичными веществами, вымываемыми из батареек, загрязняются водоемы и водоносные слои. Вода, загрязненная токсичными веществами из батареек, становится непригодной для питья и использования в сельском хозяйстве. Когда батарейки попадают в мусорные свалки, химические вещества, такие как ртуть и кадмий, могут попадать в грунтовые воды и реки, что ведет к их длительному загрязнению. Ртуть, одна из самых опасных составляющих батареек, может накапливаться в рыбе, что приводит к биомагнификации — процессу, при котором концентрация токсинов в организме животных увеличивается с каждым звеном пищевой цепи. Это в конечном итоге приводит к отравлению водных экосистем и представляет угрозу для здоровья человека, когда загрязненная рыба или вода употребляется в пищу.
Токсичные вещества, содержащиеся в батарейках, могут пагубно влиять на животных, которые вступают в контакт с загрязненной почвой или водой. Например, животные, поедая растения, содержащие накопленные в себе химические элементы, могут отравиться, что снизит их популяцию в экосистеме. Исследования показывают, что тяжелые металлы, такие как свинец и кадмий, могут вызывать у животных проблемы с нервной системой, нарушать их репродуктивные функции и даже приводить к смертельным исходам.
Кроме загрязнения почвы и воды, батарейки могут также способствовать загрязнению воздуха, если они сжигаются в процессе утилизации. Когда батарейки сжигаются на свалках или в недостаточно оборудованных мусоросжигательных установках, токсичные пары и вредные газы, включая диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения, попадают в атмосферу. Эти вещества могут вызвать проблемы с дыхательной системой у людей и животных, а также способствовать глобальному загрязнению воздуха.
Большинство современных батареек, в том числе литий-ионные, разлагаются в течение десятков, а порой и сотен лет. Это означает, что воздействие батареек на окружающую среду длится на протяжении всей жизни их химических компонентов. Даже если батарейки не попадают в экосистему напрямую, их долгосрочное существование на свалках создаёт дополнительные проблемы для будущих поколений, затрудняя использование земли и воды для сельского хозяйства и поддержания жизни в целом.
Таким образом, разложение батареек является одним из факторов загрязнения окружающей среды. Чтобы минимизировать вред от батареек, важно правильно утилизировать их. Многие страны имеют специальные программы утилизации отработанных аккумуляторов и батареек. В следующей главе мы рассмотрим существующие программы утилизации в нашей стране.
В России проблема утилизации батареек стоит достаточно остро, особенно с учетом того, что объемы потребления бытовых аккумуляторов и батареек с каждым годом растут. Современные батарейки содержат множество токсичных веществ, таких как свинец, кадмий, ртуть и литий, которые представляют опасность для окружающей среды и здоровья человека. В последние годы вопросы утилизации отходов батареек начинают привлекать внимание как государственных органов, так и экологических организаций.
На сегодняшний день в России основным методом утилизации батареек является сбор в специализированных пунктах, после чего они направляются на переработку. Однако, данная система недостаточно развита. Для утилизации батареек существует несколько возможных методов:
1. Сбор. В крупных городах России устанавливают контейнеры для сбора батареек в торговых центрах и супермаркетах. Акции организуют экологические организации и ритейлеры для повышения осведомленности.
2. Переработка. Заводы перерабатывают свинцово-кислотные аккумуляторы, но обработка литиевых и никель-металлгидридных батареек развита слабо, и большинство отходов попадает на свалки.
3. Вторичное использование. Из переработанных батареек извлекают кадмий, никель, свинец и литий, но дороговизна технологий ограничивает их распространение.
Таким образом, в России существует несколько методов утилизации батареек, но их развитие и внедрение на практике требуют дополнительных усилий и значительных инвестиций. Важным аспектом является улучшение системы сбора отходов и развитие перерабатывающих технологий.
Несмотря на усилия экологических организаций и отдельных предпринимателей, система сбора и переработки батареек в стране остается несовершенной.
Основные проблемы правильной утилизации:
1. Недостаточное количество пунктов сбора. В регионах России пункты сбора батареек редки, а в крупных городах их недостаточно. Это неудобство заставляет многих выбрасывать батарейки в общий мусор, ухудшая экологию.
2. Низкая осведомленность. Жители часто не знают о вреде батареек и местах их сдачи, так как отсутствует федеральная программа по информированию.
3. Отсутствие государственной программы по утилизации. В отличие от западных стран, в России утилизация батареек зависит от частных инициатив, без государственной политики и масштабной поддержки.
В международной практике вопросы утилизации батареек и аккумуляторов рассматриваются с особым вниманием. Разные страны применяют различные модели сбора и переработки отходов, с целью минимизации их негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.
Взяв за пример опыт и примеры других стран, мы предлагаем следующие рекомендации для решения проблемы утилизации батареек:
1. Создание законодательства. На федеральном уровне необходимо принять закон, регулирующий обязательную утилизацию батареек и аккумуляторов, как это сделано в странах ЕС. Этот закон должен предусматривать ответственность производителей за создание и финансирование системы сбора отходов.
2. Поддержка переработки. Следует поддерживать развитие технологий переработки батареек, включая создание новых заводов и модернизацию существующих. Это позволит не только снизить загрязнение окружающей среды, но и извлекать из батареек полезные материалы для повторного использования.
3. Стимулирование частных инициатив. Нужно поощрять частные компании, которые занимаются сбором и переработкой батареек, предоставляя налоговые льготы и субсидии на развитие технологий переработки.
Но без локальной поддержки каждого человека любые инициативы, даже самые нужные, могут провалиться. Поэтому, в первую очередь, необходимо повысить осведомленность населения об острой проблеме утилизации батареек, внедрить информационные программы, направленные на просвещение и образование:
1. Образовательные программы в школах и ВУЗах — включение тем по экологии и утилизации отходов в учебные курсы.
2. Медийные кампании — использование местных телевидения, радио и социальных сетей для распространения информации о важности правильной утилизации батареек.
3. Мобильные приложения — создание платформ для поиска ближайших пунктов сбора батареек, с возможностью получения информации о переработке.
В Волгоградской области существуют несколько организаций, которые занимаются сбором и утилизацией батареек, но знают об их инициативе слишком мало людей. Мы подготовили информационные листовки с адресами пунктов приема батареек и аккумуляторов, которые можно распространить внутри колледжа среди студентов и сотрудников.
Для вовлечение местных сообществ и организаций также можно попробовать:
1. Партнёрства с бизнесом: вовлечение крупных торговых сетей и предприятий в установку контейнеров для сбора батареек, а также участие в образовательных программах.
2. Местные инициативы: организация акций по сбору батареек в школах, муниципальных учреждениях и на предприятиях.
Правильная утилизация батареек является важной задачей для защиты окружающей среды и здоровья людей. Батарейки содержат токсичные вещества, такие как свинец, кадмий, ртуть и другие тяжелые металлы, которые при попадании в почву и воду могут нанести значительный вред экосистемам и здоровью человека. Несанкционированная утилизация может привести к загрязнению воздуха, воды и почвы, а также способствовать накоплению опасных отходов на свалках.
Использование специальных пунктов приема отработанных элементов питания позволяет минимизировать экологические риски и способствует переработке ценных материалов, содержащихся в батарейках. Переработка таких отходов помогает сохранить природные ресурсы и снизить нагрузку на окружающую среду. В связи с этим необходимо повышать осведомленность населения о важности раздельного сбора и правильной утилизации батареек, а также развивать инфраструктуру для их безопасного обращения.
В рамках исследования была проанализирована проблема утилизации батареек и предложены меры для ее решения. Разработка новых технологий, создание удобной инфраструктуры и просветительские инициативы являются ключевыми факторами устойчивого развития системы обращения с отходами. Таким образом, правильная утилизация батареек – это не просто вопрос личной ответственности каждого гражданина, но и стратегическая задача для устойчивого развития общества и сохранения природных ресурсов для будущих поколений.
1. Гальвани, Л. Исследования по биоэлектричеству / Л. Гальвани. – Болонья: Университет Болоньи, 1791. – 324 с.
2. Вольта, А. О построении Вольтова столба и электрических явлениях / А. Вольта // Philosophical Transactions. – 1800. – № 1. – С. 403–410.
3. Плантэ, Г. О создании первого аккумулятора / Г. Плантэ // Comptes rendus. – 1859. – Т. 50. – С. 640–645.
4. История химических источников тока: от Вольтова столба до литиевых батарей / под ред. Дж. Бейкер. – Нью-Йорк: Springer, 2010. – 532 с.
5. Развитие литиевых батарей: достижения и перспективы / А. Джонсон, К. Уилсон // Journal of Energy Storage. – 2015. – Т. 3, № 4. – С. 120–129. – URL: https://www.energyjournal.com/lithium-batteries (дата обращения: 25.11.2024).
6. Экологические аспекты переработки батареек: международный опыт / С. Петрова, Д. Ли // Green Technologies. – 2022. – № 12. – С. 45–58. – URL: https://www.greentech.org/recycling (дата обращения: 25.11.2024).
7. Никитин, В.П. Экологические проблемы утилизации батареек / В.П. Никитин. – Москва: ЭнергоИздат, 2021. – 328 с.
Настоящий материал опубликован пользователем Бибик Елена Александровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Курс профессиональной переподготовки
Курс профессиональной переподготовки
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
7 235 911 материалов в базе
Вам будут доступны для скачивания все 214 547 материалов из нашего маркетплейса.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.