Проблемы утилизации батареек
проект по обществознанию (9 класс)

муниципальное бюджетное учреждение «Далайская СОШ № 11»

ПРОБЛЕМА УТИЛИЗАЦИИ БАТАРЕЕК

                                                 Проектная работа

                                                 ученика  9 класса

Давыдова Даниила Дмитриевича

          Руководитель Динисова В.Н.

с. Далай 2023 г.

Оглавление

Введение……………………………………………….……….. стр. 3

1. Теоретический раздел.

1. История создания батареек………………………………….. 4
2. Устройство батарейки……………………………………….. 5
3. Типы батареек…………………………………………….…. 6
4. Экологические аспекты использования батареек ……….... 9

1. Практический раздел…………………………………………. 10
2. Заключение……………………………………………………..…11
3. Список используемых источников………………………………11

Введение

Нашу современную жизнь невозможно представить без химических источников тока, т.е. без батареек. Фактически невозможно найти человека, который не использовал бы батарейки. Батарейки повсюду, они есть в часах, пультах, термометрах, фонариках и т.д. Мы буквально окружены ими. И пусть они работают достаточно долго, но наступает момент, когда требуется их замена. Мы покупаем новые батарейки и ставим их на место севших, а отработавшие свое элементы питания зачастую выбрасываем в мусорное ведро вместе с остальным мусором.

Проблема. Как-то, меняя батарейки,  я заметил значок перечеркнутой мусорной корзины. Появился вопрос, что означает этот знак? Хотя ответ очевиден, я всё-таки решил заглянуть в интернет. Это знак того, что батарейки нельзя выбрасывать вместе с бытовыми отходами. Если это так, то куда их утилизировать? Далее я попытался найти ближайший пункт для сдачи батареек на утилизацию. На сайте https://punktvtor.ru/sdat-batarejki-v-kanske.html нашёл следующую информацию и попробовал позвонить по указанным телефонным номерам.

Удалось дозвониться только по первому номеру в фирму  «Ведущая  Утилизирующая Компания». Там ответили, что они занимаются только утилизацией бытовых приборов, батарейки они не утилизируют. Так же мы поинтересовались, где в Канске производится эта утилизация. Ответ был следующим: в Канске нет ни одного пункта, где можно сдать батарейки для утилизации. Нам посоветовали собирать батарейки и увозить их самостоятельно в город Красноярск, где в крупных торговых центрах есть специальные контейнеры для сбора отработанных батареек.

         Когда позвонили в «Полигон+»  по второму номеру, он оказался не существующим. Третий номер компании «Зеленый Мир» для обслуживания  временно был  приостановлен.

Таким образом, была выявленная проблема утилизации батареек на нашей территории.

Исходя из данной проблемы, обозначилась цель и задачи моей работы.

Цель работы:  исследование аспектов утилизации батареек на территории Иланского и Канского районов.

Задачи:

1. изучить теоретические основы устройства батареек;
2. изучить воздействие на природу отработанных батареек;
3. разработать предложения по решению экологической проблемы утилизации батареек.

Вопрос проект: нужно ли утилизировать батарейки, если на нашей территории нет пунктов для сдачи батареек на утилизацию?

Гипотеза: осознание проблемы общества поможет  решить проблему.

Предмет проекта: химические источники тока-батарейки.

Объект проекта: проблема утилизации батареек.

В работе использованы методы теоретического уровня: изучение и обобщение, анализ и синтез научно-популярной литературы и материалов сети Internet.

Актуальность: многие одноклассники и члены их семей не осознают необходимости грамотной утилизации батареек.

1. Теоретический раздел

1.  История создания батареек^[1]

История создания простой батарейки уходит своими корнями в XVIII в., и, как ни странно, толчок к созданию этого источника тока был дан не физиком, а биологом. В конце 1780 г. профессор анатомии в Болонье Л. Гальвани занимался в своей лаборатории изучением нервной системы препарированных лягушек. Совершенно случайно получилось так, что в той комнате работал и его приятель – физик, проводивший опыт с электричеством. Одну из препарированных лягушек Гальвани положил на стол, на котором стояла электрическая машина. В это время в комнату вошла жена Гальвани. Её взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мёртвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету, дёргались. Она с ужасом указала на это мужу. Столкнувшись с необъяснимым явлением, Гальвани счёл за лучшее детально исследовать его на опыте. Свою теорию о «животном электричестве» Гальвани подтверждал ссылкой на известные случаи разрядов, которые способны производить некоторые живые существа – электрические рыбы. Он не сумел правильно объяснить наблюдаемое им явление, это было сделано позже другим учёным – физиком Алессандром Вольтом. Многочисленные опыты показали физическую природу источника тока; они привели к созданию первого гальванического элемента.

Вольт сообщил о своих исследованиях на заседании Лондонского Королевского общества. С того дня источники постоянного электрического тока – Вольтов столб и батарея – стали известны многим физикам и начали широко использоваться.

Официальной датой создания первой батарейки принято считать 1867 год. Создателем первой батарейкой был французский инженер Джорджес Лекланше.

Пионером производства батареек для использования в коммерческих целях стала американская компания Eveready. Батарейка Eveready Dry Cell

представляла собой «сухой» марганцево-цинковых гальванический элемент и лишь отдаленно походила на современные батарейки.

Батарейка «Duracell» представляла собой, цинковый стаканчик, обернутый кабельной бумагой на которой были напечатаны основные технические данные. Внутри цинкового стаканчика размещался графитный электрод с латунным колпачком. Вокруг графитного электрода располагался оксид марганца. Пространство между оксидом марганца и стенками цинкового стаканчика заполнялось электролитом, абсорбируемым активным материалом сепаратора.

2.  Устройство батарейки

        Батаре́йка — обиходное название источника электричества для питания разнообразных устройств.  

Батарейки зачастую малы, но довольно сложно устроены. Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. Это высокотехнологичные элементы, в которых в результате химических реакций выделяется электрическая энергия. Если разобрать батарейку, то можно увидеть, что она состоит из двух проводников тока (электродов) - катода и анода. Также в батарейке есть агрессивная среда - электролит. Один электрод делают в порошковом виде для того, чтобы сэкономить место и увеличить размеры батарейки. В виде цинкового порошка в щелочных батарейках размещен отрицательный электрод - анод. Электролит создают из калиевой или натриевой щелочи с различными химическими добавками. Иногда это может быть щелочи лития - LiOH. Электролит - это преимущественно вязка жидкость. Для того чтобы не происходило его истечения из основы батарейки его доводят до густой основы с помощью естественных или искусственных полимерных соединений.

1.3. Типы батареек^[2]

Согласно стандарту IEC (Международная электротехническая комиссия), маркировку гальванических источников тока делают исходя из состава электролита и активного металла, применяющихся в их конструкции. По этой классификации существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек:

1. солевые батарейки;
2. щелочные батарейки;
3. ртутные батарейки;
4. серебряные батарейки;
5. литиевые батарейки.

1. Солевые батарейки

Современных солевые батарейки мало чем отличаются от своих первых образцов – их электроды изготавливаются из оксида марганца и цинка, каждый из электродов помещен в свой отдельный электролит, в качестве электролита выступает раствор хлорида аммония, между собой электролиты соединены солевым мостом. Основное их отличие в том, что со временем они стали, еще более емкими и срок их хранения повысился до 24 месяцев.

Достоинства: низкая цена (из всех существующих батареек, солевые батарейки самые дешевые).

Недостатки: малый срок службы, малый срок хранения (12-18 месяцев).

2. Щелочные батарейки

Щелочные, или как их еще часто называют, алкалайновые батарейки появились в 1964 году. Свое название данный вид батареек получили по природе электролита. В их химической системе, электроды изготавливают из двуокиси марганца и цинка, а в качестве электролита используют гидроксид калия.

Достоинства: большая емкость, а значит и более длительный срок службы; лучше работают при низких температурах; обладают хорошей герметичность (вероятность протечки меньше); могут храниться дольше солевых элементов (до 5 лет).

Недостатки: более высокая цена и большая, чем у солевых батареек, масса (на 15-25%)

3. Ртутные батарейки

Ртутная батарейка – гальванический элемент, в котором анодом является цинк, катодом – оксид ртути. Анод и катод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной электролитом – 40% раствором щелочи (гидроксида калия на адсорбенте).

Обладая большой энергоплотностью, ртутно-цинковые элементы к 1980-м годам нашли широкое применение как источники питания в электронных часах, кардиостимуляторах, слуховых аппаратах, фотоэкспонометрах, военных приборах ночного видения, переносной радиоаппаратуре военного назначения, в космических аппаратах. Распространены, ограничено ввиду токсичности ртути и высокой стоимости.

Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотность, устойчивость к высоким и низким температурам, продолжительный срок хранения.

Недостатки: высокая стоимость, токсичность ртути при нарушении герметичности, проблемы сбора и безопасной утилизации.

4. Серебряные батарейки

Серебряная батарейка – гальванический элемент, в котором анодом является цинк, катодом – оксид серебра. В качестве электролита в такой батарейке используется щелочь: гидроксида натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH).

Батарейки, созданные по серебряно-цинковой схеме по своим эксплуатационным характеристикам во многом сходны с ртутными батарейками. Они, так же как и ртутные батареи обладают постоянство напряжения, высокой плотностью энергии, способны храниться продолжительное время но, в отличие от ртутно-цинковых систем, серебряные батареи обладают большей емкостью на единицу массы и не токсичны.

Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотность, устойчивость к высоким и низким температурам, длительный срок службы (серебряные батареи служат на 40% больше литиевых аналогов), продолжительный срок хранения.

Недостаток: очень высокая стоимость.

5. Литиевые батарейки

Литиевые батарейки обладают постоянством напряжения, самой большой емкостью на единицу массы, высокой плотностью энергии. В состав литиевой батарейки входит литиевый катод, анод из различных материалов. Катод и анод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной органическим электролитом.

Кроме постоянства напряжения, высокой энергоемкости и энергоплотности, преимуществом литиевых батареек является то, что их емкость практически не зависит от тока нагрузки и при большом токе нагрузки они прослужат в несколько раз дольше, чем щелочные той же емкости.

Достоинства: Они легкие, отличаются очень большим сроком хранения (до 10-12 лет), устойчивые к высоким и (поскольку не содержат воды) очень низким температурам.

Недостаток: высокая стоимость.

Солевые батарейки принципиально непригодны для установки в устройства с большими нагрузками (например, в цифровые фотоаппараты со вспышкой). Они имеют небольшую емкость (600-800 мАч) и предназначены для использования в устройствах с низким и минимальным энергопотреблением, например: пульт дистанционного управления, электронный термометр, тестер, напольных или кухонных весы, настольные или настенные часы, и т.п.

Щелочные батарейки можно смело вставлять в устройства со средними и большими нагрузками – они везде обеспечит высокий результат. Они имеют относительно большую емкость (1500-3200 мАч) и оптимальны для применения в устройствах с умеренным и повышенным энергопотреблением: в цифровых фотоаппаратах со вспышкой фонариках, CD-плеерах, игрушках, офисных телефонах, компьютерных мышках, и т.п.

Относительно ртутных батареек и сферы их применения можно сказать, что лет двадцать-тридцать назад они широко применялись в качестве источника питания для электронных часов, кардиостимуляторов, слуховых аппаратов, фотоэкспонометров, в устройствах военного назначения (приборы ночного видения, устройства связи, радиомаяки и др.), в авиации и космических аппаратах.

Сегодня, ртутные батареи распространены ограничено. В большинстве стран производство и эксплуатация таких батарей запрещены ввиду токсичности ртути и достаточно сложно решаемой проблемы их раздельного сбора и безопасной утилизации.

Серебряные батарейки, как источник питания для бытовых электронных устройств сегодня не нашли массового распространения из-за дороговизны серебра. Востребованными стали только малоразмерные и миниатюрные батарейки, в изготовлении которых используется небольшое количество серебра, например, батарейки для наручных часов, материнских плат компьютеров и ноутбуков, микрокалькуляторов, слуховых аппаратов, лазерных указок, музыкальных открыток, микро фонариков, брелоков, одним словом везде, где использование элемента питания более крупного размера невозможно.

Литиевые батарейки на больших токах могут прослужить в разы дольше, чем лучшие щелочные, поэтому применяются в большинстве устройствах с высоким энергопотреблением. Они нашли широкое применение в фототехнике, компьютерной технике, медицинской аппаратуре, некоторых игрушках и др. Широко используются (в военной промышленности, в авиации, космонавтике, на флоте) заменив ртутные и серебряные источники питания.

4.  Экологические аспекты использования батареек

Однако все ли знают, что делать с отработавшими батарейками? Хранить дома не рекомендуется, так как происходит выделение опасных веществ в воздух. По правилам, их необходимо утилизировать на специальных предприятиях. Это не дешевое удовольствие. Во многих странах Евросоюза, в Канаде и США пункты по приему батареек есть повсюду. В Нью-Йорке, например, выбрасывать батарейки в мусор запрещено законом. А производители и крупные магазины, продающие элементы питания, обязаны обеспечивать сбор использованных батарей — иначе может последовать штраф размером до $5000. .

А что у нас? По закону в России производители батареек не несут за отслужившие свой срок товары никакой ответственности.

Первое предприятие по переработке батареек появилось в России в 2013 году: это был челябинский «Мегаполисресурс». Сегодня утилизацией занимаются еще три завода: «Меркурий» (Санкт-Петербург) «Сибирская ртутная компания» (Новосибирск) «Национальная экологическая компания» (Ярославль). На эти предприятия использованные батарейки доставляются из пунктов сбора. Но подавляющая часть россиян, не задумываясь, кидает батарейки в мусорный бак, а наиболее ответственные – заполняют ими пластиковые бутылки в надежде разыскать когда-нибудь пункт их приема.

Это в России. А что же в ближайшем окружении? С этой целью мною был проведён соцопрос одноклассников. Результаты соцопроса представлены в следующей таблице.

Таким образом, даже в семьях моего сравнительно небольшого класса используется примерно 151 батарейка в год. А сколько тогда суммарно используется батареек у  всех Россиян?! Статистика говорит, что это примерно 1млрд. в год!

1. Практический раздел

Куда сдавать батарейки, если нет приёмных пунктов?

Результаты опроса одноклассников, выявившие проблему утилизации, подтолкнули меня к созданию продукта. Первоначально практический раздел своей работы я хотел связать со школьной  акцией сбора использованных батареек и доставки их в пункт сбора. Но внимательно изучив материал, пришёл к выводу, что в рамках школы проводить это не безопасно и даже наказуемо с точки зрения закона.  На сайте https://news.ecoindustry.ru/2020/11/organizatsiya-priema/  мною была выявлена следующая информация. По мнению прокуратуры, практика организации приема отработанных батареек от детей и родителей в детских садах и школах нарушает требования законодательства.

При этом образовательное учреждение нарушает не только экологические требования (Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», Федеральный закон от 04.05.2011 № 99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности»), но и:

• санитарные нормы (Федеральный закон от 30.03.1999 № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях»);
• законодательство, регулирующее деятельность некоммерческих организаций (Федеральный закон от 12.01.1996 № 7-ФЗ «О некоммерческих организациях»);
• законодательство, устанавливающее требования к образовательным организациям (Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»);
• собственный Устав.

Такой вывод содержится в представлении Прокуратуры Первомайского района г. Ижевска, вынесенном после проведения проверки исполнения муниципальным бюджетным образовательным учреждением законодательства об образовании, о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения в ходе реализации проекта «Экозабота».

Поэтому вместо акции  продуктом моей работы стала брошюра, состоящей из 6 полос. На первой полосе обозначена тема. На второй полосе сделан акцент на то, почему нужно утилизировать батарейки. На 3,4,5 полосах прописаны шаги, которые рекомендуется сделать тем, у кого поблизости (как у нас) нет пунктов приёма использованных батареек. На 6 полосе приведена информация о влиянии батареек на окружающую среду.

2. Заключение

В результате проделанной работы удалось: 

1. изучить теоретические основы устройства батареек и их воздействие на природу;
2. донести информацию о противоправности и опасности сбора отработанных батареек в школьных и дошкольных образовательных учреждениях;
3. разработать предложения по решению экологической проблемы утилизации батареек.

6. Список используемых источников

http://ru.wikipedia.org/

https://academic.ru/

https://punktvtor.ru/sdat-batarejki-v-kanske.html

https://news.ecoindustry.ru/2020/11/organizatsiya-priema/