III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ВТОРАЯ ЖИЗНЬ БУМАГИ
Пушкарёв Е.В.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


 Введение

Очень часто на уроках технологии мы делаем оригинальные поделки из бумаги. В результате остается много бумажного мусора, который мы выбрасываем. Ежедневно в мусорные баки попадают килограммы бумажных отходов: газеты, старые журналы, исписанные тетради. И от этого становится грустно. Я проверял, сколько наша семья из пяти человек выбрасывает ненужной бумаги. Целую неделю я собирал все бумажные отходы и взвесил их. Получилось 4,5кг. Значит, за месяц будет 18 кг, а за год – 200 кг! На уроках окружающего мира нам рассказывали, что бумагу делают из древесины и из макулатуры, и что 100 кг бумажных отходов спасают 1 дерево. Выходит, только одна наша семья может за год спасти 2 дерева. Тогда все семьи нашей школы могут спасти целый лес!!! А ведь деревья – источник кислорода на планете. Именно поэтому в нашей школе проводится сбор макулатуры. А потом везут её в производственные цеха на переработку.

Как макулатура превращается в новую бумагу?

Почему ее можно использовать повторно?

Можно ли самому сделать бумагу?

Эти вопросы заинтересовали меня, и я принял решение собрать макулатуры побольше и дать ей второй шанс.

Так родился проект, который я назвал:«Вторая жизнь бумаги».

Актуальность: с каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины уменьшаются. Нужно спасать лес сейчас. Использование вторичного сырья для получения бумаги – одно из важнейших решений данной проблемы.

Цель исследования: переработка бумаги в домашних условиях.

Задачи исследования:

  1. Изучение литературы по вопросу использования бумажных отходов для производства бумаги;

  2. Изучить процесс переработки макулатуры;

  3. Найти и изучить информацию о способах изготовления бумаги в домашних условиях.

  4. Сделать декоративную бумагу своими руками.

Методы исследования:

  • Теоретический анализ литературы и ресурсов сети интернет

  • Эксперимент

Предполагаемый продукт проекта: бумага собственного изготовления и изделия из нее.

В работе представлен анализ таких литературных источников (7 источников), как энциклопедии, словари, научно-популярная литература, журналы. Также, проведён анализ трёх источников сети-интернет.

Вопрос переработки бумаги изучен достаточно, однако существует проблема внедрения данных знаний в общественную практику.

Личный вклад: распространение знаний переработки бумаги среди моей семьи, знакомых, и обучающихся школы. Бережливое отношение природным ресурсам.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Бумага и её производство

Дома, на улице, в магазине, в школе мы встречаемся с бумагой. Утром она входит к нам в квартиру свежей газетой, новым номером журнала или письмом. Новый учебный день мы начинаем с учебниками и тетрадями.

Но что мы знаем о бумаге? Прежде всего бумага позволила накапливать память и опыт в гораздо больших количествах. Во-вторых, бумага позволила человеку своевременно получать ту или иную информацию, а также передавать ее на расстояние и сквозь время как можно более точно. Бумага позволила человеку освободить часть своей памяти, передав на бумажные листы важные данные. Её открытие, как и изобретение колеса - чудо, одно из величайших завоеваний человеческого разума.

По толковому словарю С.И.Ожегова:

Бумага – материал для письма, а также для других целей, изготовляемый из древесной или тряпичной массы [5].

По материалам свободной энциклопедии Википедии:

Бумага – волокнистый материал с минеральными добавками в виде листов для письма, рисования, упаковки и прочего, получаемый из целлюлозы: растений, а также вторсырья (тряпья и макулатуры).

В состав бумаги входят:

  • Волокна растительного происхождения;

  • Минеральные наполнители (проклеивающие вещества);

  • Красители;

  • Специальные добавки (для разных видов бумаги).

Производство бумаги включает в себя несколько этапов:

1 этап - механический. Путь бумаги начинается в бескрайних лесах. С лесной делянки деревья отправляются на бумажный комбинат, где их переносят на распиловочные столы. Стволы деревьев превращаются в метровые отрезки-чурки и в барабанах очищаются от коры. 60-тонные жерновые камни превращают их в древесную массу.

2 этап - химический. В древесную массу добавляют целлюлозу и наполнители: серу, соду, известь, каолин – белую глину высокого качества. Они придают бумаге белизну, плотность, гладкость и хорошие печатные свойства.

3 этап – изготовление бумажного полотна. Подготовленная бумажная масса разбавляется водой и под давлением через семиметровую щель выливается на сточный конвейер со скоростью 750 метров в минуту, сушится, прокатывается и превращается в бумагу.

4 этап – отделка бумаги. Бумажному полотну придают форму готовой продукции – листы, рулоны.

5 этап - сортировка и упаковка.

Для изготовления 1 тонны бумаги нужно 5,6 м3 древесины. Это примерно 17 деревьев. А из 1 тонны бумаги можно изготовить порядка 30 тысяч обычных ученических тетрадей. 250 кг макулатуры заменяют около 1 кубического метра древесины.

Применение бумаги.Бумагу человек в своей жизни использует широко:

  • Для письма и печати (книги, журналы, газеты, тетради)

  • Отделочный материал (обои)

  • Поделочный материал (оригами, папье - маше)

  • Упаковочный материал (фантики, мешки, коробки)

  • Чистящий материал (салфетки, туалетная бумага)

  • Фильтрование

  • Производство денег

  • Подложка для нанесения химических реактивов (фотобумага, индикаторная бумага, наждачная бумага)

Таким образом, бумага является неотъемлемой и важной частью жизнедеятельности человека. Она является и деньгами, и поделочным материалом, и источником знаний. Производство бумаги – трудоёмкое и затрачивает большое количество природных ресурсов (деревьев). Поскольку деревья являются важной и неотъемлемой частью в цепочки экологии и благополучия планеты, то встаёт вопрос об изготовлении бумаги из других материалов, например, уже использованной бумаги (макулатуры).

1.4 Макулатура и способы переработки

По толковому словарю С.И. Ожегова: макулатура – это негодная бумага, книги и т.п., идущие на переработку [5].

По материалам свободной энциклопедии Википедии:

Макулатура – отходы всех видов картона и бумаги, которые возможно использовать вторично как волокнистое сырье. Это сохранит наши леса от чрезмерной вырубки, а экологию от гибели.

Макулатура — один из важных видов возобновляемых ресурсов. Чтобы взамен срубленного дерева вырастить новое, требуется 25-30 лет. Бумага практически не наносит вреда окружающей среде. Время разложения 2-3 года, но иногда на свалках без поступления кислорода в слой мусора бумага способна лежать до 30 лет не разлагаясь. Однако краска, которая нанесена на бумагу, при разложении выделяет ядовитые вещества, а при сжигании некоторых видов краски могут образовываться диоксиды.

Исследования подтверждают, что количество макулатуры в отходах снижаться не будет, наоборот: в сфере обслуживания используется все больше упаковочных и полиграфических материалов, поэтому в отходах растет и доля макулатуры.

Я выяснил, что основой бумаги является целлюлоза, которую получают из древесной щепы. Волокна целлюлозы достигают длины 2см. Переплетаясь друг с другом, они создают плотную структуру бумаги. Следовательно, целлюлоза в макулатуре уже есть. Поэтому производство бумаги из нее экономичнее, чем из древесины. Подсчитано, что переработка тонны макулатуры позволяет сэкономить 20 000 л воды, 1 000 КВт электроэнергии, сокращается выброс в атмосферу до 1700 килограмм углекислого газа. А главное, можно избежать вырубки более одного миллиона гектаров леса за один год!

Макулатура может пережить 5-7 переработок, пока волокна целлюлозы не станут очень короткими.

Просмотрев видеофильм о переработке макулатуры, я понял, что этот процесс состоит из нескольких этапов:

  1. Макулатура загружается в емкости с водой, где происходит ее замачивание и перемешивание.

  2. Из смеси удаляются металлические предметы (скрепки и др.), грязь, песок, остатки клея, органики, типографская краска, жиры, красители и др. После откачки излишков воды остается аморфная масса — пульпа.

  3. При помощи двух специальных сетчатых барабанов, пульпа поступает на линию бумагоизготовительной машины, здесь она остается на сетке, выравнивается и доводится до нужной толщины.

  4. Лента окончательно высыхает на барабане, превращаясь в бумагу.

Что же дает переработка бумаги?

1. В мире меньше стали вырубать леса

2. Получение сырья обходится намного дешевле, чем при вырубках леса

3. Происходит экономия в деньгах и энергии

4. Уменьшается количество мусора

5. Переработанная бумага стоит намного дешевле, чем сделанная из дерева.

Правда, нельзя перерабатывать бумагу бесконечно. В конце концов целлюлоза становится непригодной для переработки (обычно бумага перерабатывается не более четырех-пяти раз), но за счет смешивания старой бумаги с новой, можно продлить жизнь старой бумаги на еще несколько переработок.

Согласно последним исследованиям, уровень сбора макулатуры в России составил 12%, в США 50%. Самый высокий уровень сбора макулатуры был в Германии и составил 73,6%.

По статистике, в России лишь 0,1% бумаги производится из макулатуры. В Европе эта цифра доходит до 50%, а в Японии и вовсе — 65% новой бумаги делается из старой макулатуры.

Увеличение сбора и переработки макулатуры прямо пропорционально сбережению лесов, восстановлению и сохранению экосистемы, решению энергетических и экологических проблем. Развитие этого направления решает задачу рационального и бережного использования лесных ресурсов. Использование вторичного сырья в промышленности защищает окружающую среду, экономит природные и энергетические ресурсы.

Согласно общепринятым стереотипам, из макулатуры изготавливаютисключительно низкосортную продукцию. Наиболее яркие представители – упаковочная и туалетная бумага. В России макулатура используется в производстве около 70 видов бумаги и картона. Также наша страна постепенно перенимает положительный опыт европейских стран в задействовании макулатуры в производстве различных товаров надлежащего качества. Как следствие, появляется все больше технологий производства:

- строительных материалов;

- изоляционных материалов;

- ткани (одежда);

- аксессуаров для автомобильной промышленности;

- одноразовой посуды;

Макулатура остается главным сырьем для:

- картона;

- гофрокартона;

- яичной упаковки;

- крафт-пакетов;

- технической бумаги;

- офисной бумаги;

- полиграфической продукции.

- средств личной гигиены.

Для переработки не подходят:

  • Мокрая и грязная бумага;

  • бумага с восковым или пластиковым покрытием;

  • самоклеющаяся бумага;

  • копирка;

  • фотобумага и бумага для факсов.

Таким образом, анализ литературы и фильмов показал, что переработка бумаги – это важное направление в производстве, позволяющее сохранить природные ресурсы и удовлетворить потребности общества в необходимом количестве бумаги. К сожалению, в нашей стране переработка бумаги не столь распространённое явление. Это можно объяснить тем, что Россия богата природными ресурсами, в том числе лесом, и недостаточное понимание взрослыми важность не только восстановления природных ресурсов, но и их сохранения по средствам переработки макулатуры.

ГЛАВА 2. Практическая часть

2.1. Изготовление бумаги в домашних условиях

Я нашел и изучил информацию о способах изготовления бумаги в домашних условиях. Посмотрев несколько мастер-классов пришел к выводу, что этапы ручного изготовления бумаги из макулатуры такие же, как и в промышленном производстве, только адаптированы к домашним условиям.

Для создания бумаги я подготовил специальный инвентарь, инструменты и материалы:

  • Макулатуру;

  • Ёмкость для замачивания сырья;

  • Блендер;

  • Тазик для литья бумаги;

  • Клей ПВА;

  • Рамки с сеткой для изготовления бумажных листов;

  • Впитывающие салфетки;

  • Материалы для декорирования сырой бумаги (краски, нитки, блестки, конфетти, природные материалы и т. д.

Этапы работы по «превращению» макулатуры в бумагу:

1. Сортировка макулатуры на 4 группы:

  • Яичные упаковки;

  • втулки от бумажных полотенец и туалетной бумаги;

  • офисная бумага б/у;

  • бумажные полотенца.

2. Измельчение бумаги руками (можно шредером);

3. Замачивание бумаги на 2-3 часа;

4. Измельчение блендером бумажной массы с добавлением клея ПВА и красителя до кашеобразного состояния;

5.Разведение бумажной массы водой: чем больше воды, тем тоньше будет бумага

6. Зачерпывание бумажной массы рамкой с сеткой

7. Декорирование будущих листов бумаги

8. Удаление избытка воды с помощью впитывающих салфеток

9. Аккуратное снятие бумажного листа с рамки

10. Складывание сырых листов бумаги в стопку и просушивание их под прессом. Мои фотографии по изготовлению бумаги представлены в приложениях 1.

Чтобы бумага получилась, важно знать следующее:

  1. Из разных видов макулатуры получается бумага разного качества: из яичных упаковок и картонных втулок бумага получается плотная, грубая; из офисной бумаги получается самая качественная бумага; из бумажных полотенец и растворимых втулок бумага тонкая. Поэтому макулатуру лучше сортировать.

  2. Бумага, изготовленная способом раскладывания бумажной массы на сетку, получается шероховатой, плотной и неоднородной.

  3. Если в бумажную массу не добавить клей, то бумага будет ломаться.

  4. Для получения более плотной бумаги в массу можно добавить крахмал.

  5. Если бумагу сушить не под прессом, то в процессе сушки она изгибается и теряет форму.

  6. Бумагу нельзя сушить очень горячим утюгом или феном. Это приводит к ее пересыханию и пожелтению.

Заключение

Бумага – одно из уникальных изобретений человека. Производство бумаги - весьма трудоемкий и масштабный процесс. Бумага производится из древесины, поэтому нужно бережно с ней обращаться, не выбрасывать на свалку, собирать и сдавать макулатуру. Можно перерабатывать использованную бумагу в домашних условиях, творчески ее использовать.

Рукотворная бумага не похожа на бумагу машинной выделки, и с точки зрения технических стандартов она хуже: толще, менее гладкая, хрупкая. Но она абсолютно эксклюзивна, двух одинаковых листов не получится, быть может поэтому изготовление бумаги превращается из ремесла в искусство.

Анализ литературы и фильмов показал, что переработка бумаги – это важное направление в производстве, позволяющее сохранить природные ресурсы и удовлетворить потребности общества в необходимом количестве бумаги. К сожалению, в нашей стране переработка бумаги не столь распространённое явление. Это можно объяснить тем, что Россия богата природными ресурсами, в том числе лесом, и недостаточное понимание взрослыми важность не только восстановления природных ресурсов, но и их сохранения по средствам переработки макулатуры.

Важно доносить до людей мысль, что бумагу надо использовать экономно, потому что за каждым листом бумаги стоит история живого дерева. Чем больше людей будут знать о беде леса, и задумываться о том, как ему помочь, тем быстрей мы спасём лес для себя, своих детей.

Моя исследовательская работа помогла мне осознать значение и масштабы этой проблемы. Я передал свои знания друзьям, знакомым, одноклассникам, родителям. Теперь, собирая макулатуру и перерабатывая бумагу дома, я чувствую важность своей работы и вклад в сохранение природных ресурсов и экологии нашей планеты.

Список источников и литературы

  1. Большая Российская энциклопедия. - Том 4. - М.

  2. Веччионе Глен Сделай сам! 100 самых интересных самостоятельных научных проектов. – М.: «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель».- 2004.

  3. Даль В.И. Толковый словарь русского языка. - М., 2006

  4. Джуди Галенс, Нэнси Пир Книга ответов для почемучек. - Харьков, 2006

  5. Ожегов С.И. Толковый словарь русского язык. – М., 2014

  6. Популярная энциклопедия для детей «Всё обо всём»». – М., 1998

  7. Экология и жизнь // № 5. - 2003

Интернет-ресурсы:

  1. stranamasterov.ru

  2. www.ideibiznesa.org

  3. emin197models.ru

Приложения 1

Производство бумаги в домашних условиях

  1. Измельчение макулатуры

  1. Измельчаю макулатуру блендером и добавляю клей ПВА

  1. Выкладываю бумажную массу на сетку

  1. Удаляю излишки воды

  1. Аккуратно снимаю с сетки получившийся бумажный лист

  1. Бумажный лист после просушки. Мой результат

17