Аннотация

Цели нашей работы изучить, чем полезно и вредно использование полиэтилена, на примере полиэтиленовых пакетов, и способы их утилизации. Актуальность темы заключается в том, что крупные и мелкие магазины не обходятся без полиэтиленовых пакетов. С помощью полиэтиленового пакета легко и удобно упаковывать, хранить вещи, переносить любые товары. В результате нашего исследования,  мы  выяснили, что для   полиэтилена человечество не придумало  эффективного способа утилизации, а в  природе не существует микроорганизмов, способных  его разрушать. Человечество в ближайшее время вряд ли сможет  полностью отказаться от использования такого удобного и дешёвого материала, как полиэтилен. В настоящее время отказ от полиэтиленовых пакетов можно осуществить лишь при условии формирования экологически грамотного потребителя.

Польза и вред полиэтилена (на примере полиэтиленовых пакетов)

Алсуфьева Анастасия 8 в, Филиппов Кирилл 9в НОУСОШ №45

1.Введение

 В магазине мы складываем покупки в пакет. С помощью полиэтиленового пакета легко и удобно упаковывать, хранить вещи, переносить любые товары. После использования возникает вопрос, что с ними делать дальше.    Если в природе бактерии уничтожающие – это нужное для человека изобретение, после того как он окажется на свалке.

Актуальность:  Мы настолько привыкли к полиэтиленовым пакетам, что жизнь без них  нам кажется неудобной.[1]

    Сегодня во многих странах мира полиэтиленовым пакетам объявили войну. Многие государства выступают против полимерной упаковки в целом. Но не в нашей стране, т.к.  изготовление полиэтиленовых пакетов в 10-ки  раз дешевле бумажных. .[1]

 Цель: изучить, чем полезно и вредно использование полиэтилена, на примере полиэтиленовых пакетов, и способы их утилизации  

Объект исследования:  полиэтиленовый пакет

Предмет исследования: польза и вред полиэтиленовых пакетов

Гипотеза: Вреда от использования полиэтилена больше, чем пользы.

Задачи:

•  Проанализировать литературу на предмет изучения свойств, значения, применения  и утилизации полиэтилена
• Опытным путём изучить свойства полиэтилена и способы утилизации
• Выяснить наиболее эффективный способ утилизации
• Предложить, как продлить жизнь полиэтиленового пакета  
• Провести социологический опрос с целью выяснения отношения к использованию полиэтиленовых пакетов  
• Сравнить полученные результаты и сделать выводы  

Методы

• Поиск информации в Интернете и библиотеке
• Проведение эксперимента
• Социологический опрос

Теоретическая значимость: работа окажет влияние на повышение экологического образования учащихся. Формирования у учащихся экологических ценностей. Бережного отношения к природе.

Прикладная ценность полученных результатов: материалы данного исследования могут быть использованы на внеклассных мероприятиях по экологическому воспитанию и  формированию экологически грамотного потребителя.

2.Обор литературы

2.1  Получение полиэтилена

   Первые синтетические полимеры были получены случайно. В настоящее время нашу жизнь невозможно представить без полимерных материалов. Они  всё в большей степени вытесняют из нашего быта природные материалы, поскольку обладают уникальными  и самыми разнообразными свойствами, сравнительно дёшевы, легко обрабатываются, многие подлежат вторичной переработке.

   В 1933г. Группа исследователей под руководством Э. Фосетти  и Р. Гибсона Проводила опыты с этиленом при повышенном давлении. После вскрытия реактора они обнаружили белое вещество, похожее на воск. Элементарный анализ показал, что эмпирическая формула этого вещества СН2 .Воспроизвести опыт удавалось не всегда: в некоторых случаях происходил взрыв, иногда этилен не изменялся даже при очень высоком давлении. В 1935 опыты были возобновлены. Э. Фосетти  и Р. Гибсон научились контролировать получение воскообразного вещества, измеряя температуру и давление.

    Получив некоторое количество нового вещества, учёные продемонстрировали его уникальные свойства: оно легко плавились, подвергаясь формованию, обладало хорошими   электроизоляционными свойствами. Вскоре выяснилось, что молекулы нового вещества имеют очень большую молекулярную массу: несколько сотен тысяч. Так установили  полимерную природу вещества, названного полиэтиленом. Первое применение полиэтилен нашел в качестве изоляции электропроводов. В 1943 из полиэтилена стали изготавливать  посуду, ящики, бутылки, упаковку, предметы домашнего обихода.

    Полиэтилен, полученный  Э. Фосеттом  и Р. Гибсоном , обладал рядом недостатков. Из-за сильной разветвлённости макромолекул он имел низкую плотность, и недостаточную механическую прочность. Такой материал называется полиэтиленом высокого давления ПВД. Новые перспективы использования  полиэтилена появились в 1953 г. С открытием немецким учёным Карлом  Циглером особых катализаторов процесса  полимеризации –металлорганических соединений. К. Циглер установил,   что в присутствии  очень малых количеств  TiCI4  B AI(C2H5)3 полимеризация  протекает при комнатной температуре и  атмосферном давлении. При этом  получается полимер с молекулярной  массой в несколько миллионов, большой плотностью за счёт плотной упаковки практически линейных молекул и очень высокой механической прочностью. Такой продукт стали называть полиэтиленом низкого давления ПНД.  Он стал незаменимым материалом для производства труб, вёдер, деталей машин, кухонной посуды, бытовых предметов.[2]

2.2 Свойства  полиэтилена 

Химические свойства: Полиэтилен обладает низкой паро- и газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярной массы и плотности. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчивый к кислотам, щелокам, растворителям. Также алкоголю, бензину, воде, овощным сокам,  маслу. Он разрушается 50%-ной HNO3, а также жидкими и газообразными Cl2 и F2. Бром и йод через полиэтилен диффундируют. Полиэтилен не растворим в органических растворителях,  а ограниченно набухает в них.

Физические свойства: эластичный, жесткий – до мягкого, в зависимости от веса изделия устойчивый к низким температурам до -70°С, ударостойкий, не ломающийся, с хорошими диэлектрическими свойствами, с небольшой поглотительной способностью, физиологически нейтральный, без запаха. Полиэтилен низкой плотности (0,92 – 0,94 г/см3) – мягкий; полиэтилен высокой плотности (0,941 – 0,96 г/см3) — твердый, очень жесткий.

Эксплуатационные свойства: полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа; деструктируется при нагревании на воздухе уже при 800С. Под действием солнечной радиации, особенно УФ лучей, подвергается фотостарению (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов).  Полиэтилен практически безвреден;  из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества. [3]

2.3 Краткая история полиэтиленового пакета

1957 год - в США впервые произведён фасовочный полиэтиленовый пакет. Первоначальное предназначение - упаковка хлебобулочных изделий, сэндвичей, овощей и фруктов.

1966 год - в полиэтиленовые пакеты фасуется около 30 % хлебобулочных изделий, производимых на территории США. Полиэтиленовый пакет идет по миру - в Европу, Азию, Австралию.

1973 год - объем производства полиэтиленовых пакетов в Западной Европе составил 11,5 млн  штук.

1982 год - в крупнейших супермаркетах США появляются полиэтиленовые пакеты с ручками (так называемые «Майки»), быстро ставшие наиболее распространенным видом пакетов на планете.

1999 год - в мире ежегодно используется до 1 трлн. полиэтиленовых пакетов. Пластиковые пакеты составляют около 7-9% всего производимого человеком мусора.

2002 год - в Бангладеш введен полный запрет на использование полиэтиленовых пакетов в связи с засорением канализационных систем пластиковым мусором

2002 год - в Ирландии введен налог 15 евроцентов на каждый полиэтиленовый пакет, что позволило снизить их потребление в 10 раз.

2004 год - в Великобритании созданы биоразлагаемые пакеты для хлеба, призванные хотя бы частично решить проблему утилизации полиэтиленовых пакетов

2008 год - в Китае введен запрет на производство ультратонких полиэтиленовых пакетов и их бесплатную выдачу покупателям в магазинах[4]

2.4 Интересные факты

Пакеты из целлофана - это прародители привычных нам полиэтиленовых пакетов. Их производство началось во Франции в начеле XX века. Изготавливали их тогда из вискозы.

В СССР полиэтиленовые пакеты были в дефиците. Такие пакеты годами не выбрасывали, их стирали, когда они пачкались.

Толщина пленки большинства пакетов типа «Майка» - 10-20 мкм, что, в среднем, в 3 раза тоньше человеческого волоса. При этом, «на волоске» могут висеть более 10 кг нагрузки!

Радикальное повышение цен на полиэтиленовые пакеты в Ирландии сократило их продажи на 94%. Теперь там, в моде бумажные пакеты и многоразовые сумки из ткани

В Германии потребители сами оплачивают утилизацию полиэтиленовых пакетов.

В Латвии пластиковые пакеты облагаются налогом, призванным уменьшить их продажи.

Ввоз пластиковых пакетов в Занзибар запрещен.

В Танзании за производство, импорт и продажу полиэтиленовых пакетов полагается штраф в 2000$ или даже заключение сроком до одного года.

В 2004 г. на острове Кангору в Австралии власти ввели полный запрет на продажу полиэтиленовых пакетов.

Биоразлагаемые пакеты для хлеба впервые появились в Англии в 2004 году. Такие пакеты разлагаются за 1-4 года, выделяя углекислый газ и воду.  .

Правительством Китая запрещена реализация полиэтиленовых пакетов толщиной менее 25 мкм.

В середине июня 2011 года власти Москвы возобновили разработку проекта закона об ограничении использования пластиковых пакетов.

К 2012 году большая часть европейских стран полностью или частично перешли на реализацию в супермаркетах биоразлагаемых пакетов и многоразовых сумок. [5]

2.5 Структура полимерных отходов в РФ

По оценкам НИЦПУРО («Научно-исследовательского центр по проблемам управления ресурсосбережением») структура образующегося в РФ мусора из полимеров выглядит так, как представлено на диаграмме. (приложение I)

  Больше всего отходов полимеров из полиэтилена 34%. Переработка ПВХ не превышает 10%, отходов из полистирола – около13%, ПТЭФ (полиэтилентерефталата) – 12%, полипропилена – чуть более 17%, Сбор и переработка мусора из ламинированной бумаги практически не осуществляется. Наибольший уровень вторичной переработки характерен для вторсырья из полиэтилена – 20%. .[6]  

2.6 Полиэтиленовые пакеты и загрязнение окружающей среды

Более триллиона полиэтиленовых пакетов используются во всем мире каждый год. Для разложения одноразовых пластиковых пакетов из полиэтилена может потребоваться сотни лет. При попадании в окружающую среду, они засоряют дикую природу, загрязняют реки, озера и океаны и в будущем могу провоцировать катаклизмы. Учитывая повсеместное использование полиэтиленовых пакетов, неэффективная их утилизация представляет собой серьезную угрозу для многочисленных экосистем.

   Миллиарды пластиковых пакетов в конечном итоге загрязняют окружающую среду, вместо того, чтобы должным образом утилизироваться или использоваться повторно. Оседая в городах, морях, лесах и полях, эти мешки становят опасность для диких животных, которые могут в них запутаться. Птицы, которые запутались, в пластиковых пакетах могут, задушить себя, или не смогут больше летать. Пластиковые пакеты особенно пагубно влияют на морскую среду. В дополнение к тому, что в пластиковых пакетах животные могут запутаться, много морских существ ошибочно принимают мешки за пищу, вызывая высокий уровень смертности из-за невозможности их переваривать. Оценка ежегодной смертности морских животных из-за пластиковых пакетов порядка миллион особей в год.

  По результатам морских исследований фонда Алгалита (Algalita) в северной части Тихого океана содержится в шесть раз больше пластика, чем зоопланктона. Большая часть этого пластика в форме частей от полиэтиленовых пакетов, которые попали в океан. В результате, существа, которые обычно питаются планктоном, часто вместо него употребляют много пластика. Попадание пластика в пищевую цепь морских обитателей отравляет их и нарушает их репродуктивные циклы. Из-за биоаккумуляции и прямого употребления рыбой, пластик все чаще присутствуют в рыбе, которую люди употребляют в пищу.

  Полиэтилен получают из природного газа и нефти. Для производства пластиковых пакетов ежегодно необходимо примерно 100 миллионов баррелей нефти. Производство пластиковых пакетов приводит к значительному загрязнению при бурении и процессе транспортировки. Кроме того, использование ископаемого топлива выражается в тоннах выбросов углерода и метана, увеличивая парниковый эффект и усугубляя глобальное потепление. Мировое производство пластиковых пакетов производит выбросы, эквивалентные выбросам более чем одного миллиона автомобилей в год.[7]

 3.Результаты исследования

3.1Материал и методика исследования

Оборудование: ножницы, тигельные щипцы, стакан, спиртовка, спички.

Реактивы и материалы: раствор гидроксида калия (20%),

Растворы соляной кислоты и серной кислоты (1:3), вода, прозрачный полиэтиленовый пакет, кусочки полиэтиленовой пленки (пакета), лист бумаги.

Цель: Изучить в ходе эксперимента свойства и наиболее эффективные  способы утилизации полиэтиленовых пакетов.

Ход работы

Опыт 1. Взяли  в руки полиэтиленовый пакет, чтобы выяснить  какие полезные качества он имеет? Заполнили его воздухом, затем водой. Выяснили,  пропускает ли полиэтилен воздух, воду? (приложение II)

Вывод: Не пропускает воздух и воду т.к. он водо- и газонепроницаем.

Опыт 2.  Отрезали  кусочек 11 см полиэтилена, зажали его щипцами  и подожгли в пламени спиртовки.[1] Выяснили, что выделяется при горении полиэтилена. По уравнению реакции:

(-CH2-СН2-) + 3O2 = 2CO2 + 2H2O +Q (приложение III)

Вывод: Полиэтилен так бесследно не сгорает с образованием безобидных углекислого газа и водяных паров. В самом полиэтилене могут быть различные добавки, красители, материал катализатора при производстве полиэтилена. В составе черного дыма, который образуется при сгорании полиэтилена, предположительно могут быть: бензопирен,   летучие вещества, еще остается несгораемый остаток в виде золы или сажи, содержащий конденсированные углеводороды, явно обладающие канцерогенными свойствами.[8] Потому такой способ утилизации очень вреден для окружающей среды.

Опыт 3. Опустили  поочередно кусочки полиэтилена  (размер 11 см) в растворы кислоты и щелочи. Проверили устойчивость к кислотам и щелочам.

Вывод: Проверив  через  несколько дней,  мы обнаружили,  что  кусочки полиэтилена не изменились ни в кислоте, ни в щёлочи. Значит,  полиэтилен устойчив  к кислотам и щелочам. (приложение IV)

Опыт 4. Положили  кусочки полиэтилена и бумаги в почву. Через месяц проверили  внешний вид и прочность кусочков. (приложение V)

Вывод: Через месяц мы увидели, что бумаги почти не осталось, а с полиэтиленовым кусочком ничего не произошло, потому что для разложения полиэтилена требуется гораздо больше времени. И этот способ утилизации  бумаги эффективен, а полиэтилена нет. Поэтому нельзя выбрасывать   в природу пакеты, канистры и прочее из полиэтилена и других полимеров, т.к.

в природе не имеются   разрушители полиэтилена . [1]

3.2 Социологический опрос

Выяснили отношение учащихся нашей школы к полиэтиленовым пакетам. По составленным вопросам анкеты. Были опрошены 91 человек, учащихся 8-9 классов.

1.В повседневной жизни Вы используете полиэтиленовые пакеты?

А) часто -53 58%

Б) редко  -37  41%

В) не использую -1 1%

2.После использования  пакета Вы?

А) его выбрасываете -50 55%

Б) оставляете для дальнейшего использования-41 45%

3.Вы знаете, что полиэтиленовые пакеты загрязняют окружающую среду?

А)  да- 67 74%

Б) нет -7    8%

В) мне всё равно – 17  18%

4.Вы готовы отказаться от использования полиэтиленовых пакетов?

А) да-42   46%

Б) нет-49  54%

5. Чем можно заменить полиэтиленовый пакет?

• Он не заменим -13 14%
• Бумажными пакетами -37 41%
• Ничем -8 9%
• Биоразлагаемыми  пакетами –13 14%
• Хлопчатобумажной сумкой –19 21%
• Не знаю –1 1%

Вывод: Полиэтиленовыми пакетами пользуются почти все, после использования  половина пакетов  сразу  оказываются в мусорном ведре, другая половина окажется чуть позже. 18% всё равно, что пакеты загрязняют окружающую среду. Могут отказаться от использования пакетов 46%. Заменить бумажными пакетами предложили  41%, однако

14% считают, что он не заменим, а 9% считают, что заменить его ничем нельзя.

4.Заключение  

    В результате исследования мы выяснили, что полиэтиленовые пакеты имеют много  полезных  и вредных  качеств и свойств:

- водо-  и газонепроницаемы, устойчивы к действию кислот и щелочей.  

-  если пакеты  сжигать, выделяется резкий неприятный запах и в составе черного дыма, который образуется при сгорании полиэтилена, предположительно могут быть: бензопирен,   летучие вещества, еще остается несгораемый остаток в виде золы или сажи, содержащий конденсированные углеводороды, явно обладающие канцерогенными свойствами. 

- самый важный недостаток этого материала: в природе не существуют микроорганизмы способные его перерабатывать

-выброшенный пластиковый пакет будут находиться в земле или на её поверхности более сотни лет.

    Экологи бьют тревогу и предлагают отказаться от производства упаковки, пакетов из полиэтилена и использовать другие материалы, которые лучше  поддаются переработке. Но производители этого материала считают, что ущерб от пластиковых изделий сильно преувеличен. По их мнению,  нужно придумать более эффективный способ их переработки. И, прежде всего люди сами должны понять, что не стоит выбрасывать мусор, в том числе и полиэтиленовый где попало.

  Вывод: Гипотеза почти подтвердилась т.к. практическая польза от применения полиэтилена и экологический вред продолжают соперничать (приложение VII). Человечество в ближайшее время вряд ли сможет  полностью отказаться от использования такого удобного и дешёвого материала, как полиэтилен. Его производство с каждым годом стремительно растёт, несмотря, на все протесты экологов. Основная причина увеличения производства полиэтилена заключена в стремительном  росте рынка упаковочной продукции для произведённых товаров. На сегодняшний день – это самый лучший материал для этих целей.

   В настоящее время ведутся активные разработки  альтернативных  полиэтилену материалов. И возможно скоро на  смену полиэтилену придёт более экологически чистый  материал. Отказ от полиэтиленовых пакетов можно осуществить лишь при условии формирования экологически грамотного потребителя.

Необходимо организовывать длительные компании по просвещению и пропаганде отказа от полиэтиленовых пакетов, организовать продажу по  выгодной  для потребителя цене,  тканевых сумок, организовать выпуск бумажных пакетов из вторсырья и предлагать в магазинах как альтернативу полиэтиленовым пакетам.

Результатом является также,  что  думая над вопросом, как продлить жизнь полиэтиленового пакета. Мы сделали коврик из полиэтиленовых пакетов, (приложение VIII) теперь  пакеты  не окажутся  на свалке, а будут ещё служить несколько лет.  Также мы хотим организовать конкурс на лучшую поделку из полиэтиленовых пакетов в  нашей школе. Надеемся на активную поддержку учащихся. И тогда ещё меньше пакетов окажутся на свалке нашими совместными усилиями.

4.Литература

 1.Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум:

Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Му-

равьева. – 2-е изд., испр. – СПб.: Крисмас+, 2012. – 176 с.: ил.

2.Химия.10 класс: Настольная книга учителя/О.С.Габриелян,И.С.Остроумов.-М.:Дрофа,2010.-480с.

3.Свойства полиэтилена http://www.plastmassa.net/polyethylene/behaviour/

4. Краткая история полиэтиленового  пакета

  http://www.tulapack.ru/packopedia/pp7.html

5. Интересные факты

   http://www.tulapack.ru/packopedia/pp6.html

6. Структура полимерных отходов в РФ

http://hgrains.ucoz.ru/news/problemy_reciklinga_otkhodov_iz_polimerov_v_rf/2014-03-27-185

7. Полиэтиленовые пакеты и загрязнение окружающей среды

 http://www.theomniguild.com/polietilenovye-pakety-i-zagryaznenie-okruzhayushhej-sredy.html

8.   Проблемы упаковки   http://www.iso14000.by/library/article/106

5.Приложения

Приложение I

Приложение II 

Изучение свойств полиэтилена водо- и газонепроницаемость

                                                                                                         Приложение III 

 Горение полиэтилена

                                                                                                       Приложение IV 

Действие кислот и щелочей на полиэтилен

                                                                                                          Приложение V 

Разложение полиэтилена и бумаги в почве

Приложение VI 

Активное использование пакетов для рекламы

                                                                                                       Приложение VII 

Положительная и отрицательная роль пакетов

Приложение VIII

Как сделать коврик из полиэтиленовых пакетов?