XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Вторичная переработка пластиковых отходов в садово-парковую мебель как средство борьбы с загрязнением окружающей среды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лесков А.С. 1

---

1ФГКОУ "Читинское суворовское военное училище МВД России"

Жаргалова Н.В. 1

---

1ФГКОУ "Читинское суворовское военное училище МВД России"

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В России на долю пластика приходится половина всех отходов. Бутылки, упаковки, пакеты, детские игрушки, посуда и еще много различных отходов. Перерабатывается лишь 10% мусора, большую часть сжигают в печах, либо закапывают в землю, при этом сильно загрязняется атмосфера и природная среда. При таком темпе роста производства пластиковой продукции, вместо того, чтобы сжигать отходы или увеличивать количество полигонов для их утилизации, гораздо разумнее перерабатывать вторичное сырье. Садово-парковая и уличная мебель из переработанного пластика износостойкая и антивандальная, что позволяет сократить потребление природных ресурсов и снизить нагрузку на экосистему. Сокращение потребления ресурсов и повторное использование материалов, это важные факторы для сохранения окружающей среды и уменьшения негативного влияния на экологию.

Весь мир стремится к безотходному обществу, что касается России, то до переработки всего мусора очень далеко, однако с каждым годом появляется все больше и больше таких производств. Одним из видов деятельности по переработке мусора является производство садово-парковой и уличной мебели [1].

Производство садово-парковой и уличной мебели из переработанного пластика будет приносить пользу обществу и природе. Ведь известно, что срок полного разложения пластиковых отходов составляет от 100 до 1000 лет, они легко воспламеняются и выделяют вредные вещества при горении. Поэтому, на сегодняшний день переработка пластиковых отходов очень актуальна и нужна обществу.

Гипотеза: вторичная переработка пластикового мусора является не только средством борьбы с загрязнением окружающей среды, но и позволяет организовать производство полезных и функциональных предметов – садово-парковой и уличной мебели.

Объект исследования – пластиковый мусор.

Предмет исследования – вторичная переработка пластикового мусора как средство борьбы с загрязнением окружающей среды и средство облагораживания садово-парковых зон.

Цель – ознакомление с возможностью переработки пластиковых отходов в полезные и функциональные предметы – садово-парковую и уличную мебель.

Задачи:

1. Проанализировать литературу по теме исследования и выяснить влияние пластиковых отходов на окружающую среду.

2. Изучить виды пластика и возможности его переработки.

3. Исследовать возможности переработки пластика в нашем городе.

4. Изготовить предмет садово-парковой или уличной мебели (кашпо).

5. Изготовить памятку (буклет) с рекомендациями, куда можно сдавать пластик на вторичную переработку.

Методологическая база исследования: в соответствии с целью и задачами исследования применялись следующие методы исследования:

1. теоретический – изучение источников по теме исследования, и организации сбора и переработки пластикового мусора.

2. практический – участие в изготовлении садово-парковой и уличной мебели (кашпо) из вторсырья, изготовленного из пластикового мусора.

3. аналитический – анализ и обобщение изученного материала, формулирование выводов.

Практическая значимость: данная тема является актуальной и перспективной в вопросах защиты экологии.

Этапы исследования:

1 этап – теоретический. Изучение различных источников о влиянии пластиковых отходов на окружающую среду.

2 этап – практический.Участие в изготовлении садово-парковой и уличной мебели (кашпо) из вторсырья, изготовленного из переработанного пластикового мусора.

3 этап – обобщающий. Анализ, систематизация и обобщение результатов исследования.

Обзор литературы: для изучения данной проблемы и получения информации по данной теме, мы использовали научно-популярную литературу и интернет-ресурсы.

Основная часть

Не только активисты экологических движений, но и специалисты говорят о том, что пластик за период своего разложения отравляет воздух, почву, воду и наносит огромный вред всему живому, включая флору и фауну.

Пластик представляет собой искусственно созданный (разработанный) материал без натуральных составляющих. Он целиком состоит из химических элементов. Все это чужеродно для окружающей среды. Однако, производители не собираются от него отказываться, ведь его изготовление очень дешево, а сферы применения широки.

Основной вред, который наносит пластик, заключается в длительном сроке его разложения естественным путем. Находясь на полигонах ТБО (твердых бытовых отходов) под воздействием солнца и других природных явлений он начинает выделять токсичные вещества, которые, так или иначе, попадают в почву и воду.

Немало вреда принесли пластиковые пакеты и бутылки и животному миру. В них постоянно запутываются морские обитатели, птицы и лесные звери, что неизбежно приводит к гибели представителей животного мира. За счет цикличности круговорота всего живого в природе, вредные частицы от пластика так или иначе попадают в организм человек с едой, продуктами или мясом (рыб, животных и птиц) [2].

Основной вред экологии наносит не сам пластик, а его микрочастицы, которые образуются при его длительном нахождении в окружающей среде. На сегодняшний день уже есть научное доказательство того, что микроскопические частицы пластика обнаружены в организме морских животных, проживающих на большой глубине. Это ли не показатель масштабности загрязнения природы?

Во время естественного разложения пластика на мусорных площадках начинает выделяться опаснейший газ - метан. Он при большом накоплении не только отравляет воздух вокруг, но и способен влиять на процессы глобального потепления.

В процессе нагрева пластиковых элементов в повседневной жизни начинают выделяться такие компоненты, как: фенол, формальдегид, кадмий, свинец.

Их воздействие на организм отрицательно, т.к. приводит к сильнейшему отравлению, развитию тяжелых заболеваний и провоцирует необратимые процессы в организме. Наиболее частыми заболеваниями, которые провоцируют эти вещества, называют: контактный дерматит, бронхиальную астму, тяжелую интоксикацию организма [3].

На основании изложенного материала можно сделать однозначный вывод: пластик нужно утилизировать правильно. Учитывая, что процесс специальной утилизации пластика очень дорогостоящий, компании предпочитают его перерабатывать во вторичное сырье. Это предполагает многократное использование одного и того же материала в разных видах и сферах, что позволят значительно сократить причиняемый экологии вред, а также снизить уровень негативного влияния на живые организмы [4].

Виды пластмасс могут различаться химическим составом, жесткостью, жирностью. Для нашей исследовательской работы главной особенностью является поведение материала при нагревании.

Все разновидности пластика имеют характерный знак, который в обязательном порядке должен присутствовать на изделии. Как правило, такие значки расположены на упаковке.

1 категория: ПЭТ или ПЭТФ (PET, PETE)  – это полиэтилентерефталат; является распространенным видом пластика. Из него производят одноразовые бутылки, как правило, для газированных и освежающих напитков. Главное преимущества материала – водонепроницаемость. В то время как стекло хрупкое и может разбиться в любой момент, пластик во много раз легче и практичнее. К плюсам стоит отнести дешевизну и возможность хранения бутылок большого объема.

2 категория: ПНД (HDPE) – является полиэтиленом высокой плотности низкого давления. Данный вид пластика имеет главное преимущество – практически не выделяет вредных компонентов, именно в нем рекомендуется хранить жидкость. Материал обладает высокой прочностью, устойчивостью к маслам и другим элементам, слабой прозрачностью. Прочную пластмассу можно использовать для хранения различных продуктов, предметов и моющих средств.

3 категория: ПВХ (PVC) – это поливинилхлорид; относится к опасным видам пластика, так как выделяет два химиката, негативно действующих на гормональный баланс человека. Материал достаточно мягкий и гибкий. Его чаще всего используют для производства блистерных упаковок, хранения игрушек. ПВХ применяется в строительной сфере, из него изготовляют трубы, садовые шланги и детали для сантехники. Пластик не экологичен и только в некоторых странах может перерабатываться повторно.

4 категория: ПВД (LDPE) – является полиэтиленом низкой плотности высокого давления. Чаще всего материал применяется для производства бутылок и пластиковых пакетов. Бутылки не выделяют химические вещества, в то время как от покупки пакетов лучше воздержаться. Изделия содержат опасные для сердца человека соединения.

5 категория: ПП (PP) — полипропилен белого или полупрозрачного цвета. Отличительная особенность материала – термоустойчивость. ПП считается безопасным и не плавится при нагревании.

6 категория: ПС (PS) — полистирол, при термическом воздействии предполагает выделение опасных химических веществ. Как правило, его применяют для производства кофейных стаканчиков и емкостей для пищи. Особенностями материала является доступная стоимость, легкий вес, прочный пластик.

7 категория: О (OTHER) – прочие виды пластика.

Пластик вида LDPE и OTHER фактически не подлежит переработке, пластик вида PVC перерабатывается только в некоторых странах, некоторые виды: PVC, LDPE оказывают негативное влияние на человека.

Для переработки и производства садово-парковой и уличной мебели используется пластик 2, 4 и 5 категории. Чаще всего этот пластик встречается в виде: флаконов, канистр, пластиковых ящиков, пленки, крышек, мешков для мусора и пакетов, детских игрушек и т.д.

Исходя из данного критерия, существуют следующие виды пластмассы:

• термопласта – плавится при нагреве, при охлаждении принимает первоначальную форму;

• реактопласта – в процессе нагрева переходят в нерастворимое твердое состояние;

• эластомеры – вид пластмассы, обладающий высокоэластичными свойствами.

Эластомеры считаются самым качественным видом пластика.

Пластиковые отходы можно плавить и превращать в различные формы. Допустима переработка (рециклинг отходов). Изделия на их основе обладают хорошим соотношением прочности к весу и долговечностью [5].

Идеи производства продукции из переработанного пластика:

- садово-парковая и уличная мебель;

- бутылки, флаконы, банки, емкости;

- трубы, детали автомобилей, пылесосов и холодильников, елочные и детские игрушки;

- пленка, изоляция, системы теплого пола;

- профили, напольные покрытия, оконные и дверные конструкции;

- корпусные элементы электроники, 3D-печатьи т.д.

Слабые стороны производства продукции из пластика:

- вредность производства;

- возможность нехватки отсортированного сырья.

Из последнего пункта закономерно вытекает еще одна проблема производства - сбор сырья:

- организация точек раздельного сбора пластиковых отходов на территории города;

- прием у населения путем сдачи непосредственно на производственную базу;

- заключение договоров с предприятиями на сбор пластиковых отходов на возмездной или безвозмездной основе.

Практическая часть Производство садово-парковой и уличной мебели из переработанного пластика невозможно в домашних условиях. Поэтому мы созвонились с предприятием, которое занимается переработкой пластиковых отходов и производством из вторсырья садово-парковой и уличной мебели и договорились о возможности просмотра предприятия и участии в сборе индивидуальной продукции (кашпо).

На предприятии нам рассказали о процессе переработки пластиковых отходов и представили образцы своей продукции (Приложение 1).

Этапы переработки сырья:

1. Измельчение в крошку на дробильных установках.

2. Смешивание песка (промытый, просеянный), пластика и красителя в определенных пропорциях.

3. Загрузка в экструдер, где все компоненты нагреваются, перемешиваются в однородную массу.

4. Изготовление предметов путем сдавливания массы под пресс-формой.

На некоторых предприятиях пластик проходит предварительную очистку от мусора и сортировку по цветам и видам пластика. Также иногда переработанный пластик проходит этап грануляции - продавливание расплавленного материала через фильеры для получения пластиковых нитей, которые после нарезки превращают в гранулят. Его промывают раствором каустической соды и просушивают. Гранулы представляют собой востребованную продукцию для продажи.

Далее, под руководством работника фабрики мы собрали кашпо из пластиковых брусков.

Изделия из переработанного пластика отличаются очень большим весом и огнеупорностью (плохо плавятся даже под воздействием высоких температур), в связи с этим садово-парковая и уличная мебель из пластикового вторсырья является антивандальной. Также эта мебель износостойкая, не теряет цвет и форму под воздействием различных климатических условий, и не требует ежегодной покраски. Все это говорит о практичности переработки пластиковых отходов именно в таком направлении [6].

Использование результатов

Бизнес-план. При разработке бизнес-плана учитывают: стоимость аренды, оборудования и его установки, энерготрат, непредвиденных затрат, фонд зарплаты. В документе подробно описывают всю будущую деятельность, включая расчет предполагаемой прибыли, рентабельность, срок окупаемости.

Для организации бизнеса по переработке пластмассового вторсырья потребуется примерно 10 миллионов рублей с учетом всех затрат [7].

Таблица 1. Начальные инвестиции на приобретение оборудования

Таблица 2. Планируемая выручка (за 1 изделие)

Таблица 3. Постоянные расходы в год

Также в бизнес-плане отражаются налоговые платежи (фиксированные взносы ИП + налог от прибыли). Чистая прибыль, при низкой конкуренции в регионе и востребованности продукции, начнет идти примерно на третьем году производства.

Заключение

Переработка пластиковых отходов играет важную роль в экологии нашей страны и всего мира в целом, поскольку они практически не разлагаются и становятся источником длительного загрязнения окружающей среды. Бесполезные на первый взгляд пластиковые отходы при правильной обработке могут стать источником ценного сырья для изготовления уличной мебели, тротуарной плитки, экологичных игровых площадок, покрытий для дорог.

Пластиковые отходы можно плавить и превращать в различные формы. Допустима переработка (рециклинг отходов).

В нашем городе есть предприятия по переработке пластикового мусора и производству садово-парковой мебели. При качественной организации сбора пластикового мусора в нашем городе возможно снижение влияния пластиковых отходов на окружающую среду.

Садово-парковая и уличная мебель из переработанного пластика износостойкая и антивандальная, что позволяет сократить потребление природных ресурсов и снизить нагрузку на экосистему. Сокращение потребления ресурсов и повторное использование материалов, это важные факторы для сохранения окружающей среды и уменьшения негативного влияния на экологию [8].

Список литературы

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г. Практикум по экологии: учебное пособие. – М.: ОА МДС, 2000.

2. Громыко А. И. Влияние пластикового мусора на экосистемы. – М.: Вестник Московского университета, серия 5, 2020.

3. Каменская И. В. Загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами: проблемы и решения. - М.: Изд. «Экономика», 2021.

4. Клинков А.С., Беляев П.С., Соколов М.В. Утилизация и вторичная переработка вторичных материалов. - Тамбов, 2005.

5. Петров В.Г., Чечина А.А. Линии сортировки мусора. Перспективы применения. – Изд-во Института прикладной механики УрО РАН, 2005.

6. https://зеленая-среда.рф/

7. Уличная мебель из переработанных пластиковых отходов. Мой бизнес. – Якутск, 2024.

8. https://ecosreda.org/blog/ulichnaya-mebel-iz-pererabotannyh-plastikovyh-othodov/

Приложение 1

Рис. 1. Цех по изготовлению садово-парковой мебели из переработанного пластика

Рис. 2. Образцы материла из переработанного пластика

Рис. 3. Образцы скамеек из вторсырья

Рис. 4. Образцы клумб из вторсырья