Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Утилізація відходів – одна з найважливіших проблем цивілізації. Приблизно за 500 років до нашої ери в Афінах був виданий перший з відомих, едікт, яким заборонялося викидати сміття на вулиці, передбачалася організація спеціальних звалищ і наказувалося смітникарям скидати відходи не ближче ніж за милю від міста. З тих пір сміття складували та захоронювали на різноманітних сховищах у сільскій місцевості, поза межами міст. Внаслідок росту місць вільні площі навколо них зменшувались, а неприемні запахи, збільшення кількості шкідливих хробаків (щурів), викликане звалищами, стали нестерпними. Окремо розташовані звалища замінювалися ямами для зберігання сміття.
Кількість накопичуваного сміття постійно зростає. Нині на кожного мешканця міста припадає від 150 до 600 кг на рік. Більш за все сміття утворюють в США (520 кг на рік на одного громадянина), в Норвегії, Іспанії, Швеції, Нідерландах – 200-300 кг, в Москві і Києві – 300-320 кг. Для того щоб у природному середовишщі розклалався папір необхідно від двох до десяти років, консервна бляшанка – понад 90 років, фільтр від сигарки – 100 років, поліетиленовий пакет – понад 200 років, пластмаса – 500 років, а скло – понад 1000 років. Про це слід пам’ятати, раніше ніж кинути у лісі старий поліетіленовий пакет або пляшку. У складі сучасного побутового і промислового сміття багато полімерних матеріалів, які надто повільно розкладаються. З полімерами нового покоління ситуація краща – в їхньому складі є світлочутливі молекулярні групи, або молекулярні групи, що легко засвоюються мікроорганізмами. В обох випадках міцні довгі ланцюги полімерних макромолекул розпадаються на частини, з якими швидко упораються мікроорганізми. Швидкість розкладення таких полімерних відходів зростає у багато разів, зникає необхідність їх спалювання у
висотемпературних пічах. Екологічно небезпечним є пористий стайроформ, з якого виготовляють одноразовий посуд. Цей пластик не розкладається у природі, а при його виробництві з високовартісної нафти у атмосферу потрапляють хлоровані вуглеводні, які руйнують озоновий шар. Особливо небезпечними й стійкими є пляшки з поліетилентерефталатових полімерів (ПЕТ пляшки).
США залишаються однією з «найзасміченіших» крїн світу, там щорічно утворюється до 160 млн.т сміття, при цьому переробляють усього 20% сміття, все інше концентрується на звалищах. До 1/3 цих відходів становить тара. На пакувальні матеріали американці витрачають 75% скла, що виробляється; 50% паперу, 40% алюмінію, 40% пластику, 8% сталі. Кожну годину американці використовують 2,5 млн. пластикових пляшок.
Найбільш перспективним способом вирішення проблеми є переробка міських відходів. Отримали розвиток наступні основні напрямки переробки: органічна маса використовується для отримання добрив, текстильні і паперові залишки – для виготовлення нового паперу, металобрухт спрямовується на переплавку. Основною проблемою переробки є сортування сміття та розробка технологічних процесів переробки. Економічна доцільність способу переробки відходів залежить від вартості альтернативних методів їх утилізації, стану на ринку вторсировини та витрат на їх переробку. Довгі роки діяльність з перобки відходів ускладнювалась існуванням традиційного твердження, що будь-яка справа повинна приносити прибуток. Але при цьому не бралося до уваги те, що переробка у порівнянні з захороненням та спалюванням – найбільш ефективний спосіб вирішення проблеми відходів, оскільки потребує менше державних субсидій. Крім того, такий підхід дозволяє економити енергію та зберігати довкілля. А оскільки вартість площ для захоронення сміття зростає завдяки більш жорстким нормам, а печі надто дорогі та небезпечні для оточуючого середовища, роль перерлбки відходів буде неупинно зростати. Проте головне, не у переліку цих проблем, а в усвідомленні причин їх виникнення, характера і, що найголовніше, у з’ясуванні ефективних шляхів та засобів їх вирішення. Дійсна перспектива виходу з екологічної кризи – у зміні виробничої діяльності людини, її способу життя, її свідомості. Науково-технічний прогрес створює не лише перевантаження для природи; в найбільш прогресивних технологіях він створює засоби уникнення негативного впливу, створює можливості екологічно чистого виробництва.
Однією з найголовніших проблем сучасності є утилізація та переробка ТПВ – твердих побутових відходів. Досі складно говорити про кардинальні зміни в цій галузі у нашій країні. Стосовно європейських країн та США, то там суспільство давно дійшло висновку, що ресурсний потенціал ТПВ потрібно не знищувати, а використовувати. Неможливо підходити до проблеми ТПВ як до боротьби із сміттям, ставлячи задачу за будь-яку ціну позбавитися від нього.
Вже ні для кого не новина, що на вулицях західноєвропейських міст встановлені різнокольорові контейнери для селективного збору сміття (скло, макулатура тощо). При цьому чітко розподілені обов’язки та відповідальність сторін з урахуванням загального прибутку. Практично в усіх країнах заборонено продаж продуктів харчування у пластиковій оболонці, що не розкладається. У США в 1998 р., наприклад, відбувся день «Америка переробляє». Призом, за найефективну участь, став будинок, вартістю 200000 доларів, повністю виготовлений з вторинних матеріалів. З 1990 р. уряд Великобританії проводить у життя загальноєвропейську директиву: не менше 70% харчових пластикових ємкостей (плящок, стаканів, пакетів, блистерної тари тощо) повинно піддаватися переробці. Одно з останніх рішень – добитися переробки усіх побутових та промислових відходів пластмас, що виробляються.
В Японії з середини 80-х років в умовах росту масштабів і темпів розвитку економіки та споживчої активності відбулося різке підвищення обсягів утворюваного сміття. Концепція Міністерства зовнішньої торгівлі і промисловості «Суспільство без відходів» (з нульовими відходами) посприяла реалізації двох початкових програм, спрямованих очолити вступ японського суспільства у нову еру. В 1992 р. в країні почав діяти закон «Про стимулювання використання вторинної сировини». Друга програма - закон «Про стимулювання сортування при збиранні і повторному використанні тари та пакувальних матеріалів», який набрав чинності у квітні 1997 р. сприяє ефективному використанню відходів за рахунок розмежування сфер відповідальності. Споживачі викидають відсортоване сміття, місцеві органи влади організовують сортування при його збиранні, а на підприємців лягає відповідальність за повторне використання тари та пакувальних матеріалів. Цікаво вирішується проблема утилізації поліетилену (ПЕ) в Японії. Наприклад, компанія «Негдю Санге» на початку 80-х років почала виробляти з старих поліетилентерефталанових виробів (ПЕТ) поліефірні волокна. Процес вторинного використання ПЕТ полімерів бескінечний. Виготовивши один ракз з відходів ПЕТ – коврик, його після зношування можна переробити у коврове покриття для багажників автомобілей, і так далі.
Безперечно досвід кожної країни унікальний в своєму роді. В кожному випадку вирішення проблем, пов’язаних з утилізацією ТПВ, повинні відповідати специфіці регіону. При цьому важливо враховувати стан економіки держави, склад інфраструктури щодо збору та утилізації ТПВ, що існує і, найголовніше, вміння та бажання суспільства втілювати політичні рішення у реальне життя.
Автор:
Пакувальник №1
22.03.2008
Рубрика: Технології виробництва тари
. Теги:закон нанотехнологій, наноупаковка, наноцелюлоза, нанодослідження, нанокапсули, область нанотехнологій, програми нанотехнологій,
Всі попередні науково-технічні революції зводилися до того, що людина все більш уміло копіював механізми і матеріали, створені Природою. Прорив в область нанотехнологій - зовсім інша справа. Вперше людина створюватиме нову матерію, яка Природі була невідома і недоступна. Людина піднімається на рівну сходинку з Творцем... Це революція, якої цивілізація не знала. Виникне цілий комплекс нових етичних проблем. Не бачу нічого страшного в тому, що людина по потенціалу порівняється з Творцем, якщо прийняти гіпотезу про його існування.
Генеральний директор РНЦ «Курчатовській інститут», вчений секретар Ради з науки, технологій і освіти при президентові РФ, член-кореспондент РАН Михайло КОВАЛЬЧУК
Нанотехнологія - наука про маленький - декларується як великий пріоритет інноваційної політики багатьма державами, а зараз і Росією. За прогнозами, до 2008 року світовий ринок нанотехнологій досягне $700 млрд (дані US NanoBusiness Alliance ), до 2015 року - $1 трлн. Найбільша частка тут належить Сполученим Штатам, за підсумками 2005 року це 27%. У Японії - більше 24%, у країн Західної Європи - 25% з переважаючим внеском Німеччини, Великобританії і Франції. Інше розподілене між Китаєм, Росією, Південною Кореєю, Канадою і Австралією.
Дослідницькі програми по нанотехнологіях на національному рівні запустили вже 30 країн. На нанонауку у всьому світі зараз витрачається більше $4 млрд.
Мільярд доларів, виділений урядом РФ на приладове оснащення і створення інфраструктури вітчизняної нанотехнології в найближчі три роки (не кажучи про засоби, що виділяються із Стабфонда і прибуткової частини бюджету на капіталізацію Російської корпорації нанотехнологій, - це ще 130 млрд рублів в одному тільки 2007 року), зіставимо із засобами, які вкладають в цю область такі країни, як США і Німеччина.
Закон «Про Російську корпорацію нанотехнологій» був прийнятий Державною думою 4 липня 2007 р. і схвалений Радою Федерації 6 липня 2007г. Відповідно до документа, корпорація створюється в цілях реалізації державної політики в науково-технічній і інноваційній сферах, сприяння переходу російської економіки на інноваційний шлях розвитку, реалізації проектів створення перспективних нанотехнологій і наноіндустрії. Гендиректором Госкорпорации по нанотехнологіях призначений президент інвестиційної фінансової корпорації « Алемар» Леонід Меламед .
Російська корпорація нанотехнологій здійснюватиме інвестиційну і зовнішньоекономічну діяльність по реалізації проектів в області нанотехнологій в Росії і за кордоном, зокрема за участю іноземного капіталу. Передбачається також право корпорації здійснювати підприємницьку діяльність і розподіляти отриманий прибуток виключно в цих цілях. С. Иванов пояснив, що «кінцева мета - вийти на ринок з комерційним продуктом, а перша - зайнятися стандартизацією і метрологією». Які саме комерційні продукти проводитиме наноіндустрія, визначить держпрограма її розвитку до 2015 року.
Втім, ця програма буде розглянута урядом тільки в першому кварталі 2008 р. Додамо також, що 12 липня уряд схвалив інвестиції у розмірі 24,9 млрд рублів на розвиток наноіндустрії - галузі промисловості, яка повинна упроваджувати у виробництво нанотехнології. Державні, а також приватні (близько 2,8 млрд рублів) гроші по ФЦП прямують на розвиток інфраструктури наноіндустрії. По словах А. Фурсенко , засоби підуть на оснащення спеціальним експериментальним, діагностичним і науково-технологічним устаткуванням елементів національної нанотехнологічної мережі, формованих на базі госорганизаций.
На думку міністра, на ці гроші також необхідно створити системи «обміну інформацією» і «методичного забезпечення механізмів регулювання розвитку наноіндустрії». Для цього буде організовано десять науково-освітніх центрів у вузах.
.
Цікаво, як вся ця програма торкнеться пакувальної галузі? Поживемо - побачимо. Зараз ми плануємо лише познайомити з розробками в області нанотехнологій для пакувальної індустрії.
Упаковка
Нанокапсули для ліків і отрут . Учені з американської лабораторії Берклі (Berkeley Lab) визначили, що в процесі дифузії твердих матеріалів утворюються ідеальні нанокапсули. Вони проводили досліди з нанокристалами кобальту (кульки, що налічують лише декілька тисяч атомів) і помістили їх в сірку. На перший погляд, результат був очікуваний - утворилися кульки сульфіду кобальту. Але розглянувши їх під електронним мікроскопом уважніше, учені здивувалися - це були не кулі, а порожнисті сфери.
Учениєпопробовалі повторити процес з іншими парами матеріалів: кобальт і кисень, залізо і кисень, кадмій і сірка. Все повторювалося в точності.
.
Чудовим було і те, що в цьому природному виробничому процесі сфери виходили майже однаковими - внутрішні порожнечі відрізнялися по діаметру не більш, ніж на 13%. Таким ідеальним сферам нанометрового масштабу можна знайти масу застосувань. Всередину можна поміщати лікарські препарати для поступового випуску в тілі пацієнта, в оптиці і електроніці також знайдеться, що зробити з такими об'єктами, а вже хімія. Готовий хімічний реактор, наноколба - развеето не здорово? При цьому для масової технології важливо, що весь процес йде «в одному горщику»: додав інгредієнти - отримав наносфери. Ніякого перенесення матеріалів по різних мисках, ніяких втрат. Все просто.
Клатрати професора Яковлєва . Звичайно, американці - легіні, але російський професор И. Яковлев вже давно міг упакувати будь-яку отруту. Вивчаючи клатратоподобниє з'єднання на базі графіту, він виявив, що усередині графітової оболонки можуть бути поштучно упаковані молекули пахучих речовин і дезодорантов, а при необхідності - найагресивніших речовин і сильних окислювачів, таких як діоксид хлора, в сотні разів що перевершує по активності звичайні дезинфікуючі речовини. Це - один з прикладів нанотехнологій майбутнього, що розробляються.
Молекулярна наноупаковка необмежено довго зберігає склад і інертність, але при необхідності вона може бути розкрита і активована по своєму призначенню як запашна речовина, дезодорант або дезинфектор.
.
Програмований контейнер для рідин (Programmable Liquid Container) - сконструювала американська компанія системних інновацій Ipifini, повідомляє Yenra Feature News Encyclopedia . Не розкриваючи конкретних технологічних деталей, Ipifini демонструє зовнішній вигляд контейнера, на поверхні якого розміщується 20 кнопок, натиснення на які приводить до уприскування в рідину різних добавок.
Власник такої «пляшки» може на смак додати в напій різні аромати, смакові добавки, фарбники і тому подібне. Покупець, наприклад, «модифікованої» коли зможе самостійно моделювати смак, колір, запах напою, додаючи смак лимона, ваніль з вишневим ароматом, регулюючи зміст кофеїну. Програмований контейнер фарби з 20 добавками пігменту дозволяє споживачеві вибирати з одного мільйона квітів. Співавтор інновації, Глен Вокле , відзначає, що запропонована технологія дозволяє виробникові одним контейнером замінити ряд варіантів продукту, а споживачеві змінювати ряд параметрів продукту під час його використання.
Programmable Liquid Container від Ipifini вельми перспективний для використання в харчовій, фармацевтичній промисловості, у виробництві косметики і парфюмерії.
.
Наноупаковка з покращуваними бар'єрними властивостями на підході у німецької хімічної компанії Bayer . У компанії сподіваються продемонструвати технологію на виставці пластиків в Дюсельдорфі (Німеччина) в жовтні 2007 року. Для створення упаковки Bayer працює з наноглинами, суміщаючи їх з полімерами, створюючи звивисті шляхи для небажаних в харчовій плівці молекул. У компанії пояснюють, що головна проблема в роботі з наноглинами полягає в тому, що шари повинні відділятися один від одного. Необхідний ефект може бути досягнутий хімічним шляхом, і Bayer планує застосувати «розумні» компоненти для цієї мети.
Планується, що плівка буде прозорою, оскільки ця особливість дуже важлива для клієнтів компанії. У Bayer відзначають, що якщо розробка буде успішною, найімовірніше спочатку вона буде представлена на азіатському ринку.
.
Упаковка з високим рівнем захисту . Компанія Huhtamaki використовуватиме нанотехнології для створення ідеальної харчової упаковки з високим рівнем захисту. Фінська пакувальна компанія збирається використовувати наноматеріали, щоб тверда тонка упаковка могла порівнятися і навіть перевершити властивості EVOH, який на сьогодні є кращим бар'єрним покриттям. Рівень кисневого бар'єру EVOH помітно знижується у вологих умовах, тому для деяких продуктів з тривалим терміном зберігання необхідна інтеграція матеріалу з поглиначем кисню.
У компанії вважають, що потенціал нанотехнологій буде рости у сфері поліпшення переносимості полімерами високих температур, а також поліпшення їх механічних показників. Упаковка, що змішується з їжею. Австралійська фірма Advanced Nanotechnology вивчила вплив хімічних абсорбентів ультрафіолета, які містяться в упаковці і покликані продовжувати терміни зберігання продуктів харчування, на стан цих продуктів.
Експерти Advanced Nanotechnology встановили, що подібні абсорбенти можуть мігрувати з достатньо тонких пакувальних пластикових плівок безпосередньо в упаковане живлення, і тепер пропонують замінювати ці хімічні речовини новітніми наночастками оксиду цинку, які не викликають подібного шкідливого ефекту, але так же ефективно перешкоджають проникненню УФ-ЛУЧЕЙ в упаковку. Крім того, наночастки оксиду цинку (а також магнезії) надають на упаковку антимікробну дію. Тепер перед ученими коштує завдання розробити наночастки, здатні нейтралізовивать шкідливі гази, проникаючі ззовні через полімерну плівку в продукти харчування.
.
Пакувальні матеріали
Наноцелюлоза. Дослідники з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії (PNNL) виростили кристали металів раніше небаченої форми, підібравши і закристалізовуючи відповідні формою волокна бавовняної целюлози. Отримані кристали можуть знайти застосування в багатьох областях нанотехнології.
Використовуючи оброблені кислотою волокна целюлози як природний шаблон, група з PNNL змогла виростити однорідні за розміром нанокристали золота, срібла, паладію, платини, міді, нікелю і інших металів, а також їх оксидів. Отримані нанокристали проявляють каталітичні, електричні і оптичні властивості, не характерні для великих або різнорозмірних кристалів.
Кислотна обробка підвищує ступінь кристалічності целюлози, руйнуючи її аморфні ділянки. До отриманих зразків нанокристалічної целюлози, діспергированним у воді, додають солі металів, поміщають систему в автоклав і нагрівають при температурах від 70 ° до 200°С протягом 4-16 годин. Така обробка приводить до утворення однорідних кристалів металів на целюлозному шаблоні.
Дослідники говорять, що разработаннийімі процес з повною упевненістю можна назвати «зеленим», оскільки все, що потрібний для отримання нанокристалів - нагріваючи, нанокристалічна целюлоза і солі металів.
Нанопапір. Дослідники університету Арканзаса (University of Arkansas) розробили новий матеріал - папір з нановолокна. І хоча її так само можна складати, м'яти, різати, решта властивостей мало нагадує про звичний целюлозний продукт.
Використовуючи метод гидротермального нагріву, учені під керівництвом професора Райана Тяня (Z. Ryan Tian) створили довгі нанонитки з діоксиду титану, а потім з них зробили плоскі мембрани. Вийшов білий матеріал, що нагадує папір, з якого легко можна робити тривимірні предмети найширшої функціональності. Експериментатори ради інтересу спробували зробити з нього пробірки, тарілки, чашки. Вони стверджують, що для цього потрібні тільки ножиці.
Побачивши, що матеріал дійсно зручний, вони вирішили протестувати його з серйознішими цілями і затіяли деякі випробування, які дозволили обкреслити можливу область застосування.
Як з'ясувалося, папір можна використовувати у військовому обмундируванні, як вогнетривкий матеріал, для фільтрації рідин, для дозування лікарських препаратів і навіть для розкладання небезпечних речовин - від звичайних забруднювачів середовища до хімічної зброї.
Всі ці функції можливі завдяки хімічній інертності і вогнетривкості - матеріал витримує температуру до 700° С- важкувато називати його папером!
Учені вже подали заявку на патент і сподіваються скоро знайти тих, хто буде зацікавлений в комерційному використанні нового продукту.
Нанодослідження Євросоюзу в ЦБП. Дослідження вестимуться і в області нових виробничих стратегій, нанотехнологій наноматеріалів. На думку фахівців, нанотехнології допоможуть зробити робочі поверхні папероробних машин чистіше, поліпшать взаємодію між друкарськими фарбами і папером, скоротять використання хімікатів. Цілком можливо, що результати досліджень додатково стимулюють розвиток упаковки з «розумних» матеріалів - паперу і картону. Така упаковка інформуватиме споживача про термін придатності, а виробники з її допомогою зможуть стежити за транспортуванням і станом продукції.
Полімер з нанотрубками в композиції. Учені з університету штату Пенсільванія і університету Райса (США) зробили новий важливий крок в створенні надміцних полімерів.
Новий матеріал є композиційним, в нім використані звичайний нейлон і вуглецеві нанотрубки. Композит отримують методом міжфазної полімеризації, за допомогою якого нанотрубки рівномірно розподіляються по довжині макромолекули. Крім того, дослідники навчилися модифікувати властивості полімеру шляхом введення алкільних сегментів, або вуглецевих спейсеров. Спейсери грають роль сегментів, що пов'язують, забезпечують ковалентную зв'язок між нанотрубками і макромолекулами. Цей зв'язок визначає прочностниє і пружні властивості композиційного матеріалу.
Спроби створити композицію нейлону з нанотрубками без спейсеров були невдалими - матеріали виявилися дуже крихкими. Важливим результатом дослідження є можливість отримувати матеріали із заданими властивостями - регулювати можна не тільки механічні, але електричні і термічні властивості.
Області застосування нанотехнологій
Перерахувати всі області, в яких ця глобальна технологія може істотно вплинути на технічний прогрес, практично неможливо. Можна назвати тільки деякі з них, а заразом і подумати, як вони можуть бути пов'язані з упаковкою: