Исследовательская работа по теме «Бумага, её вторичные возможности: исследование экологичности переработки»

«Бумага, её вторичные возможности:

исследование экологичности переработки»

Автор: Белкина Юлия Олеговна, 10 класс, 16 лет, МБОУ

«СШ им. Д.И. Коротчаева» г. Новый Уренгой

Руководитель: Кутищева Светлана Ивановна, учитель биологии и химии, МБОУ «СШ им. Д.И. Коротчаева» г. Новый Уренгой

«В природе нет ничего бесполезного»

Мишель Монтень

Введение

Бумага – часть нашей повседневной жизни. В быту и на работе современные люди постоянно соприкасается с бумагой, это и газеты и журналы, которые они регулярно читают и упаковочный картон от купленных ими товаров.

Основой материал бумаги являются растительные волокна. Для производства бумаги применяют целлюлозу различных древесных пород.

Зеленные лесные массивы вырабатывают кислород, поглощая загрязнения в воздухе, регулируют климат планеты. Поэтому необходимо сократить вырубку лесов, для сохранения природных ресурсов, которые обеспечиваю жизнь на Земле.

Сейчас в основном бумагу изготовляют на бумажных комбинатах. А они сильно загрязняют окружающую среду, т.к. используют для своей работы разные химические добавки.

Ежегодно по всей Земле вырубается 17 миллионов гектаров леса. Ученые подсчитали, что лес может исчезнуть через 100 лет. Чтобы на месте вырастить новый лес необходимо около 80 – 100 лет.

Россия на сегодняшний день занимает первое место по вырубке лесов. Вырубается 125 миллионов деревьев в год! Стоит ли бумага таких жертв? Для того чтобы получилась пачка газет, толщиной всего около метра, нужно срубить взрослое дерево высотой 10 – 12 метров.

Важную роль в производстве бумаги играет макулатура. Её применение способствует снижению расхода древесины для производства бумаги, что очень важно с экологической точки зрения. Технологии с использованием бумажных и древесных отходов позволяют получать бумагу высокого качества, не затрагивая при этом естественные природные источники. [2]

Бумага своими руками - возможно ли её производство в домашних условиях?

Актуальность заключается в высокой ценности изделия ручной работы, ведь они хранят тепло человеческих рук и не имеют аналогов. То же можно сказать и о бумаге ручного отлива: интерес к ней растет с каждым днем, что позволит сократить использование природных ресурсов. Проект реализуется в рамках химии и экологии.

Проект может быть квалифицирован как экспериментально-информационный.

Объект исследования: бумага ручного производства из вторичного сырья.

Предмет исследования: химический состав бумаги для ручного производства.

Цель исследования: изучение основных способов изготовления бумаги в домашних условиях.

Гипотеза:

1. свойства и внешний вид бумаги можно изменить, если в её химический состав добавить природные компоненты.

2. можно изготовить бумагу экологически чистым способом, опираясь на знания химических и природных веществ.

Задачи исследования:

1. Изучение литературы по теме исследования.

2. Рассмотреть способы производства бумаги в домашних условиях.

3. Исследовать способы экологичности переработки вторичного сырья.

4. Применение бумаги из вторичного сырья в быту.

Методы исследования:

1. Анализ литературы и других источников;

2. Экспериментальная работа;

3. Наблюдение.

Научная новизна:

1. получены новые знания о химическом составе производства бумаги ручным способом из вторичного сырья;

2. определено экологическое качество бумаги;

3. экспериментальным путём получена экологически качественная бумага ручной работы, так как были использованы вещества растительного и животного происхождения.

1. Теоретическая часть

Исторические методы изготовления бумаги. Один из вариантов ручного изготовления бумаги освоили в Китае: почти 2000 лет назад (в 153 году н. э.) некий Цай–Лунь, министр земледелия, рекомендовал своим согражданам применять для письма бумагу “ши”, изготовленную из волокон древесины растения, которое впоследствии получило название бумажного деревца. Процесс получения бумаги из этой древесины был следующим. Кору толкли в воде, чтобы отделить волокна, и выливали полученную смесь на подносы, на дне которых находились длинные узкие полоски бамбука. Когда вода стекала, мягкие листы клали сушиться на пластины из бамбука и старые тряпки. Видимо, из–за того что для сушки использовалось тряпье, китайская бумага имела одну особенность — она была настолько рыхлой, что краска на ней довольно сильно растекалась. Впрочем, впоследствии это качество китайской бумаги высоко оценили японские каллиграфы, которые использовали для своей работы именно китайскую бумагу.

Когда Цай Луня назначили министром — советником и поручили придумать способ изготовления бумаги более дешёвый и технологичный. Поиски привели его к осам. Тонкий, но прочный материал, из которого были сделаны гнёзда ос, больше всего подходил для того, что он искал. Материалом для строительства служат омертвелая древесина и растительные волокна, которые они собирают отовсюду, например с брёвен, заборов, телеграфных столбов и деревянных стройматериалов. Это насыщенное целлюлозой сырье насекомые тщательно пережевывают и смачивают клейкой, богатой белками слюной. Слюна ос помимо смачивания придаёт волокну водоотталкивающие свойства. Затем размягченная волокнистая масса, высыхая, превращается в светлую твердую и достаточно прочную бумагу. Цай Лунь растолок волокна и проведя сотни опытов, пришёл к выводу, что нечто подобное можно сделать из коры тутового дерева, конопляного лыка, изорванных рыболовных сетей и ветхих тканей, волокна шелковицы, древесной золы. Всё это он смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце он эту массу разгладил с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги. [4]

Секреты дошедшие до нашего времени. Интересно, что традиция производства бумаги из вторичного (уже ис–пользованного) сырья берет свое начало именно в Японии. В VIII веке после смерти императора из династии Хайэн Сэйва одна из придворных дам сделала из писем императора новые листы бумаги и написала на них буддийскую сутру, как бы прикоснувшись к его душе. Получается, что макулатуру начали применять для производства бумаги вовсе не из практических соображений, как можно подумать, а по причинам религиозным. Восстановленная бумага называлась “усудзумигами” — из–за ее голубоватого оттенка, получавшегося от остатков туши на старых рукописях. Хотя в действительности она была скорее сероватой вследствие недостатков технологии отбеливания. Но японцы и не стремились к особой белизне, считая, что сероватый цвет больше подходит для выражения их чувств к умершим. В отличие от современной европейской бумаги, которая производится из древесной пульпы с длиной волоконцев всего 2–3 мм, васи изготавливается из волокон длиной до 10 мм. Эти длинные волокна переплетаются довольно плотно, обеспечивая прочность бумаги скорее за счет физических факторов, нежели химических, как в бумаге европейской. [6], [8]

От китайцев секрет изготовления бумаги переняли не только японцы, но и арабы. Они и привезли его в Испанию, а уже оттуда искусство делать бумагу распространилось по всему миру.

1. Практическая часть

Непохожести бумаги сделанной своими руками на заводской аналог. “Рукотворная” бумага не похожа на бумагу машинной выделки, и с точки зрения технических стандартов она хуже: неравномерная по толщине, обычно менее гладкая, подчас слишком хрупкая — такая бумага отнюдь не всегда подойдет для печати. Но бумага ручного изготовления обладает одним неоспоримым достоинством, которое заставляет забыть все ее недостатки, — абсолютной эксклюзивностью. [7]

Существуют и другие способы производства бумаги, более улучшенные. Но я, рассмотрела только два наиболее упрощенные при использовании природного материала. [9]

Первый метод производства бумаги

Оборудование:

Кастрюля; 
Листы использованной бумаги;

Миксер;

Вода (теплая);

Кусок марли с мелкими отверстиями;

2 чайные ложки клея ПВА

Растворимый крахмал (две столовые ложки);

Лоток с прорезями.

Этап работы:

1. Разрываем бумагу на мелкие кусочки (не больше, чем 2х2 см) и помещаем их в кастрюлю.

2. После этого заливаем данные обрезки теплой водой. Оставляем отмокать на 10 минут, а затем измельчаем руками.

3. Далее я добавила в данную смесь 2 чайные ложки клея ПВА (для скрепления бумаги) и две столовые ложки крахмала (для эластичности листа).

4. Все перемешиваем с помощью миксера. В результате должна получиться смесь густая в виде каши.

5. Затем выкладываем смесь на экран. В качестве экрана используем лоток с прорезями (дырочки нужны для того, чтобы лишняя вода быстрее стекла).

6. Промачиваем лист бумаги марлей, пока марля не будет почти сухой.

7. Далее аккуратно перекладываем изделие на лист фольги и в духовке при низкой температуре просушиваем. В качестве пресса используем горох или фасоль.

8. Удаляем фольгу и получившийся лист оставляем под прессом на 24 часа до полного высыхания.

Мой результат: первый метод производства бумаги я провела со старыми листами формата А4. В результате бумага получилась светлого цвета, мягкая и плотная. (Приложение 1)

Второй метод производства бумаги

Оборудование:
Кастрюля; 
Листы использованной бумаги; 

Миксер;

Вода (теплая);

Кусок марли с мелкими отверстиями;

2 чайные ложки клея ПВА

Мед 2 столовые ложки;

Растворимый крахмал (две столовые ложки);

Лоток с прорезями.

Этап работы:

1. Разрываем бумагу на мелкие кусочки (не больше, чем 2х2 см) и помещаем их в кастрюлю.

2. После этого заливаем данные обрезки теплой водой. Оставляем отмокать на 10 минут, а затем измельчаем руками.

3. Далее я добавила в данную смесь 2 чайные ложки клея ПВА (для скрепления бумаги), две столовые ложки крахмала (для эластичности листа) и 2 столовые ложки меда (для гидрофобного эффекта).

4. Все перемешиваем с помощью миксера. В результате должна получиться смесь густая в виде каши.

5. Затем выкладываем смесь на экран. В качестве экрана используем лоток с прорезями (дырочки нужны для того, чтобы лишняя вода быстрее стекла).

6. Промачиваем лист бумаги марлей, пока марля не будет почти сухой.

7. Далее аккуратно перекладываем изделие на лист фольги и в духовке при низкой температуре просушиваем. В качестве пресса используем горох или фасоль.

8. Удаляем фольгу и получившийся лист оставляем под прессом на 24 часа до полного высыхания.

Мой результат: бумага получилась более желтого цвета, мягкая, но уже более эластична. (Приложение 2)

Полученная в домашних условиях бумага, отличается от той, что изготавливают в промышленных условиях – она не такая гладкая и плотная.

Но, от этого она не становится менее качественной и замечательной: ведь для ее получения мы использовали «вторичное сырье».

Полученную бумагу я использовала для изготовления собственных поделок. (Приложение 3)

Исходя из этого, я изготовила бумагу, применяя оба метода, так как они проще и удобней для меня.

III. Заключение

На основе исследований и проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:

1. Изготовив бумагу ручным способом, мы можем восхищаться её качеством и красотой.

2. Установлено, что большое значение имеет химический состав при производстве бумаги. Гипотеза подтверждена.

3. Все химические и физические свойства бумаги необходимо учитывать при дальнейшем использовании бумаги.

4. В домашних условиях можно изготовить бумагу, способом экологичности переработки вторичного сырья.

Таким образом, цель, поставленная в самом начале работы, была достигнута: мною были освоены два метода изготовления бумаги в домашних условиях и предложен свой способ.

Кроме того, из бумаги собственного производства можно изготовить красивейшие открытки, существуют даже дизайнерские обои, изготовленные ручным способом. Так же, их несложно сделать самому и материальные затраты на их создания невелики. Такая бумага ценится и стоит довольно дорого.

Изготовленные образцы бумаги я могу представить. Надеюсь, что данная работа принесла пользу природе. Ведь это и было главной моей задачей.

Рекомендации: результаты исследования могут быть использованы на уроках химии при изучении тем, связанных со свойствами веществ (кристаллические решетки, химические реакции, строение твердого тела и др.); полученную бумагу можно применять в повседневной жизни для самостоятельного творчества, а именно: для изготовления нестандартных открыток, обложек для ежедневников, фотоальбомов; для проведения уроков технологии, на занятиях кружка декоративно – прикладной направленности.