XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Ручной пресс для ПЭТ бутылок как часть осознанного потребления

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Камалов С.Р. 1

---

1БОУ Технологический лицей "Авангард"

Коренная А.В. 1

---

1БОУ СОШ №24

Работа в формате PDF

1.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В последние десятилетия проблема пластиковых отходов стала одной из наиболее актуальных и обсуждаемых тем в области экологии. Пластиковые изделия, включая ПЭТ бутылки, составляют значительную часть общего объема твердых бытовых отходов (10-12%), что приводит к серьезным экологическим последствиям. [3] (Приложение 1) По данным различных исследований, миллионы тонн пластика ежегодно попадают в океаны, реки и другие водоемы, нанося непоправимый ущерб. Ведь сроки разложения пластика более 100 лет.

В условиях глобального изменения климата и истощения природных ресурсов, осознанное потребление и эффективная утилизация отходов становятся не просто желательными, а необходимыми для обеспечения устойчивого будущего.

Сегодня уже многие из нас знают о необходимости сдавать тару на переработку, так и наша семья встала на путь сортировки бытовых отходов. На протяжении двух лет мы занимаемся сортировкой мусора, в частности сортировкой пластиковых бутылок. Вблизи нашего дома установлено три сортировочного контейнера. (Приложение 2) Но, в какой-то момент мы стали замечать, что сетки для сбора ПЭТ-бутылок максимально переполнены. Так мы поняли, что вывозить пластик перестали. Иначе как объяснить, что все остальные контейнеры на площадках пустые, а сетки с пластиком переполнены настолько, что бутылки из них вываливаются. (Приложение 3) Далее мы стали наблюдать, что из-за массового наполнения сеток, наш район стал замусорен пластиковыми бутылками. ПЭТ-бутылки складывают в урны возле жилых домов, бросают под деревья и кусты, образуя несанкционированные свалочные очаги.

Нам удалось выяснить, что управляющая компания жилых домов нашего микрорайона отказалась от идеи сбора пластика в отдельный контейнер, так как отсек очень быстро заполнялся. Да и возить «воздух», как говорят сотрудники ЖКО дорого. В итоге почти вся тара стала отправляться в общий мусор. И теперь те, кто осознанно сортируют мусор, вынуждены самостоятельно спрессовать каждую бутылку, ведь в стандартные сортировочные экопункты «воздух» тоже не принимают.

Цель: разработка малогабаритного ручного пресса для сокращения объема бытовых отходов и формирования осознанных экопривычек.

Задачи:

1. Изучить литературу о негативном воздействии пластика на окружающую среду;

2. Анализ существующих моделей прессов для ПЭТ бутылок;

3. Провести эксперимент и определить объем тары в натуральном и в сжатом виде;

4. Изучить разработки начинающих инженеров;

5. Определить эффективность ручного малогабаритного пресса;

6. Разработать пути привлечения общественного внимания к проблеме сортировки и приема пластиковых отходов.

Гипотеза: сжатые ПЭТ-бутылки в ручном малогабаритном прессе – эффективный способ сортировки пластика.

Объект исследования:прессование ПЭТ-бутылок.

Предмет исследования: эффективность складирования спрессованных ПЭТ-бутылок.

1. Прием пластиковых отходов

1.1 Актуальность проблемы пластиковых отходов

Проблема пластиковых отходов становится все более актуальной на фоне глобального загрязнения окружающей среды. Пластик, который занимает значительное время для разложения, наносит ущерб экологии. По имеющимся данным, в 2023 году в мире было произведено почти 400 миллионов тонн пластика, из которых лишь 9% были переработаны во вторичные материалы.[5] (Приложение 4) В целом сегодня в России растет объем переработки пластиковых отходов.

Подходы к переработке пластиковых отходов становятся одной из ключевых тем обсуждения в профессиональных кругах. В числе решений поднимается вопрос о переработке ПЭТ бутылок, которые составляют значительную долю пластикового мусора. Использование прессов для сокращения объема таких отходов может служить эффективным шагом в борьбе с загрязнением. Прессы помогают не только сократить пространство для хранения, но и улучшить эффективность дальнейшей переработки [7].

Развивая осознанное потребление, использование прессов для ПЭТ бутылок может стать частью общественного сознания, способствуя формированию культуры бережного отношения к ресурсам. Прессы не только облегчают процесс утилизации, но и способствуют более экологичному подходу к образованию и переработке отходов [3].

Осознанное потребление подразумевает, что каждый может внести свой вклад в снижение вредного следа на окружающий мир, включая использование прессов для пластика. Важно, чтобы граждане поняли связь между своим выбором и воздействием на окружающую среду. Ведь переработанные материалы так же могут использоваться для производства новых товаров: бутылок, одежды и обуви, мебели, запчастей и др. [1]

1.2 Виды прессов ПЭТ-тары

Пресс для ПЭТ (полиэтилентерефталатной) тары — это оборудование, предназначенное для сжатия и уплотнения использованных пластиковых бутылок и другой подобной упаковки перед утилизацией или переработкой. Использование прессов позволяет значительно уменьшить объем отходов, облегчая транспортировку и хранение. Различают несколько видов прессов для ПЭТ-тары:(Приложение 5)

1. Гидравлические прессы

• Принцип работы: Сжатие осуществляется с помощью гидравлического поршня, который создает большое давление.

• Преимущества: Высокая эффективность, возможность обработки больших объемов материала.

• Недостатки: Более высокая стоимость по сравнению с механическими аналогами, требуют регулярного обслуживания гидравлики.

2. Механические прессы

• Принцип работы: Используют механические рычаги или винты для сжатия ПЭТ-тары.

• Преимущества: Простота конструкции, низкая цена, минимальное обслуживание.

• Недостатки: Меньшая мощность по сравнению с гидравлическими моделями, меньший коэффициент сжатия.

3. Автоматизированные прессы

• Особенности: Оснащены системами автоматического управления, что упрощает процесс загрузки и выгрузки материалов.

• Преимущества: Повышенная производительность, минимизация человеческого фактора.

• Недостатки: Сложность и высокая стоимость оборудования.

4. Ручные прессы

• Принцип работы: Приводятся в действие вручную оператором с использованием физической силы.

• Преимущества: Низкая стоимость, простота эксплуатации.

• Недостатки: Ограниченная производительность, трудоемкость процесса.

Каждый вид пресса имеет свои преимущества и недостатки, выбор зависит от конкретных нужд: объема перерабатываемого материала, доступности ресурсов и требований к производительности.

Но определенно прессование пластиковой бутылки и тары - это одно из самых эффективных решений для уплотнения имеющейся массы. Уровень прессования на оборудовании составляет до 1:10, а сами прессы для пластиковой тары по своим функциональным назначениям почти не отличаются от остальных прессов (для бумаги, картона, пленки и т. п.) [1]

Таким образом, прессы для ПЭТ бутылок представляют собой ценное решение для уменьшения объема пластиковых отходов и содействуют внедрению более осознанного подхода к потреблению. В процессе выбора необходимой модели стоит учитывать как экономические, так и экологические аспекты, что сделает использование оборудования выгодным и обоснованным.

2. Прессование пластиковых ПЭТ-бутылок

2.1. Определение объема складируемой ПЭТ-тары

Как мы уже узнали, значительную часть объема твердых коммунальных отходов занимают ПЭТ-бутылки. Причем речь идет не о количестве, а именно об их объеме. В контейнерах для сбора вторсырья он может превышать 50%.[4]

Пластиковая ПЭТ-тара в не сжатом виде приводит к быстрому заполнению, а потом и переполнению контейнеров, а из переполненных баков мусор вываливается на землю, что приводит к дополнительной свалке.

Но возможно ли решение данной проблемы?

Мы провели эксперимент: взяли два одинаковых контейнера объемом 10литров, в один контейнер сложили пластиковые бутылки, в том виде как они есть, а в другой поместили бутылки сжатыми ручным способом. Результаты оформили в таблицу1

Сравнительный анализ ПЭТ-тары, помещенной в контейнер

Таблица 1

Мы увидели, что в обычном виде бутылки объемом 0,5 литра в контейнер вошло 10 штук, когда смяли ногами, поместилось 14 штук. Так же с тарой объемом 1,5 литра: в натуральном виде вошло только 4 бутылки, сжатым ручным способом 7. (Приложение 6)

Вывод: Как показал анализ, в сжатом виде ручным способом ПЭТ-бутылка имеет практически в два раза меньший объем относительно натурального вида тары. Это, безусловно, положительно сказывается при накоплении отходов в контейнере, ну и, конечно, для перевозчиков вторсырья.

2.2. Ожидаемый результат по формированию экологической осознанности

1. Простое действие каждого, с большим эффектом. На первый взгляд, сжатие бутылок может показаться незначительным действием, но простое сжатие бутылки перед тем, как отправить её в мусор, может существенно сократить объем отходов, улучшить работу коммунальных служб и снизить нагрузку на окружающую среду. Это простой и доступный способ, с помощью которого каждый из нас может внести вклад в поддержание чистоты и экологической безопасности своего города.

2. Региональные инициативы и проекты.В разных регионах России уже активно реализуются проекты, направленные на популяризацию сжатия пластиковых бутылок перед их утилизацией. В Московском регионе, Тульской, Нижегородской, Свердловской и Сахалинской областях продвигается просветительский проект "Сожми и закрути ПЭТ". [4] Этот проект направлен на обучение и информирование граждан о важности сжатия бутылок и других упаковочных материалов перед утилизацией. А из собранных сжатых бутылок производят элементы городского благоустройства, такие как скамейки и урны.

3. Роль общества в продвижении экологичных привычек. Важно отметить, что успех подобных инициатив во многом зависит от участия и поддержки общества. Чем больше людей осознают важность сжатия пластиковых бутылок и начинают следовать этой простой практике, тем эффективнее будут работать системы переработки и утилизации отходов. Каждый человек может внести свой вклад в улучшение экологической ситуации в своем городе, просто сжимая бутылки перед выбрасыванием.

4. Внедрение прессов для ПЭТ бутылок. Общество все более осознает важность устойчивого подхода к использованию ресурсов и обращению с отходами. Применение прессов станет символом ответственности потребителей и производителей, которые стремятся минимизировать.

5. Эффективность перевозки твердых коммунальных отходов. Сжатие бутылок позволяет значительно увеличить эффективность транспортировки твердых коммунальных отходов (ТКО). Если бутылки остаются несжатыми, мусоровозы перевозят гораздо меньше отходов за один рейс, что приводит к увеличению затрат на транспортировку и негативному воздействию на окружающую среду. В то время как сжатые бутылки позволяют перевозить до шести раз больше отходов за один рейс, что уменьшает количество необходимых рейсов мусоровозов.

6. Снижение нагрузки на окружающую среду. Сжимая пластиковые бутылки перед выбрасыванием, мы помогаем не только коммунальным службам, но и природе. Уменьшение объема пластиковых отходов снижает потребность в дополнительных рейсах мусоровозов, что в свою очередь сокращает выбросы CO2 и уменьшает количество топлива, необходимого для транспортировки. Это простой способ снизить экологический след каждого человека.

7. Предотвращение переполненных контейнеров. Переполненные мусорные контейнеры – частая проблема в жилых районах. Они не только создают неудобства, но и могут привести к санитарным проблемам, привлекая вредителей и загрязняя улицы. Сжатие бутылок помогает избежать переполненности контейнеров, поддерживая чистоту и порядок на улицах, что делает город более комфортным для проживания.

8. Меньше отходов – больше переработки. Сжатие бутылок также упрощает процесс переработки. Пластиковые отходы занимают меньше места и легче транспортируются, что упрощает сортировку и переработку материалов на перерабатывающих заводах. Это увеличивает долю переработанного пластика и уменьшает количество мусора, отправляемого на свалки.

Вывод: для того чтобы работа по борьбе с пластиковым загрязнением природы стала эффективной, необходимо объединение усилий различных организаций и граждан. Такие решения, как использование прессов для утилизации ПЭТ-бутылок, будут способствовать развитию осознанного отношения к проблеме. Участие в этих инициативах поможет каждому внести свой вклад в решение вопросов, связанных с экологическим загрязнением. Устойчивое будущее возможно, если каждый значительно осознает свою ответственность и готов менять привычки к лучшему.

2.3. Ручной пресс для сжатия ПЭТ-бутылок

Изучив на рынке существующие модели прессов для ПЭТ-бутылок, мы пришли к выводу, что все они крупногабаритные и рассчитаны на системную работу. Обрабатываться в них должно сразу большое количество бутылок, что исключает применение в домашних условиях, в экопунктах и местах складирования коммунальных служб.

Мы, совместно с учеником 10 класса нашей школы Никитой Коренным решили попробовать изготовить горизонтальный пресс для пластиковых бутылок, взяв за основу модель аппарата для ручного отжима белья, выпускавшегося в СССР.

Он представлял собой две гладкие металлические трубы по краям соединённых зубчатой передачей – шестерня. Движение задавалось при помощи ручки, которая располагалась с одной стороны. (Приложение 7)

Учитывая то, что в аппарате для отжимания белья металлические трубы гладкие и вероятно, что пластиковая бутылка не будет захватываться, а только соскальзывать, мы решили, что нужно усовершенствовать эту модель и обратились к сотрудникам ОАО «НИИТКД» (одно из направлений завода института – изготовление нестандартного технологического и диагностического оборудования), которых наша идея очень заинтересовала.

Сотрудниками ОАО «НИИТКД» был разработан аппарат, предназначенный для прессования пластиковой тары, преимущественно в виде ПЭТ-бутылок. Он представлял собой каркас, две шестерни и ручка. Значимое отличие от первоначального варианта, предложенного нами, это то, что теперь аппарат имеет винтовые валы с 11 ребрами, что не допускает скольжения при захвате бутылки. Так же было предусмотрена регулировка зазора между валами, так как ПЭТ-бутылки бывают разными по диаметру горлышка, и по качеству материала. Захват бутылок осуществляется с первого раза и для прокручивания ручки не требуется больших усилий. Общий вес каркаса составляет 19,8 кг. (Приложение 8)

Далее мы решили продолжить наш эксперимент с прессованием ПЭТ тары и определить ее объем после созданного на заводе пресса и провести сравнительный анализ с предыдущими показателями. Результаты дополнили в таблицу 2.

Сравнительный анализ ПЭТ-тары, помещенной в контейнер

Таблица 2

Как видно из таблицы, ПЭТ-бутылка сжатая через ручной пресс имеет в 3-4 раза меньший объем относительно натурального вида и в два раза меньше чем сжата руками. (Приложение 9)

Вывод: преимущества применения прессов для утилизации ПЭТ- бутылок видно качественно и количественно, они позволяют значительно сократить объем пластиковых отходов, что облегчает их транспортировку и переработку.

Так же хочется подчеркнуть, что использование прессов не только упрощает процесс утилизации, но и мотивирует людей более ответственно подходить к вопросу потребления и переработки.

3. Перспективы развития исследовательского проекта

Разработка и популяризация прессов для сжатия ПЭТ-бутылок представляют собой важный шаг в направлении решения проблемы загрязнения природы пластиковыми отходами. Мы предлагаем внедрять эти устройства в общественные места, такие как школы, офисы и торговые центры, что позволит создать удобные условия для утилизации пластиковых отходов. Также необходимо проводить образовательные кампании, направленные на повышение осведомленности населения о проблеме пластиковых отходов и важности их переработки. Общественное восприятие проблемы пластикового загрязнения играет ключевую роль в формировании экологической культуры и ответственности граждан.

Считаем, что инициатива по внедрению ручных прессов для ПЭТ-бутылок выглядит эффективной. Примерная стоимость без затрат завода составляет меньше 30 тысяч рублей (Приложение 10). С учетом растущего интереса к вопросам экологии и устойчивого развития, можно ожидать, что такие устройства станут неотъемлемой частью системы управления отходами в городах и населенных пунктах. Важно, чтобы государственные и частные организации, а также некоммерческие структуры объединили усилия для популяризации и внедрения прессов, что позволит значительно улучшить ситуацию с пластиковыми отходами.

Мы надеемся, что результаты нашего исследования будут способствовать повышению уровня осознанного потребления и переработки, а также помогут привлечь внимание общества к этой важной проблеме. В конечном итоге, только совместными усилиями мы сможем достичь значительных результатов в области утилизации пластиковых отходов и сохранения окружающей среды для будущих поколений.

3. Заключение

Во время работы над литературой мы узнали, сколько места занимают в мусорных контейнерах пластиковые бутылки. Оказывается, несжатые бутылки занимают около 50% объема контейнера, что приводит к их быстрому заполнению и снижению эффективности перевозки мусора. Во время практической работы опытным путем, нам удалось найти решение этой проблемы, более того, удалось выяснить самый эффективный способ и разработать аппарат, для дальнейшего его использования.

Наша цель достигнута, в условиях промышленного цеха или завода, имея нужный набор материалов и приспособлений можно создать механический малогабаритный ручной аппарат для ежедневного прессования пластиковых бутылок в малом объеме, что приведет сокращению бытовых отходов. Такие аппараты ввиду простоты в использовании и устойчивости к поломкам можно устанавливать не только в экопунктах по приёму пластиковой тары, но и в местах складирования мусора жилищно-коммунальных комплексов, что приведет к популяризации и формировании у населения осознанных экопривычек.

Наша гипотеза подтвердилась, сжатые ПЭТ-бутылки в ручном малогабаритном прессе – эффективный способ сортировки пластика. Нам удалось за счет использования ручного пресса значительного уменьшить объем ПЭТ тары. Мы смогли определить, что при использовании пресса можно сократить объем бытового мусора до 5 раз.

Список использованных источников и литературы

1. Осовская, И. И., Антонова, В. С. Оборудование для переработка пластических масс [Текст] / И. И. Осовская, В. С. Антонова — Учебное пособие. — Санкт-Петербург: СПбГУПТД, 2017 — 63 c.

2. Аболин А.А. Двухэтапная система транспортировки ТБО // ЖКХ.2003 № 10 Ч.1. С.39-45.

3. Пластиковые отходы. Заполнят мусорные полигоны или банковские счета?: Бизнес: Экономика: Lenta.ru!/ [Электронный ресурс]// LENTA.RU: [сайт] https://lenta.ru/articles/2024/10/02/plastikovye/

4. Сожми и закрути ПЭТ-бутылку!/ [Электронный ресурс]// ECO-PLAST.RU: [сайт] https://eco-plast.ru/info/news/sozhmi-i-zakruti-pet-butylku/?ysclid=m7jvd4cg7n276936741 (дата обращения: 22.02.2025)

5. Переработка пластика в объекты городской среды - в 2023 г.[Электронный ресурс] // business-poisk.com [сайт]https://business-poisk.com/pererabotka-plastika-v-obekty-gorodskoy-sredy.html (дата обращения: 20.02.2025)

6. Пластиковое загрязнение планеты. Способы решения проблемы... // [Электронный ресурс] // REGION15.RU: [сайт] https://region15.ru/plastikovoe-zagryaznenie-planety-sposoby-resheniya-problemy/ (дата обращения: 20.02.2025)

7. Прессы для отходов пластика: разновидности, принцип работы и обзормоделей / [Электронный ресурс] // RCYCLE.NET : [сайт] https://rcycle.net/plastmassy/oborudovanie-pl/pressy-dlya-othodov-plastika (дата обращения: 02.02.2025).

8. Типы и особенности пакетировочных прессов для пластика / [Электронный ресурс] // РОССТИП : [сайт]. — URL: https://rosstip.ru/news/2253-tipy-i-osobennosti-paketirovochnykh-pressov-dlya-plastika (дата обращения: 22.02.2025).

Приложение 1

Состав твердых бытовых отходов в Росии

Приложение 2

Карта пунктов приема вторсырья

Приложение 3

Контейнерная площадка возле дома

Приложение 4

Пропорции произведенного и переработанного пластика в 2023 году

Приложение 5

Виды прессов

Рисунок 1. Гидравлический пресс

Рисунок 2. Автоматический пресс

Рисунок 3. Ручной пресс

Приложение 6

Сравнительный анализ ПЭТ-тары, помещенной в контер

Рисунок 1. Тара объем 1,5 литра Рисунок 2. Тара объем 0,5 литра

Приложение 7

Модель аппарата для ручного отжима белья, выпускавшегося в СССР

Приложение 8

Ручной пресс для ПЭТ-тары

Приложение 9

Объем тары после сжатия

Приложение 10

Расчет себестоимости ручного механического пресса