Задачи: изучить теоретические основы устройства и принципы работы батареек; изучить вредное воздействие на природу отработанных батареек; провести оценку экологического состояния утилизации опасных элементов питания в нашем городе

Вид материала

Документы

Содержание Теоретическая часть Как работает батарейка 1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка Исследовательская часть Energazer, Duracel Что нужно делать с утилизацией батареек на данный момент

Подобный материал:

• Программа дисциплины дс. Ф. 01 «современная пресс-служба» Цели и задачи дисциплины, 408.05kb.
• Задачи работы: Изучить образ А. С. Пушкина. Проанализировать факты из его биографии., 196.48kb.
• Программа дисциплины дс. Р. 02 «Консалтинг в связях с общественностью» Цели и задачи, 270.4kb.
• 1. Теоретические сведения, 771.46kb.
• Задачи исследования: изучить и обобщить теоретические и организационные аспекты налогового, 761.32kb.
• Задачи и основные принципы экоаудита. Критерии аудита систем экологического менеджмента, 45.12kb.
• Задачи курса заключаются в том, чтобы: изучить теоретические основы современной динамической, 748.75kb.
• Задачи курса: Сформировать представление о социальной политике как одном из основных, 328.7kb.
• Задачи проекта: Собрать информацию по проблеме на мировом российском и региональном, 32.67kb.
• Задачи : изучить причины появления мусорных свалок; установить их влияние на состояние, 304.79kb.

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя школа №1 г. Радужный


Проблема утилизации батареек


Авторы работы учащиеся 8 А класса

Малов Григорий,

Микульшин Вячеслав


Руководители работы

учитель физики

Мимеева Е.В,

учитель математики Комова И.П.


2011


Цель работы: изучить принципы работы элементов питания и рассмотреть экологические аспекты вредного воздействия неправильно утилизированных батареек.

Задачи:

1. - изучить теоретические основы устройства и принципы работы батареек;
   
2. - изучить вредное воздействие на природу отработанных батареек;
   
3. - провести оценку экологического состояния утилизации опасных элементов питания в нашем городе;
   
4. - разработать предложения по решению экологической проблемы утилизации батареек.
   
5. Введение
   
6. 
   
7. Защита окружающей среды не должна быть для школьников чем-то абстрактным. Мы должны заботиться о чистоте нашей планеты, чтобы будущие поколение жили в благоприятных условиях. Одной из проблем современности в области экологии является проблема утилизации батареек, которые сегодня стали таким привычным предметом нашего ежедневного пользования. Защита окружающей среды от продуктов распада батареек, когда батарейки просто выкидываются, а не утилизируются надлежащим образом очень важна на сегодняшний момент. Во многих странах Европы эта проблема уже решена, а в нашей стране ее решение находится в зачаточном состоянии. Мы в своей работе рассмотрели физическое устройство батарейки, принципы ее работы, нашли информацию о том какой вред природе приносит неправильная утилизация батареек. Мы не равнодушны к экологии нашей Родины, поэтому мы стараемся сделать все возможное чтобы природе был нанесён наименьший вред.
   

Теоретическая часть

Что такое батарейка?

Батарейка - это элемент питания, автономный источник электричества для разнообразных устройств (Wikipedia.ru).


Батарейки бывают нескольких видов («мизинчиковые», «пальчиковые», «крона», «бочка», «таблетка»):


- Неперезаряжаемые (одноразовые): угольно-цинковые (массовое производство, самый дешевый способ), щелочно-марганцевые (алкалиновые), пуговичные батарейки, литиевые. Составляют 75% от общего рынка батарей.


- Перезаряжаемые (многоразового использования): никель-кадмиевые, никель-металлгидпридные, литий-ионные, свинцово-кислотные. Представляют четвертую часть рынка портативных батареек.

Также существуют промышленные и автомобильные батарейки.

Почему батарейки опасны?

В США 50% всех токсичных металлов приходится на долю отработанных и выброшенных батареек. А, они составляют 0,25% объема всех отходов.


По статистике, на одну выброшенную батарейку приходится 20 квадратных метров земли, загрязненных тяжелыми металлами или около 400 литров воды. Металлическое покрытие отработанных и выброшенных батареек разрушается, тяжелые металлы просачиваются в грунтовые воды и почву. Как следствие, отравляются животные и растения, которые попадают к нам на стол в виде пищи, и оказываясь в нашем организме отравляет нас.


Губительный эффект может стать очевидным для человека через несколько лет, поскольку тяжелые металлы начинают свое воздействие лишь достигая определенной концентрации – вызывают отравления, раковые заболевания и мутации. Например, кадмий поражает почки, печень, поджелудочную железу, блокирует работу некоторых важных для жизнедеятельности организма ферментов. Или ртуть – она коварна, так как действует бессимптомно. Необратимые процессы в организме начинаются незаметно.


Батарейки могут быть опасными по следующим причинам: токсичность содержащихся внутри металлов, способность отдельных видов батареек к самовзрыванию, утечка опасных веществ при механическом повреждении элементов питания.


Взорваться батарейки могут при взаимодействии с огнем или при попытке человека зарядить не перезаряжаемую батарейку. Взорвавшись, элемент питания может вызвать пожар, а при попадании на тело человека – химический ожог. Взрываться могут литиевые батарейки, поскольку для них существуют особые условия перезарядки, которые важно аккуратно соблюдать.Опасность утечки токсичных металлов существует в батарейках, содержащих ртуть, никель, кадмий, свинец. В зависимости от стандартов страны производителя на батарейках может быть написан состав или нет. Чаще всего информация отсутствует.

Как работает батарейка

Поскольку довелось нам жить в 21 веке, с батарейками мы сталкиваемся ежедневно - в пульте дистанционного управления телевизором, в брелоке протвоугонного устройства, в электронных часах, в детских игрушках и карманных фонариках. Постепенно одноразовые источники питания вытесняются перезаряжаемыми аккумуляторами, но списывать со счетов их пока рано. В этой статье мы покопаемся во внутренностях самого распространенного типа одноразовых источников питания - щелочных (алкалиновых) марганцево-цинковых батареек. Появились щелочные батарейки где-то в середине прошлого века, и достаточно быстро потеснили использовавшиеся тогда солевые поскольку хотя и были дороже, но при этом обеспечивали отдачу энергии почти на порядок больше. Любой химический источник тока содержит в себе три обязательных компонента - два электрода, с которых снимается напряжение и агрессивную среду - электролит. Для экономии места и одновременном увеличении площади поверхности взаимодействия один из электродов обычно исполняется в виде порошка. В щелочной батарейке это анод - отрицательный электрод - из порошка цинка. В качестве электролита применяются концентрированные растворы калиевой или натриевой щелочи (KOH, NaOH) с добавками ZnO. Иногда роль электролита выполняет щелочь лития - LiOH. Чтобы электролит, будучи жидкостью по сути, не вытекал из батарейки, он загущается природными или синтетическими полимерными соединениями. При реакции анода с щелочью цинковый корпус постепенно в ней растворяется. В начале процесса разряда происходит окисление цинка с образованием цинката ZnO22- (или Zn(OH)42-). После насыщения раствора электролита цинкатом, начинается вторичный процесс: Zn + 2OH- → Zn(OH)2 + 2е- (Впоследствии гидроксид цинка разлагается на ZnO и Н2О) При этом вблизи порошкового цинкового анода образуется область с избыточным содержанием имеющих отрицательный заряд электронов. На второй стадии в среде электролита в процессах выделения и поглощения ионов ОН- наступает равновесие, и щелочь не расходуется. В результате малого количества электролита, который заполняет только поры электродов и межэлектродное пространство достаточно для весьма долгой работы элемента питания. Чтобы снять полученный избыточный заряд с области анода, внутрь помещают проводник из латуни (6), выведенный на дно батарейки, а чтобы замедлить процесс корродирования цинка, в состав анодной массы добавляют ингибитор - замедлитель коррозии. 1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка Роль положительного электрода выполняет порошковый диоксид марганца МnО2, смешанный с угольным порошком (для увеличения электропроводности), электролитом и загустителем. Полученная паста прессуется к внутренней поверхности никелированного стального корпуса батарейки. При разряде батарейки диоксид марганца восстанавливается до метагидроксида марганца - МnООН. Это процесс необходимый, чтобы удалить из электролита избыток ионов ОН- но результатом его является постепенное обволакивания зерен диоксида марганца метагидроксидом, что влечет за собой преждевременное прекращение службы батарейки. Чтобы пасты не смешивались, между ними прокладывают тонкий нетканый материал, пропитанный электролитом. Зная принцип работы батарейки, можно понять почему работает шаманский метод продления их службы. Многие знают секрет, что севшую батарейку можно ненадолго привести в чувство, постучав ею о твердую поверхность. При этом гранулы диоксида марганца раскалываются контакт восстанавливается. А есть еще более варварский способ - пробить корпус батарейки гвоздем и погрузить корпус (не полностью) ненадолго в воду. В результате вода несколько разбавит электролит, и ему будет проще проникнуть к гранулам марганца. Ну и в конце замечу, что, прижившееся обиходное название "батарейка" для описанного выше прибора, вообще говоря неверно. Правильнее будет сказать "гальванический элемент" или "элемент питания". Ибо "электрическая батарея", "аккумуляторная батарея" - это устройство, представляющее собой цепь последовательно соединенных элементов. Также как в артиллерии батарея состоит из нескольких орудийных расчетов, а батарея отопления - из нескольких секций. Впрочем, название это настолько прилипло ко всяким "мизинчиковым", "пальчиковым" и т.п. "батарейкам", что слилось с ними

Исследовательская часть

Исследование проблемы утилизации батареек в нашем городе было организовано по следующему плану.

• Исследование количества батареек в среднестатистической семье города Радужный.
  
• Исследование уровня продаж батареек в городе Радужный.
  
• Решение проблемы утилизации батареек в нашем городе.
  
• Наши предложения по способам утилизации батареек.
  

Для того чтобы понять насколько эта проблема актуальна в нашем городе мы провели социологический опрос среди учащихся 8 А класса. В среднем семьи наших учащихся состоят из 4 человек и проживают в двухкомнатной квартире.

1 вопрос. Сколько батареек находится в квартире в ваших бытовых приборах?(телфоны, пульты ДУ, часы, компьютерные принадлежности, игровые устройства)- 16-18 батареек на семью.

2 вопрос. Как часто Вы покупаете батарейки?-в среднем по 2 штуки в месяц.

3 вопрос. Батарейки какой фирмы-производителя вы чаще покупаете?- Energazer, Duracel

4 вопрос. Какие типы батареек чаще используются в вашей семье?- AA (“пальчиковые»)

В среднем в течение года семья из 4 человек покупает 24 батареек, следовательно, на одного человека приходится по 6 батареек, и через год они должны быть утилизированы. В нашем городе проживает примерно 18500 человек, значит в течение года подлежат утилизации 111000 батареек.

Продажу батареек в нашем городе осуществляют специализированные магазины: «Кондор», «Kodak”, “Фотоник» и в неспециализированных: «Карапуз», «Сказка», в киосках «Роспечать». Нами были проведены беседы с продавцами-консультантами магазина «Кондор». Выяснилось, этот специализированный магазин получает большую прибыль от продажи батареек. Конкретные цифры нам не назвали, но исходя из наших расчетов можно предположить что магазины города Радужный при расчетной стоимости одной батарейки примерно 20 рублей выручка за год составляет 2220000 рублей.(из этой суммы нужно вычесть затраты по себестоимости этого товара). Несмотря на приличный доход от продажи батареек, ни один магазин города Радужный не занимается утилизацией пришедших в негодность элементов питания , хотя в некоторых городах власти обязывают принимать использованные батарейки именно в местах их продажи.

Поиск информации об утилизации батареек оказался не таким уж простым: собственно, утилизацией этой в России вообще практически не занимаются. Как же в нашем городе утилизируют использованные батарейки? В результате беседы с представителями администрации города мы выяснили, что до этого года специализированных контейнеров для сбора этого вида бытовых отходов в городе не было. Недавно город приобрел 2 контейнера для сбора использованных батареек и других твердых бытовых отходов, но они еще не поступили в эксплуатацию. До сегодняшнего дня все использованные батарейки выбрасываются жителями города в контейнеры для обычного бытового мусора, а затем вывозятся на свалку. Батарейки содержат тяжёлые металлы (кадмий, свинец, ртуть, литий и т.п.), которые очень сильно загрязняют окружающую среду. Одна выброшенная пальчиковая батарейка загрязняет около 20 кв.м. земли.

При сжигании мусора все эти тяжёлые металлы и токсичные отходы попадают прямиком в атмосферу. Батарейка разлагается примерно 200 лет, но относительная быстрота утилизации перечёркивается масштабами загрязнения: одна батарейка «обогащает» почву тяжёлыми металлами на площади около 20 квадратных метров и на глубине около 5 метров. Весной тают снега, через заражённую почву пробегают ручьи, прихватывая с собой, помимо пестицидов с полей, солей-кислот (отходов промышленности) и технических масел, ещё и тяжёлые металлы от «безобидных» батареек. Вода попадает в реку, откуда производится забор воды для последующего очищения и подачи в дома. Только от тяжёлых металлов очистить воду ох как тяжело…

Мы считаем, что нужно создать систему сбора вышедших из строя батареек, как это сделано во многих европейских странах. Нужно проводить разъяснительную работу среди населения нашего города о необходимости относить эти батарейки в специализированные контейнеры, но если их будет мало, то, скорее всего, проблема не будет решена, нужно организовать пункты бесплатного приема батареек в местах их продажи.

Мы нашли в интернете материал, который нам показался актуальным. Проблема утилизации пластиковых бутылок стоит также как и батареек. В связи с этим, появилась следующая идея, сталкивающая наших двух вечных врагов пластиковую бутылку и батарейки.

Пластиковые бутылки будут разлагаться как минимум лет 100-200. можно использовать этот факт для блага природы! Если у вас нет возможности сдать батарейки в переработку, а они все продолжают появляться, можно поступить следующим образом. Выделить одну пластиковую бутылку (к примеру 0,5 л), и складывать в нее все использованные батарейки, и как только она заполнится, крепко закрутить крышку и только тогда выбросить ее в мусор, сразу же выделяя новую бутылку.

Таким образом, выброшенные батарейки будут долгие столетия храниться в этой бутылке не нанося вреда природе. Конечно это не переработка, но все же это очень простой и эффективный способ снизить вред от батареек для природы..Чтобы помочь природе, а также дать возможность проявить инициативу всем цивилизованным людям, Биологический музей им. К. А. Тимирязева и Департамент природопользования г. Москвы объявили акцию по сбору использованных батареек «Лучший защитник планеты». Вы просто приносите собранные батарейки в музей, заполняете анкету и получаете приз, который полагается даже за одну-единственную батарейку!
С момента начала акции усилиями участников было собрано более 30 тыс. батареек.

Мы решили попробовать организовать сбор использованных батареек у себя в школе, чтобы потом отнести их в специализированные контейнеры, которые, надеемся, в скором времени будут введены в эксплуатацию.


Что Вы делаете с использованными батарейками?

Опрос проведен среди учащихся 8 класса

Приняли участие в опросе 27 учащихся

Варианты ответов:


4. Мне безразлична судьба использованных батареек


Вывод: У учащихся нет экологически верного отношения к проблеме утилизации батареек. Даже 13% ответивших, что они относят на утилизацию батарейки, скорее всего хотели бы так поступать, но пока не могут это делать. Наша задача сделать так, чтобы ребята понимали, что выброшенная в мусорное ведро старая батарейка — источник загрязнения окружающей среды. Нужно объяснять всем людям, как правильно обращаться с вышедшими из строя батарейками. Мы надеемся, что в государстве эта проблема начнет решаться на самом высоком уровне.


. Что нужно делать с утилизацией батареек на данный момент:

• Вообще батарейки нужно перерабатывать на специальных заводах. Проблема в том, что переработка стоит дороже, чем последующая продажа полученного сырья. В Европе этим занимаются, и пункты приёма отработанных батареек встречаются на каждом шагу (можно, в общем, к ним везти..)).
  
• В России таких заводов, как я поняла, пока нет, но они появятся – так как ЕС жёстко требует от вступающих стран качественной системы сбора и утилизации отходов, в том числе и аккумуляторов.
  

В качестве промежуточной меры у нас есть несколько полигонов, куда свозятся эти самые отработанные аккумуляторы и захороняются, то есть хотя бы изолируются.


Заключение


Проблема экологического состояния нашей природы очень важна, не все люди подходят к решению этой проблемы достаточно ответственно. Хорошо изучив принципы работы батареек, мы вплотную столкнулись с проблемой их утилизации. Оказалось, что в нашей стране почти никто не занимается решением этой проблемы, мы отстаём от ведущих европейских стран на много лет. В процессе нашей работы мы внесли небольшой вклад в решение этой насущной проблемы. Если бы все люди были не равнодушны к утилизации батареек, то их вред природе стал бы минимальным.