Гечекбаева С.Б. (Мегион, МБОУ "Средно училище № 4")
1. Светлена Н.А. (Н. А. Неволина). Растения-багрила в народния бит. 2009 г
2. Соколов В. А. Естествени багрила. М.: Образование, 1997.
3. Списание “Химия в училище” бр.2, бр.8 – 2002г.
4. Калинников Ю.А., Вашурина И.Ю. Естествени багрила и спомагателни вещества в химичните текстилни технологии. Реален начин за подобряване на екологичността и ефективността на текстилното производство. Рос. хим. и. (Журнал на Руското химическо общество на името на Д. И. Менделеев), 2002 г., том XLVI, № 1.
5. http://www. /himerunda/naturkras. html
7. http://*****/ap/ap/drugoe/rastitelnye-krasiteli
8. http://puteshestvvenik. *****/индекс/0-3
9. http://sibac. инфо/индекс. php//35
Цел на работата:научете как и от какво са правени боите в древността, проучете възможностите за използване на естествени багрила като екологично чист материал за боядисване на тъкани и за производство на акварелни бои.
Изследователски методи:теоретичен (изследване, изследване, анализ), емпиричен (химичен експеримент). Проведена беше практическа работа по боядисване на плат, използване на боядисана тъкан (шиене на дрехи за кукла) и изработване на акварелни бои.
Получени данни: тъкани, боядисани с багрила, получени от кафе, люспи от лук, моркови, червени боровинки, портокали. Като плат за боядисване е използван памук. От голямо парче боядисана тъкан направихме дрехи за кукли: пола, яке, колан и панделка.
За да направим акварелни бои от първия експеримент, използвахме получените багрила от три цвята: жълто (морков), малина (червена боровинка), кафяво (кафе). Но за да се сгъстят боите, са необходими свързващи вещества. Използвахме мед и брашно. Полученият акварел може да се съхранява в полутечно състояние за дълго време. Резултатът беше акварелни бои от три цвята (жълто, кафяво, червено). След това смесихме кафява боя с жълта и получихме светлокафява боя. При смесване на пурпурна боя с жълта се получавала оранжева боя. Получихме акварелни бои от пет цвята (жълто, кафяво, светло кафяво, пурпурно, оранжево). Създадохме дизайн с помощта на екологични акварелни бои.
Заключение: Въз основа на извършената работа стигнахме до извода, че естествените багрила, за разлика от изкуствените, са екологични, тъй като за получаването им могат да се използват цветни венчелистчета, плодове от растения, кора от дървета и други материали. Естествените багрила могат да бъдат получени у дома, те са лесни за използване и лесни за боядисване на тъкани.
Учебен план
Проблем: Трудно е да се надцени ролята на боята. Без ярки цветове светът и предметите биха били много скучни и скучни. Не без причина хората се опитват да имитират природата, създавайки чисти и богати нюанси. Боите са познати на човечеството от първобитни времена. Исках да науча възможно най-много за света на боите и да проуча възможностите за използване на естествени багрила като екологично чист материал за боядисване на тъкани и създаване на акварели. Сега почти всички бои се произвеждат в химически заводи. Багрилата се добавят към хранителни продукти, боядисват тъкани и се добавят към козметика и битова химия. Затова все повече хора изпитват алергична реакция. Хората започват да разбират опасностите от използването на химикали и все повече се обръщат към природата. Връщане към природните източници - това е актуалността на моята работа.
Задачи:
1. Изучаване на видовете естествени багрила и техните свойства.
2. Извършете практическа работа по изолиране на естествени багрила от растения.
3. Направете естествени бои без използване на химически добавки.
Хипотеза: багрилата за оцветяване могат да бъдат получени от налични естествени суровини (корени от цветна кора, плодове, листа от стъбла на различни растения).
Описание на метода:
1. Търсене и анализ на информация по темата „Естествени багрила“.
2. Търсене на материал за извличане на багрила.
3. Изолиране на естествени багрила от растения и тяхното използване.
4. Приготвяне на акварелни бои.
Състояние на проблема, който се изучава. Избор на обекти и методи на изследване
Първите бои бяха многоцветни глини: червено, бяло, жълто и синьо. Малко по-късно боите започнаха да се правят от минерали и растения. Отвара от люспи от лук, орехови черупки и дъбова кора дава кафява боя. Кората на растенията от берберис, елша и еуфорбия беше жълта, а от някои плодове се получаваше червено багрило. В древни ръкописни списъци са открити интересни и необичайни рецепти на руски художници. За издръжливост и пластичност към боята са добавени яйца и млечен протеин - казеин.
До деветнадесети век дори се използват бои, които са много вредни за здравето. През 1870 г. е направен анализ на ефекта на боите върху човешкото здраве. Боите, които съдържат олово и арсен, се оказват токсични. Оказа се, че много красивата и ярка изумрудено зелена боя е смъртоносна, защото... съдържа оцет, меден оксид и арсен. Има дори версия, че Наполеон е починал от отравяне с пари на арсен, които идват от тапети, боядисани в изумрудено зелено.
Беше много скъпо да се направи наистина ярка и дълготрайна боя. Например, ултрамарин (ярко синя боя) е получен от лапис, който може да бъде донесен само от Иран и Афганистан. Лилавото багрило е извлечено от черупките на средиземноморски охлюви. За да получите 1 грам боя, бяха необходими около десет хиляди черупки! Поради високата си цена лилавото се е смятало за цвят на лукс, кралски особи и богатство.
В момента почти всички бои се произвеждат в лаборатории и фабрики от химически елементи. Ето защо някои бои са отровни. Например червен цинобър от живак. За промишленото производство на бои се използват минерални и органични пигменти, извлечени от дълбините на Майката Земя, или пигменти, получени по изкуствен път. Акварелните бои се смесват с помощта на естествена гума арабика (растителни смоли), с добавяне на пластификатори: мед, глицерин или захар. Именно това им позволява да бъдат толкова леки и прозрачни. В допълнение, акварелът определено ще включва антисептик, като фенол, така че не трябва да го ядете така или иначе. Акварелът е изобретен заедно с хартията в Китай.
Растенията имат специални оцветяващи вещества - пигменти, от които са известни около 2 хиляди. Най-често срещаните пигменти в растителните клетки са зелени хлорофили, жълто-оранжеви каротеноиди, червени и сини антоцианини, жълти флавони и флавоноли.
Много растителни пигменти се използват като багрила: корените на морковите дават жълта боя, цвеклото дава червена боя, а боядисаните листенца на растенията също дават определен цвят.
Има специална група пигменти - антоцианини (от гръцки "antos" - цвете, "cyanos" - синьо), изолирани за първи път от цветята на синята метличина.
Изследвахме растителни пигменти, които се използват като багрила, и започнахме да боядисваме тъкани.
Като обект на изследване избрахме естествени багрила, получени от кафе, моркови, червени боровинки и люспи от лук. Обект на изследване е процесът на боядисване.
Боядисването на тъканта се състои от три етапа: екстракция, т.е. извличане на боя, фиксиране (ецване) и измиване. Всеки материал е оцветен по различен начин.
Методите за боядисване зависят от вида на влакната на материала, който трябва да се боядисва. Процесът на боядисване включва абсорбиране на багрилото във влакната.
За фиксиране на естествени багрила се използват фиксатори за стъргане. Без морилка тъканта след боядисване в повечето случаи придобива бежов или светлокафяв цвят. С различни фиксатори една и съща растителна боя дава различни цветове. За получаване на светли тонове се използва стипца, тъмни - хромирано гравиране, меден и железен сулфат. Понякога като фиксатори се използват сол, оцет, брезова пепел и саламура от кисело зеле.
Експериментална част. Приготвяне на багрилни инфузии и боядисване на тъкани
Цел на експеримента: пригответе багрилни отвари и боядисайте тъканта.
Използвани материали: люспи от лук, боровинки, моркови, кафе, сол, тенджера, дървена лъжица, купа.
Опит No 1. Кафе.
Изсипете супена лъжица смляно кафе в две чаши вода и оставете да заври. След това сложете готовата кърпа в нея, добавете супена лъжица сол и варете 10 минути. След 10 минути извадете тъканта от водата с кафе, изплакнете обилно със студена вода и подсушете.
Заключение: след готвене в кафе цветът на тъканта е кафяв.
Опит No 2. Люспи от лук.
Нека направим нещата малко по-различно с люспите от лук. Залива се с две чаши вода, оставя се да заври и течността се вари 15 минути, докато получим оцветена вода. Едва сега можем да поставим заготовката от плат във водата, добавете една супена лъжица сол. Гответе го заедно с люспите от лук за 10 минути. Изваждаме парчето плат от водата, изплакваме и изсушаваме.
Заключение: получихме цвета на тъканта в наситен пясъчен нюанс.
Експеримент № 3. Червени боровинки.
Червените боровинки трябва да се смачкат малко, за да пуснат повече сок. Залейте с вода и сварете, добавете супена лъжица сол за фиксиране на цвета. Потопете тъканта. Оставете за няколко часа, като разбърквате от време на време.
Заключение: след готвене цветът на тъканта се оказа розов.
Опит № 4. Моркови.
Морковите се нарязват на малки кубчета, залива се с вода и се сваряват, добавя се една супена лъжица сол за оцветяване. Потопете тъканта. И оставете за няколко часа, като разбърквате от време на време.
Заключение: след готвене цветът на тъканта се оказа бледооранжев.
Опит № 5. Портокал и лимон.
Портокалът и лимонът се настъргват, налива се вода и се кипва, добавя се една супена лъжица сол за оцветяване. Потопете тъканта. И оставете за няколко часа, като разбърквате от време на време.
Заключение: след готвене цветът на тъканта стана жълт.
Опит № 6. Смес от боровинки и моркови.
Смесете две багрила от боровинки и моркови.
Заключение: багрилото се оказа розово.
Забележка: преди боядисване тъканта трябва да се навлажни с вода, в противен случай цветът ще излезе неравномерен. Платът трябва да бъде напълно потопен. При боядисването тъканта непрекъснато се „пренасяше“. Трябва да използвате стъклена или дървена пръчка, за да „преведете“ тъканта при леко кипене. Боядисването трябва да се извършва бавно, така че цветът да е равномерен.
От боядисани платове ушихме пола, сако и колан с панделка за куклата.
Приготвяне на акварелни бои
Цел: пригответе акварелни бои, като използвате получени естествени багрила.
Използвани материали: мед, брашно, естествени багрила (антоцианови разтвори).
Антоцианинови разтвори могат да се използват при приготвянето на акварелни бои. Но за да се сгъстят боите, са необходими свързващи вещества. Използвахме мед и брашно. Медът придава мекота на акварела и помага да се запази боята в полутечно състояние за дълго време. Боите трябва да се изпарят на водна баня.
За да подготвим акварелни бои от първия експеримент, използвахме получените багрила от три цвята: жълто (морков), малина (червена боровинка), кафяво (кафе). Резултатът беше акварелни бои от три цвята (жълто, кафяво, червено). След това смесихме кафява боя с жълта и получихме светлокафява боя. При смесване на пурпурна боя с жълта се получавала оранжева боя.
Заключение: Получихме акварелни бои от пет цвята (жълто, кафяво, светло кафяво, пурпурно, оранжево).
От получените екологично чисти акварелни бои беше нарисувана картина.
заключения
Естествените багрила могат да бъдат получени от растителни пигменти.
Естествените багрила могат да се използват за боядисване на тъкани и направата на акварелни бои. Естествените багрила, за разлика от изкуствените, са екологични, тъй като могат да бъдат получени от цветни венчелистчета, растителни плодове, дървесна кора и други материали.
Естествените багрила могат да бъдат получени у дома, те са лесни за използване и лесни за боядисване на тъкани.
Библиографска връзка
Карпова М.В. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗСЛЕДОВАТЕЛСКИ ПРОЕКТ „ЕСТЕСТВЕНИ БАГРИЛА” // Международен училищен научен бюлетин. – 2018. – № 2. – С. 110-116;URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=489 (дата на достъп: 07.01.2020 г.).
В който могат да участват ученици от 7-11 клас и техните учители по немски език и предмети (биология, география, химия, физика и екология).
Конкурсът има за цел да насочи вниманието на учениците към екологичните проблеми, с които се сблъскват всеки ден в техния град. Учениците изследват екологичната ситуация в техния град (град), на тяхната улица, в своето училище, например: качество на водата и въздуха, състояние на почвата, консумация на енергия, флора и фауна, отпадъци, здраве/хранене. Въз основа на резултатите от проучването учениците предлагат конкретни идеи и провеждат действия, насочени към подобряване на екологичната ситуация и привличане на вниманието на широката общественост към нея.
Проекти, избрани от журито въз основа на резултатите от конкурса за 2015 г.:
Проект: За пластмасовите бутилки и тоалетната хартия: еко-събития в Goethe-Gymnasium No. 23 в Бишкек (Бишкек, Киргизстан)
Интензивният трафик в непосредствена близост до училище води до повишени нива на замърсяване с вредни вещества, които са еднакво опасни за хората и растенията.
Съдържание на проекта: за оценка на въздействието на транспорта върху околната среда взехме проби от въздуха за съдържание на прахови частици, както и проби от почвата в близост до училището. Регистрирахме значително замърсяване на въздуха в близките улици, а почвените проби бяха с много ниски стойности на pH. За да подобрим екологичната ситуация и да помогнем на природата, засадихме нови растения в двора на училището и се свързахме с преработвателно предприятие. Освен това стартирахме разделно събиране на отпадъци в нашето училище и се опитахме да привлечем общественото внимание към нашите екологични действия.
Гьоте-Гимназия №23
Екип на проекта: Диана Иголникова, Иляра Изупжанова, Анастасия Сухорукова, Чинара Бапишова (учител по немски език), Светлана Паремская (учител по химия).
Проект: Чиста и зелена среда (Чамбарак, Армения)
Липсата на екологично съзнание доведе до това, че училищната територия изглежда изоставена.
Съдържание на проекта: В рамките на проекта разчистихме училищния двор, почистихме реката от стари гуми и засадихме овощна градина. Заедно с други ученици, учители, родители и жители на селото обработихме двора на училището и засадихме общо 27 овощни дръвчета. Освен това ние дадохме своя принос и украсихме училището.
Гимназия Чамбарак
Екип по проекта: Карен Арамян, Роза Арамян, Смбат Габриелян, Алина Самсонян (учител по немски), Акоп Тизян (учител по география)
Проект: бързо хранене = почти храна? (Гаврилов-Ям, Русия)
Бързото хранене все повече се превръща в един от основните хранителни навици на хората, а последиците за здравето са напълно игнорирани.
Съдържание на проекта: Като част от проекта проучихме последствията от нездравословното хранене, проведохме анкета в нашето училище за хранителните навици и организирахме образователна работа за здравословни храни. Освен това подготвихме интерактивни дейности за ученици, написахме статия за регионален вестник и създадохме различни образователни видеоклипове за здравословното хранене.
Училище №1
Екип по проекта: Полина Мачина, Дария Замаренкова, Надежда Чаркова, Ирина Сорокина (учител по немски език), Евгения Мелкова (учител по биология)
На снимката ученичка експериментира с храна тип бързо хранене.
Проект: Автомобили и почва край пътя: растения в опасност (Гродно, Беларус) 
Нарастващият брой автомобили увеличава и без това критичното съдържание на вредни вещества и допринася за замърсяването на околната среда.
Съдържание на проекта: На базата на различни почвени проби анализирахме резултатите от интензивността на трафика за околната среда. Едновременно с това направихме фитотест и сравнихме помежду си кълновете от семена от бял синап. За да въздействаме положително на околната среда, проведохме екоакции в училище, разказахме на минувачите за проблема, а също така засадихме храсти и дървета в дворовете.
СОУ No28
Екип на проекта: Алексей Карпейчук, Илона Минко, Алена Тцялак, Татяна Смолка (учител по немски език), Алена Косцикава (учител по биология)
На снимката: ученици изучават състоянието на растенията край пътя.
Проект: Магнитогорск наистина ли е чист и зелен? (Магнитогорск, Русия)
Битовите и промишлени отпадъци и масовото замърсяване на въздуха представляват заплаха за околната среда.
Съдържание на проекта: Замърсяването на околната среда е многостранна тема, затова анализирахме два неотложни проблема - липсата на разделно събиране на отпадъци и промишленото замърсяване на въздуха. Благодарение на посещенията в заводите за обезвреждане на отпадъци успяхме да се убедим в големия потенциал на рециклирането на отпадъци. След проведени експерименти установихме вредата за околната среда от горенето на боклук. Също така, като част от проекта, проведохме голямо събитие за разделно събиране на отпадъци, както и акция за събиране на стари вещи и засадихме смърчове в двора на училището.
СОУ No6
Екип на проекта: Василина Варюха, Дмитрий Бабушкин, Регина Галимова, Светлана Шамшурина (учител по немски), Татяна Йемец (учител по биология)
Проект: Предотвратяване на процеса на опустиняване, реконструкция на деградирали ландшафти и създаване на „зелен оазис“ на територията на нашето училище (Шашубай, Казахстан)
Неблагоприятните климатични и екологични условия в района на Северен Балхаш водят до ерозия на почвата и образуването на пустиня.
Съдържание на проекта: Изследвахме влиянието на суровия климат върху флората на нашия регион и потърсихме начини за предотвратяване на процеса на опустиняване. Съвместно с училището и цялото село проведохме дейности по проекта и разговори, за да предадем на всички жители важността на проблема. В сътрудничество с различни спонсори, жители на селото и многобройни представители на местните власти разработихме голям проект за благоустройство „Зелен оазис“ и успешно го реализирахме заедно. Засадихме 550 фиданки от дървета, устойчиви на местния климат.
Комплекс училище-детска градина
Екип на проекта: Кристина Дългина, Валерия Бурдман, Яна Дългина, Даметкен Тасбулатова (учител по немски език), Юлия Когай (учител по екология)
На снимката ученици изучават състава на почвата от училищната територия.
Проект: Ето как започва Куршската коса (Зеленоградска/Калининградска област, Русия)
Градските жители не разбират изключителната стойност на природния резерват Curonian Spit, така че защитата, от която се нуждае, липсва; и замърсяването на природните зони заплашва изчезването на много видове.
Съдържание на проекта: Първо, проучихме екологичното значение на влажните местообитания на растения и животни на територията на Куршската коса. Ние също така определихме възможността за заплаха за този природен резерват от близкия бързо развиващ се град Зеленоградск. Предполагахме, че всички жители са готови да опазват околната среда, но им липсва информация за важността и уникалността на защитената територия. Затова разработихме тематична природна пътека, а материали за нашите планове и резултати бяха публикувани в местните вестници. Вярваме, че една екологична пътека може да запознае местните жители с уникална природна местност, без да се намесва в природата.
Прогимназия "Вектор"
Екип на проекта: Влада Карелина, Дария Межуй, Назар Лукашев, Валерия Уол (учител по немски), Максим Напреенко (учител по биология)
Проект: Вода и синтетични почистващи продукти (Челябинск, Русия)
Водата е изложена на значителен риск от химикалите, съдържащи се в синтетичните почистващи продукти.
Съдържание на проекта: Първо, проведохме проучване сред учениците и разбрахме какви почистващи продукти най-често използват. След това, въз основа на честотата на употребата им, всички почистващи продукти бяха категоризирани. Чрез два различни експеримента установихме колко лоши са синтетичните почистващи продукти и естествените сапуни за околната среда - и съобщихме за това в училищния вестник. В допълнение, ние се занимавахме с производството на естествен сапун и открихме екологична алтернатива на конвенционалните химически почистващи продукти. В бъдеще искаме да провеждаме майсторски класове по тази тема, както и да информираме учениците за опасностите от синтетичните почистващи продукти с помощта на плакати.
Гимназия №96
Екип на проекта: Ирина Жукова, Марина Белозерова, Анастасия Дрон, Олга Баникова (учител по немски), Екатерина Горват (учител по химия)
Проект: Еко-почистващи продукти (Тула, Русия)
Химикалите, съдържащи се в почистващите продукти и детергентите, попадат в отпадъчните води, не могат да бъдат напълно филтрирани и представляват риск за нашето здраве.
Съдържание на проекта: За да намалим замърсяването на околната среда, в нашия проект обмисляме алтернативни на обичайните почистващи препарати и препарати за дома. След като анализирахме химикалите в почистващите продукти и установихме, че са вредни за околната среда, ние се съсредоточихме върху производството на екологичен ензим, който може да замени традиционните почистващи продукти. След като получихме положителни резултати от използването на еко-почистващи продукти, говорихме за тази идея.
Екип на проекта: Егор Турков, Дария Ануфриева, Арина Лифанова, Светлана Лифанова (учител по немски), Марина Старина (учител по химия)
Проект: Нов живот на водоизточник (Зугдиди, Грузия)
Село Ахалсопели страда от липса на вода, тъй като водата от единствения му източник постоянно изчезва.
Съдържание на проекта: Поставяме си задачата да спрем масовото изчезване на изворна вода в нашето село, както и да проведем акция в подкрепа на рестартирането на единствения открит плувен басейн. Благодарение на икономичната обработка на водата, външният басейн може да се напълни с изворна вода. Затова като начало почистихме самия източник и района около него, поставихме защитна конструкция от бамбук, след което проведохме просветна работа с населението на селото.
Средно училище Ахалсопели
Отбор: Мариам Джоджуа, Тамта Джоджуа, Мариам Шерозия, Кобалия Цицино (учител по немски), Китиа Кетеван (учител по екология)
Проект: Когато дърветата бяха зелени... (Москва, Русия)
Нарастващият брой паркоместа застрашава малкото дървета, които все още красят града.
Съдържание на проекта: Целта на нашия проект беше да установим причинно-следствена връзка между появата на нови паркоместа и изчезването на дървета. Проведохме интердисциплинарно проучване: не само взехме проби от почвата и събрахме информация за дърветата, но и научихме за правилата за боравене с растения по време на пътни работи. Установен е следният проблем: градът не разполага с необходимата поливна система. Разработихме множество препоръки и също така говорихме за нашия проект в училище и в Интернет.
Училище No1179
Екип на проекта: Алина Аносова, Алина Погосян, Даниил Сидоров, Анна Цуканова (учител по немски език), Наталия Кисляк (учител по биология)
На снимката учениците изследват състоянието на листата с помощта на микроскоп.
Проект: Последици от хранене на птици във вода. Изследователска работа на ученици на река Мироша 
(Псков, Русия)
Замърсяването на околната среда и масовото хранене на птици застрашават качеството на водата и разнообразието на дивата природа в река Мироша.
Съдържание на проекта: Проектът на нашата инициативна група е посветен на изследване на въздействието на храненето на птици във водоеми върху околната среда. Като се заинтересувахме от нашата местна екосистема, успяхме да направим връзка между храненето на птици и влошеното качество на водата. За да привлечем вниманието на жителите на Псков към последствията от техните действия, монтирахме информационна табела в парка „Храненето на птици е забранено“ и разказахме за това в Интернет.
Училище No11
Екип по проекта: Олга Степанова, Сергей Соловьов, Елизавета Терентьева, Юлия Михайлова (учител по немски език), Анастасия Фролова (учител по география)
Проект: Започнете сами да пестите енергия! (Ровно, Украйна)
Нарастващото търсене на енергия по света поражда редица екологични проблеми – повишени емисии на вредни вещества и замърсяване на околната среда.
Съдържание на проекта: Въпреки че осъзнаваме, че няма да можем да внедрим екологични технологии за преработка на енергия в целия свят, ние все пак решихме да поемем инициативата за отговорно потребление на енергия в нашия град. За да постигнем това, разработихме подробни информационни брошури за пестене на енергия, проведохме образователни уроци и състезание по рисунка на съответната тема в нашето училище. Освен това подготвихме препоръки за пестене на енергия и ги тествахме на практика.
Лицей №12
Екип на проекта: Анастасия Ваврик, Оксана Мелничук, Александра Труш, Олга Мороз (учител по немски език), Людмила Бондарук (учител по физика)
Проект: Определяне на концентрацията на въглероден диоксид в помещенията на гимназия с помощта на самоделен газов анализатор (Санкт Петербург, Русия)
Повишеният въглероден диоксид в затворени помещения е сериозен фактор, който причинява главоболие, умора и сърдечно-съдови заболявания, както и влияе негативно върху други здравословни показатели.
Съдържание на проекта: Тъй като знаем последствията от повишените нива на въглероден диоксид, като част от нашия проект измерихме концентрацията на въглероден диоксид в помещенията на нашето училище и ги сравнихме с нормалните стойности. Ние самостоятелно разработихме дизайна на газовия анализатор и научихме за техниката на химически измервания. За щастие всички емисии на въглероден диоксид са в нормални граници, но все пак препоръчваме помещенията ви да се проветряват през цялото време.
Гимназия № 116 на Приморски район
Екип на проекта: Роман Губенко, Алина Иванова, Михаил Мезенцев, Татяна Хорунжая (учител по немски език), Татяна Пузикова (учител по химия)
Проект: Екологична лаборатория. По пътеките за защита на горите на Мордовия. (Саранск, Русия)
Изсичането на дървета, замърсяването на околната среда и други проблеми, причинени от човешката дейност, застрашават горите на Мордовия.
Съдържание на проекта: Тъй като приблизително една трета от Република Мордовия е покрита с гори, тези дарове на природата не се оценяват достатъчно от много местни жители. За да привлечем вниманието на учениците и жителите на Саранск към красотата на горите, подготвихме интерактивна екологична лаборатория, окачихме плакати, проведохме кампания за събиране на боклука и разработихме екологична пътека.
Гимназия №20
Екип на проекта: Мария Долгаева, Александър Паткин, Анастасия Шибаева, Татяна Шарашкина (учител по немски), Юлия Варданян (учител по география)
Текстът на работата е публикуван без изображения и формули.
Пълната версия на произведението е достъпна в раздела "Работни файлове" в PDF формат
Въведение.
Наличието на енергия винаги е било необходимо условие за задоволяване на основните човешки потребности, увеличаване на продължителността на живота и повишаване на жизнения стандарт. Правилната оценка на мащаба на бъдещата енергия и мястото на различните енергийни източници в нея е необходима за решаване на проблемите на енергийните доставки, без които е невъзможен по-нататъшният икономически растеж както на света като цяло, така и на отделните му региони и държави. Мащабът и естеството на човешкото въздействие върху природата днес са такива, че застрашават самото съществуване на съвременния човек. Той просто може да няма време да се адаптира към промените в природата, с такава скорост те започват да се случват. Енергията, която захранва човешкия живот, има значително въздействие върху околната среда.
С развитието на науката и технологиите се появяват нови начини за най-рационално използване на природните ресурси на страната. Известните методи за получаване на енергия изискват скъпо оборудване и зависят от териториалния фактор - енергия може да се получи с тяхна помощ само на определени места. Един от „забравените” видове суровини е биогазът, използван в Древен Китай и „открит” отново в наше време. Суровини за производство на биогаз могат да бъдат намерени в почти всяка област, където е развито селското стопанство, предимно животновъдство, разходите за създаване на инсталации за биогенератори са сравнително ниски, а самото производство е екологично. За преработка се използват евтини селскостопански отпадъци - животински тор, птичи изпражнения, слама, дървесни отпадъци, плевели, битови отпадъци и органични отпадъци, човешки отпадъци.
Мишена: Създаване на проект за „еко къща“, който може напълно да се осигури с енергия и топлина.
Задачи:
Изучаване на свойствата на биогоривото и неговите производни продукти;
Създайте свой собствен преносим биогенератор у дома.
Обмислете положителните и отрицателните аспекти на „еко-къщата“, нейния дизайн и осигуряване на топлина и енергия;
Помислете за разходите за интегрирано производство на топлина и електричество.
Уместност:
Технологията за изграждане на куполни къщи съществува от повече от 30 години – от построяването на първата куполна къща в Аляска от нейния изобретател Хът Хадок. Доскоро тези панелни, бързо монтирани къщиостават малко известни и недостъпни за потребителите. Ситуацията се промени драматично, когато японците се заинтересуваха от проекта и на практика доказаха изключителната му привлекателност за бизнес и частни предприемачи. Няма обаче проект, съчетаващ чайна и куполна къща. Въпреки че според нас такива сгради са много удобни за дачи и хотелски комплекси (къмпинги).
През есента, според нашата традиция, чистачките изгарят падналите листа. Тези дни е просто невъзможно да се излезе навън, има тази отвратителна миризма на дим навсякъде. Но в други страни се опитват да извлекат полза от падналите листа. Например в Япония планират да ги използват за отопление на чайни или дори кафенета на открито.
Листата, които падат от дърветата през есента, могат да направят отличен компост. Основното нещо е да не бъдете мързеливи и да измислите начин да го използвате. И докато нашите портиери все още превръщат живота ни в ад, като изгарят тези листа, в Япония са се научили да отопляват стаите с помощта на паднали листа. Базираната в Токио архитектурна фирма Bakoko създаде проект за чаени къщи за паркове, които ще се отопляват с помощта на компост от паднали листа.
По периметъра на тези конструкции ще има няколко контейнера, в които японски улични чистачи ще поставят листа. Там те ще гният, ще се разлагат и ще генерират топлина. Благодарение на специално проектирана циркулационна система, горещ (до 120 градуса по Целзий) въздух ще се подава към нещо като камина в центъра на къщата. И събралите се вътре хора ще се стоплят от него. Освен това по този начин е възможно да се отопляват откритите тераси на кафенета, места за обществени събирания, частни къщи със собствена градина и дори стадиони. Основното нещо е да можем да използваме това, което ни дава природата, а не безразсъдно да го унищожаваме.
, композитен материал лекота
Проблемът е, че материали като бетон и тухла са доста скъпи. За да го решим, комбинирахме формата на куполна къща с еко-беседка, без сложна основа. Вместо пяна искаме да използваме композитен материал (по-издръжлив, екологичен).
Хипотеза: Полученият проект „Еко-къща“, който има редица предимства, може да се използва в строителството като селски къщи и туристически центрове.
Глава 1. Биогаз, неговите характеристики.
1.1 От историята на произхода и изучаването на биогаза
Отделни случаи на използване на биогаз са известни още преди новата ера. в Индия, Персия, Асирия. През 17 век Ян Баптист Ван Хелмон открива, че разлагащата се биомаса отделя запалими газове. През 1764 г. Бенджамин Франклин описва експеримент, при който успява да подпали повърхността на блатисто езеро. Алесандро Волта през 1776 г. стига до извода, че има връзка между количеството разлагаща се биомаса и количеството отделен газ. През 1808 г. сър Хъмфри Дейви открива метан в биогаза. Научните изследвания на биогаза и неговите свойства започват едва през 18 век. Руският учен Попов изследва влиянието на температурата върху количеството отделен газ. Установено е, че още при температура от 6°C речните наноси започват да отделят биогаз, като обемът му нараства с повишаване на температурата.
След като установиха наличието на метан в блатния газ и откриха химичната му формула, европейските учени направиха първите стъпки в изучаването на практическото приложение на биогаза. През 1881 г. европейски учени провеждат серия от експерименти за използването на биогаз за отопление на помещения и осветление на улици. От 1895 г. в град Ексетър уличните лампи се захранват с газ, получен от ферментацията на отпадъчни води. В Бомбай газът се събира в колектори и се използва като гориво в различни двигатели. Германските учени през 1914-1921 г. подобриха процеса на производство на биогаз, който включваше използването на постоянно нагряване на контейнери със суровини. По време на Първата световна война имаше недостиг на гориво, което доведе до разпространението на инсталациите за биогаз в цяла Европа.
Един от най-важните етапи в развитието на технологиите за биогаз са експериментите за комбиниране на различни видове суровини за растенията през 30-те години. ХХ век. През 1911 г. в Бирмингам е построен завод за дезинфекция на градските отпадни води, а произведеният биогаз се използва за производство на електричество. По време на Втората световна война, за да попълни бързо изчерпващите се енергийни резерви, Германия започва да разработва биогаз от оборски тор. По това време във Франция работят около 2 хиляди инсталации за производство на биогаз и техният опит се разпространява в съседните страни. В Унгария, например, както отбелязват съветските войници, които освободиха страната, оборският тор не се изхвърляше на купчини, а се натоварваше в специални контейнери, от които се получаваше запалим газ. След войната евтините енергийни ресурси (природен газ, течно гориво) заменят инсталациите. Те се върнаха към тях едва през 70-те години на миналия век. след енергийната криза. В страните от Югоизточна Азия с висока гъстота на населението и топъл климат, необходим за ефективна работа на инсталациите, развитието на инсталации за биогаз е в основата на националните програми. Днес биогаз технологиите са се превърнали в стандарт за пречистване на отпадъчни води и обработка на отпадъци в много страни по света.
1.2 Състав на биогаза.
Биогазът се получава в резултат на анаеробна, т.е. протичаща без достъп на въздух, ферментация на органични вещества от различен произход ( вижте Приложение 1). „Метановата ферментация” възниква при разлагането на органични вещества в резултат на жизнената дейност на две основни групи микроорганизми. Една група микроорганизми, обикновено наричани киселинообразуващи бактерии или ферментационни микроорганизми. Той разгражда сложните органични съединения (фибри, протеини, мазнини и др.) до по-прости. В същото време във ферментационната среда се появяват първични ферментационни продукти - летливи мастни киселини, нисши алкохоли, водород, въглероден оксид, оцетна и мравчена киселина и др. Тези по-малко сложни органични вещества са източник на храна за втората група бактерии - метанообразуващи бактерии, които превръщат органичните киселини в необходимия метан, както и въглероден диоксид и др.
В този сложен набор от трансформации участват голямо разнообразие от микроорганизми, според някои данни - до хиляда вида, но основният все още е метанпродуциращите бактерии. Бактериите, образуващи метан, се размножават много по-бавно и са по-чувствителни към промените в околната среда от микроорганизмите, образуващи киселина - ферментатори, следователно, първо, летливите киселини се натрупват във ферментационната среда, а първият етап на метановата ферментация се нарича кисела. След това скоростите на образуване и преработка на киселини се изравняват, така че в бъдеще разлагането на субстрата и образуването на газ се извършват едновременно. И естествено, интензивността на емисиите на газ зависи от условията, създадени за живота на бактериите, произвеждащи метан.
Киселинообразуващите и метанообразуващите бактерии се срещат навсякъде в природата, особено в животинските екскременти. Смята се, че говеждият тор съдържа пълен набор от микроорганизми, необходими за неговата ферментация. И потвърждение за това е, че в търбуха и червата на преживните животни непрекъснато протича процес на образуване на метан. Следователно не е необходимо да се използват чисти култури от бактерии, произвеждащи метан, за производство на биогаз, за да се задейства процесът на ферментация. Достатъчно е само да се осигурят подходящи условия за тяхната жизнена дейност на вече присъстващите в субстрата бактерии. Така че биогазът е доход от отпадъци.
Състав на нашата биомаса: пилешки изпражнения - 50%, обелки от зеленчуци и плодове - 40%, стърготини и утайки от почистващи устройства - 10%
1.3 Инсталации за биогаз.Инсталациите за биогаз се наричат биореактори, тъй като в тях протича реакция, резултатът от която е биогаз. Процесът на производство на газ преминава през няколко етапа:
В началото на процеса суровините се зареждат в биореактора.
В специална инсталация суровините се подготвят, хомогенизират и смесват.
Благодарение на специални бактерии се осъществява процес, наречен анаеробно (безкислородно) смилане, чийто продукт е биогаз.
След това биогазът се изпраща за по-нататъшна употреба.
Отпадъчните суровини могат да се използват като биотор, който съдържа основни микроелементи
Ползите от инсталирането са както следва:
Екологичен. Инсталацията ви позволява да намалите няколко пъти санитарната площ на предприятието. Намалете емисиите на въглероден диоксид в атмосферата;
Енергия. Чрез изгаряне на биогаз без обогатяване може да се произвежда електричество и топлина;
Икономически. Изграждането на инсталация за биогаз ще ви позволи да спестите от разходите за изграждане на пречиствателни съоръжения и депониране на отпадъци;
Инсталацията може да служи като автономен източник на енергия за нашите отдалечени региони. Не е тайна, че в много райони все още има прекъсвания в електроснабдяването. Може би това звучи малко утопично, самата инсталация не е евтина, но инсталирането на такива биогаз станции би било решение за жителите на необлагодетелстваните региони;
Инсталациите за биогаз могат да бъдат разположени във всеки регион на страната и не изискват строителство или скъпи газопроводи.
Биогазът, получен от растенията, може да се използва като гориво за двигатели с вътрешно горене.
У дома инсталацията за биогаз може да бъде изолиран, запечатан контейнер с тръби за изпускане на газ. Колкото по-висока е температурата на външния въздух, толкова по-бърза е реакцията в реактора. За реактора можете да вземете варел. Естествено, колкото по-голям е обемът на цевта, толкова повече газ ще се произведе. При полагане на суровини е необходимо да се остави място за излизане на газ. Контейнер, за предпочитане с кръгла форма, е свързан към цевта с помощта на тръби и помпа за изпомпване на биогаз за сглобяване и съхранение. Случва се след първото зареждане на реактора и началото на извличането на газ той да не гори. Това се обяснява с факта, че газът съдържа 60% въглероден диоксид. Трябва да се освободи и след няколко дни работата на инсталацията ще се стабилизира. За да се предотврати експлозия, газът трябва да се изпуска периодично. Можете да получите до 40 m 3 газ на ден. Обработената маса се отстранява през разтоварващата тръба чрез зареждане на нова порция суровини. Отработената маса е отличен тор за земята.
Предимства на инсталациите за биогаз:- Недостатъци на инсталациите за биогаз:
твърдите и течните отпадъци имат специфична миризма, която отблъсква мухи и гризачи;
способността да се произвежда полезен краен продукт - метан, който е чисто и удобно гориво;
по време на процеса на ферментация семената на плевелите и някои от патогените умират;
по време на процеса на ферментация азотът, фосфорът, калият и другите съставки на тора се запазват почти напълно, част от органичния азот се превръща в амонячен азот и това повишава неговата стойност;
остатъкът от ферментацията може да се използва като храна за животни;
ферментацията на биогаз не изисква използването на кислород от въздуха;
анаеробната утайка може да се съхранява няколко месеца без добавяне на хранителни вещества, а след това, когато се добави необработен фураж, ферментацията може бързо да започне отново.
сложно устройство и изисква относително големи инвестиции в строителството;
изисква високо ниво на изграждане, управление и поддръжка;
Първоначалното анаеробно размножаване на ферментацията става бавно.
Етап 1: Доставка на преработени продукти и отпадъци до инсталацията. В някои случаи е препоръчително отпадъците да се нагряват, за да се увеличи скоростта им на ферментация и гниене в биореактора.
Етап 2: Обработка в реактор. След преходния резервоар подготвените отпадъци влизат в реактора. Висококачественият реактор е запечатана конструкция с топло- и газова изолация, тъй като най-малкото навлизане на въздух или понижаване на температурата ще спре процеса на ферментация и гниене. Реакторът работи без достъп на кислород, в напълно затворена среда. Няколко пъти на ден, с помощта на помпа, можете да добавяте нови порции от обработеното вещество към него. Това устройство смесва веществото в реактора на определени интервали.
Етап 3: Изход на готовия продукт. След известно време (от няколко часа до няколко дни) се появяват първите резултати от ферментацията. Това са биогаз и биологични торове. В резултат на това полученият биогаз влиза в резервоара за съхранение на газ, претърпява изсушаване и може да се използва като обикновен природен газ. От своя страна биологичните торове преминават през резервоар със сепаратор, където се извършва разделяне на твърди и течни торове. Торовете не изискват допълнителна обработка, така че веднага се използват по предназначение. Трябва да се отбележи, че търговията с такива торове е доста печеливш бизнес.
Предимства от използването на инсталация за биогаз.
Бигазовата инсталация е наистина магическо устройство, което ви позволява да получите наистина необходими неща от отпадъци и тор. По-специално можете да получите:
-
Биологични торове
Електрическа и топлинна енергия.
В ежедневието биогазът може да намери най-широко приложение. По физични свойства биогазът е подобен на метана. Ето защо, почти всички универсални домакински уреди, които работят с познатото ни гориво, са напълно подходящи за работа с биогаз. Единствената трудност може да бъде, че биогазът, в сравнение с природния газ, има малко по-лоша способност за запалване, което причинява леки затруднения при регулирането на последния. (Например при поставяне на крана на „ниска температура” в кухненските печки (това се получава поради различното налягане на двата газа върху стените на тръбите)). Устройствата, които действително работят безотказно с биогаз са:
Горелки за отоплителни инсталации (тези устройства се използват в жилищни отоплителни системи за загряване на въздуха в различни сушилни и климатици, като се използват както конвенционални горелки с всмукване на атмосферен въздух, така и горелки с вдухване)
Бойлери
Газови котлони с горелки на горната повърхност и с фурна (нашите кухненски котлони).
Биогазът може да се използва както в селското стопанство, така и в домакинствата, като основните видове потребление на енергия тук са (виж Приложение, таблица 2):
Подгряване на вода за битови нужди
Отопление на жилищни и нежилищни помещения
Готвейки храна
Консервиране на храни
Биогазът също има високи антидетонационни свойства и може да служи като отлично гориво за двигатели с вътрешно горене с принудително запалване и дизелови двигатели, без да се налага тяхното допълнително преобразуване (необходима е само настройка на енергийната система). Сравнителни тестове на учени показват, че специфичният разход на дизелово гориво е 220 g/kWh номинална мощност, а този на биогаз е 0,4 m3/kWh. В този случай са необходими около 300 g/kW, h (m.b. - 300 g) стартово гориво (дизелово гориво, използвано като „възпламенител” за биогаз). В резултат на това икономията на дизелово гориво възлиза на 86%.
Глава 2. Използване на блокови къщи в строителството.
2.1. Японски къщи за чай
Базираната в Токио архитектурна фирма Bakoko Design Development създаде проект за "куполни" чаени къщи за паркове, които ще се отопляват с помощта на компост от паднали листа.
Дизайнът на чаената къща се състои от серия от големи, специално оформени контейнери за компост, разположени в кръг около тялото на къщата, където японски портиери ще поставят листата. Горната врата се отваря за зареждане в компостера. Там се поставя органичен материал за компостиране. Готовият компост може да се разтовари през вратата, разположена в долната част на всеки контейнер за компост. Там те ще гният, ще се разлагат и ще генерират топлина. През всички контейнери е положена система от запечатани тръби и поради циркулацията на въздуха вътре в контейнера, разлагащият се компост загрява тръбите, които отопляват помещението.
Тръбите са разположени под масата, посетителите се настаняват удобно на кръгла пейка около източника на топлина, а прозрачният куполообразен покрив осигурява на къщата максимално разсеяна естествена светлина.
Благодарение на специално проектирана циркулационна система, горещ (до 120 градуса по Целзий) въздух ще се подава към нещо като камина в центъра на къщата. И събралите се вътре хора ще се стоплят от него. Освен това по този начин е възможно да се отопляват откритите тераси на кафенета, места за обществени събирания, частни къщи със собствена градина и дори стадиони.
В момента дизайнерският екип работи върху решаването на някои технически детайли, като добра аерация на компоста, ефективен контрол на влагата и намаляване на специфичните миризми. Те планират да построят прототип на къщата в много близко бъдеще.
Според Бакоко този дизайн на къща е най-подходящ за създаване на зони за сядане в големи градски паркове, обществени и частни градини и може да служи и като кафене на открито. Като цяло, къщата може да бъде инсталирана на всяко място, където може да се организира непрекъснато снабдяване с органични отпадъци като гориво. За да не бъда неоснователен, ще дам пример с успешния опит на японски студенти (не, те изобщо не са пионери в това, но тяхното създаване ясно доказва валидността на тази идея).
Друга версия на „еко-къщата“ е изобретена от японски студенти, които са използвали компостна слама за отопление на стаята. Сламката е затворена в прозрачни акрилни кутии, разпределени по периметъра на стените на къщата. Еко-домът използва проста техника за компостиране с слаб мирис, наречена бакаши. Тяхното творение се нагрява до 30 градуса по Целзий, издържайки 4 седмици! Разбира се, тази „жилищна къща“ ще изисква допълнителна поддръжка, тъй като сламеният покрив трябва да се сменя няколко пъти в годината, но е забавна концепция да се възползвате от естествено генерираната енергия.
2.4. Проектна технология за производство на торфени блокове и тяхното практическо значение
Решихме да опитаме да комбинираме придобитите знания, за да създадем нова „еко-къща“. Формата на къщата ни беше подсказана от куполните сгради. Но вместо блокове от пяна, ние искаме да предложим друга версия на стенната плоча. Деца от гимназията експериментират с изработката на пана от няколко години. Една от версиите на плочата е изработена по принципа на научна група, ръководена от проф. Суворова В.И. Състои се от торф и пяна чипове. Силно диспергиран торф с консистенция между кремообразна и по-близка до масло (от суровина със средна степен на разлагане, имаща влакнеста структура, което позволява получаването на висококачествени продукти от него чрез пресоване). Всички компоненти се смесват и масовата концентрация на компонентите, съдържанието на влага в торфената маса и други параметри се определят експериментално. След това получената маса е вибропресована във форма под относително ниско налягане, за да се освободи свободно свързана вода, задържана във формата, докато плочата изсъхне до съдържание на влага най-малко 55-60% (якостта се набира по време на процеса на сушене). След това окончателното сушене може да се извърши без кофраж, за предпочитане в стайни условия, тъй като по време на сушене плочата ще се свие и има голяма вероятност от появата на пукнатини. По време на сушенето протича сложен процес, включващ явленията на свиване, уплътняване, образуване на структура и фазови преходи на химични трансформации. Температурата ще ускори сушенето, но може да доведе до влошаване на качествените характеристики.
Бактерицидният характер на такива плочи е такъв, че според експерти туберкулозният бацил на Кох, бруцелата и други патогени умират в рамките на 24 часа, когато влязат в контакт с материала. Торфът, като антисептик, ги унищожава.
Материалът има невероятна способност за абсорбиране на газ. Намалява нивото на проникващата радиация до пет пъти, „диша” като дърво, като поема парата при излишък и я връща при недостиг. По отношение на здравината той няма равен, издържа на натоварване от 8-12 килограма на квадратен сантиметър. По отношение на издръжливост Geocar е подобен на каменни или бетонни конструкции. Той е не само издръжлив и лек, но е и отличен адсорбент. Например, нивото на радиация в стая, направена от торф, намалява пет пъти.
2.3. Купол "еко къща"
Куполните къщи от пяна са построени за първи път в Япония. Именно там експертите идентифицираха основните свойства на такъв материал, които позволяват използването му не само като спомагателен инструмент, но и като основен материал.
Предложената куполна къща е 1 00% спестяване на разходи за носеща рамка , композитен материал , благодарение на куполната конструкция на къщата, тя безопасно поема функциите на носеща рамка, лекота и малък брой поддържащи конструкции, ниски разходи за отопление.
Материали като бетон и тухли са доста скъпи. За да решим този проблем, съчетахме формата на куполна къща с еко-беседка, без сложна основа. Вместо пенопласт искаме да използваме композитен материал, разработен от научна група, ръководена от проф. Суворова V.I., Катедра по торфознание, Тверски държавен университет. Цената на къщата ще се увеличи поради композитния материал, но ще стане по-издръжлива, екологична и ще се впише добре в околния пейзаж. А биогазовата инсталация за отопление ще задоволи нуждите от топлина и топла вода. Енергията ще се осигурява от слънчев концентратор, монтиран на покрива и вятърна турбина. Например, за да се поддържа комфортна температура в стандартна къща с радиус от 8-12 метра, е достатъчен нагревател с мощност само 600 вата.
Основните предимства на такава къща:
1. Като цяло това е единствената технология, която ви позволява да направите здрава и издръжлива къща бързо и без помощта на професионални строители.
2. Спестяване на пари.
3. Множество спестявания на време при строителство до ключ.
4. Лекотата и малкото носещи конструкции дава възможност за строителство в отдалечени и труднодостъпни места – този фактор е много важен за развитието на планински туристически маршрути и бази.
5. Изключително атрактивни за туристи и наематели, което се осигурява от необичайната форма на сферичните къщи.
6. Рекордно ниски разходи за отопление на кръгли къщи през зимата. 7. Тъй като в конструкцията на къщата е използван композитен материал, е гарантирана отлична топлоизолация на помещението, а благодарение на куполообразната си форма въздухът циркулира свободно поради конвекция без образуване на застояли зони в ъглите. Поради това разходите за отопление и климатизация са значително намалени. Dome House е невероятно енергийно ефективна сграда. Благодарение на торфа, съдържащ се в строителните блокове, плочите имат бактерицидни свойства, така че гъбичките не са проблем за такава къща. „Ефектът на термоса“ ще бъде намален поради свойствата на композитната плоскост.
8. Този строителен материал е екологичен и не се подлага на химическа обработка. След формирането блоковете се изпращат в сушилна камера, но не се изпичат, което позволява да се запазят естествените свойства на тази суровина.
9. Не само, че куполът на Къщата е една от най-стабилните форми в природата, за разлика от желязото, той никога няма да корозира, за разлика от дървото, той няма да бъде подложен на гниене, гъбички или щети от насекоми. Концепцията за жив купол предлага удобно жилищно пространство за много дълъг живот.
10. Устойчивост на буря. Аеродинамичните свойства на купола с ефект на крилото успешно устояват на натиска на силните ветрове.
11. Композитната куполна къща е не само най-стабилната конструкция, но и изключително лека. Последицата от това е ниската инерция при люлеене. Именно поради тази лекота Dome House издържа без никакви последствия и на най-тежките земетресения.
Проблемът за създаването на евтини и екологични жилища е бил и остава обект на изследвания и иновации.
Глава 3. Комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия
Когато се генерира топлинна и електрическа енергия заедно с помощта на един генератор, биогазът се използва като гориво в двигатели с вътрешно горене, които задвижват генератора за генериране на мрежов ток (наричан още променлив ток или трифазен ток). Излишната топлина, която се появява по време на работа на двигателя от охладителната система и отработените газове, може да се използва за отопление. От всички възможни употреби последното е най-важно. След влизането в сила на Закона за енергетиката на ЕС на 1 април 2004 г. има редица предимства за малките производители при заплащането на електроенергия от възобновяеми енергийни източници. Цената за произведена kWh електроенергия в момента е фиксирана на 0,115 евро/kWh като базова цена. Следователно производството на електроенергия има значителни икономически предимства в сравнение с приложенията само за отопление.
Пример:биогазът със съдържание на метан 60% има енергийна стойност 6 kW*h/m³
Енергийният добив от 1 литър мазут е 10 kWh енергия; ако хипотетично е 45 цента/л, то цената на енергията ще бъде 4,5 цента/kWh
Когато се използва за термични целис ефективност от 90%, цената на биогаза ще бъде:
6 kW*h/m³ x 0,9 x 4,5 цента/kW*h = 5,4 kW*h/m³ x 4,5 цента/kW*h = 24,3 цента/m³ биогаз
Когато се използва за генериране на енергия в генератори за генериране на топлинна и електрическа енергияможе да се изведе следното уравнение
(предпоставка: 35% електрическа ефективност, 11,5 цента/kWh такса захранване и гаранция за прилагане на бонус за използване на възобновяеми енергийни източници от 6 цента/kWh)
Производство на електроенергия: 6 kWh/m³ x 0,35 x 17,5 цента/kWh = 36,75 цента/m³
Използване на излишната топлина: 6 kW*h/m³ x 0,50 x 4,5 цента/kW*h = 13,50 цента/m³
Общо потребление за производство на електроенергия и излишък на топлина = 50,25 цента/m³
Сравнението показва икономическите предимства, когато се използва за генериране на електроенергия в сравнение с използването само за топлинни ползи. За по-нататъшни оценки трябва да се вземат предвид и други фактори, като разходите за производство на електроенергия (свързване към мрежата, генератор и т.н.) и използване за топлинни ползи (възможности за приложение, централа за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия и т.н.). Освен това производството на електроенергия има голямото предимство, че е възможно да се гарантира изкупуването на електроенергия на гарантирани цени, докато за инсталации, разположени на голямо разстояние от селата, често е трудно да се намери приложение на излишната топлина.
Възможни са два различни метода за генериране на електроенергия:
1. Производство, съобразено с вашите нужди. В този случай производството на електричество се извършва според търсенето, което по-специално също така означава, че ако се изисква повече електричество, тогава се генерира повече от него.
2. Униформено производство. В този случай двигателят работи предимно 24 часа на ден, винаги с еднаква производителност. Мощността на двигателя се настройва с помощта на захранване с газ и ръчен клапан по такъв начин, че, ако е възможно, целият доставен газ да се консумира и само малко количество да не се натрупва.
Тъй като в момента няма голяма разлика между електроенергията, генерирана от биогаз и изпратена към мрежата, както и енергията, използвана от нея, като правило се избира директно производство на електроенергия, без да се прибягва до голямо съоръжение за съхранение на газ, т.е. производство. Само в отделни случаи, когато например доставката на електроенергия в пиковите часове се заплаща по съответно по-висока тарифа за електроенергия, както се предлага в някои общини или градове, е икономически оправдано съхранението на газ в комбинация с голяма мощност на генератора.
Кой метод ще бъде по-изгоден, трябва да се реши във всеки отделен случай. За в бъдеще е желателно EVU да дава възможност за използване на трети метод, при който в пиковите часове (основно по време на обяд и вечер) генерираната електроенергия да се заплаща по-добре от доставката й през останалото време. Благодарение на възможността за натрупване на биогаз и възможността за регулиране на производството му във времето, този метод е относително лесен за прилагане и би имал ползи и за двете страни.
Основното нещо е да можем да използваме това, което ни дава природата, а не безразсъдно да го унищожаваме.
Заключение.
С помощта на иновативни материали е възможно да се направи строителството на нови къщи по-евтино и по-безопасно, а къщите ще бъдат по-достъпни за потребителите. Също така ще бъде възможно да се увеличи площта на строителството на къщи: къщите могат да бъдат във всеки ъгъл на земното кълбо, тъй като те могат лесно да бъдат адаптирани към местните условия. В допълнение към икономичното спестяване на енергия, разходите за енергия могат да бъдат намалени чрез използване на контейнери за компост, което ще реши проблема с купчините компост и биологичните отпадъци на площадките.
Нашият проект може да промени живота към по-добро: къщите ще станат по-екологични, ще бъдат устойчиви на сеизмична активност поради куполообразната си форма, в условията на вечна замръзналост няма да се нуждаят от сложна основа и също така ще бъдат евтини.
Такива къщи ще помогнат за пестене на енергия, тъй като докато използваме изчерпаеми енергийни ресурси, те ще дадат нова посока в строителството. И най-важното, те ще бъдат достъпни за жителите на нашата страна. Самите къщи ще изглеждат привлекателни в къмпинги и летни вили.
Библиография:
Гладки Ю.Н.: Лавров С.Б. Дайте шанс на планетата - М.: Образование, 1985 г.
Дмитриев А.И. Практическа екология. Част П. - Н. Новгород: изд. Нижегородски педагогически университет, 1994 г.
Скорик Ю.И., Флоринская Т.М., Баев А.С. Отпадъци от голям град: как се събират, премахват и рециклират. - Санкт Петербург, 1998.
Дмитриев А.И. Екологична работилница. - Н. Новгород: 1995.
Кузнецова М.Л., Ибрагимов А.К., Неручев В.В., Юлова Г.А. Теренна работилница по екология. - М.: Наука, 1994.
Литвинова Л. С., Жиренко О. Е. Морално и екологично възпитание на учениците. - М., 2005.
Медоус X. D., Медоус D. L., Renders J, Behrens W. Границите на растежа: Доклад за проекта на Римския клуб „The Predicament of Humanity“. - М.: Издателство на Московския държавен университет, 1991 г.
Небел Б. Наука за околната среда: Как работи светът: Прев. от английски - М.: Мир, 1993. - Т. 1,2.
Рамад Ф. Основи на приложната екология. - Л. Гидрометеоиздат, 1981.
Управление на околната среда под редакцията на Е.А. Арустамов-М.: “Дашков и К 0”, 2001 г.
Reimers N.F. Управление на природата: Речник-справочник. -М .: Мисъл, 1990.
Ricklefs R. Основи на общата екология. - М.: Мир, 1979.
Розанов В.В. Основи на изследването на околната среда. - М.: Издателство на Московския държавен университет, 1984 г.
Самкова В. А., Прутченков А. С. Екологичен бумеранг. - М.: Ново училище, 1996.
Одум Ю. Екология. - М.: Мир, 1986. - Т. 1 - 2.
Приложение 1.
Ориз. 1. Страната на контейнера близо до стената на „еко-къщата“
Фигура 2. Схема на ферментация на органични вещества
Приложение 2.
Таблица 1. Основни характеристики на биогаза
Таблица 2. Разход на биогаз за помещение с площ 120 m 2
Таблица 3. Увеличаване на производството на биогаз при смесване на различни отпадъци
|
Производство на биогаз (%) |
Увеличение на производството (%) |
|
|
Говеда+кокоши тор |
||
|
Птичи изпражнения |
||
|
Говеда + пиле + свински тор (1:0,5:0,5) |
||
|
Свинска тор |
||
|
Говеда + птичи тор |
||
|
Говеда+свински тор |
||
|
Говежди тор |
||
|
Говежди тор + борови гори |
||
Приложение 3.
Таблица 4. Дневник за наблюдение на изследването на получения биогаз
|
Количество газ на ден в l (обем на бутилката 0,5 л) |
Газов мониторинг |
||
|
0,25 л. ½ бутилка |
Струята газ, изпусната през първия ден, беше леко силна, но вече се усещаше неприятна миризма. |
||
|
0,3 л, 2/3 бутилка |
Струята стана малко по-силна, но очакваната светкавица не се случи. |
||
|
0,32 л, 2/3 бутилка |
Не се наблюдават значителни промени. |
||
|
0,50 л, ¾ бутилка |
След преместване на бутилката с биомаса по-близо до батерията, газът изпълни напълно целия предвиден обем. |
||
|
0,80 л, 1 ½ бутилки |
Газът се набира много по-бързо от предишните дни |
||
|
1 л, две бутилки |
В рамките на 24 часа се натрупаха две пълни бутилки; |
||
|
1 л, две бутилки |
Не се наблюдават промени. |
||
|
1.4л, 2 2/3 бутилки |
Струя газ издухва пламъка на свещта, газът се натрупва бързо, налягането в бутилката е високо, все още няма светкавица. |
||
|
1.5л, 3 бутилки |
Все повече и повече газ се събира. |
||
|
2л, 4 бутилки |
Миризмата стана много по-отвратителна. |
||
|
2 ¼ л, 4 ½ бутилки |
Не се наблюдават промени. |
||
|
2,5 л, 5 бутилки |
Хумусът се превърна в една каша. |
||
|
3л, 6 бутилки |
Газът се събира два пъти по-бързо. |
||
|
3,5 л, 6,5 бутилки |
Появи се светкавица. |
Приложение 4.
Ориз. 3. "Екокъща"
Ориз. 4. Оформление на „Ecohouse“
Приложение 5.
Ориз. 5. Странични контейнери за получаване на хумус
Ориз. 6. Инсталация за биогаз
ИЗСЛЕДОВАТЕЛСКА РАБОТА ПО ТЕМАТА: „Нашето училище е екологично чиста система“ Автор: ученици от 8 клас Алия Левченко, Александра Маринченко Ръководител: учител по биология и химия Елена Викторовна Хохлова
РЕЗЮМЕ Тази изследователска работа е посветена на проблема със здравословното жилище. Екологично мръсните къщи не са фантазии на учени и специалисти, а реален факт, от който страдат много хора. Идеалният дом не е просто сграда за убежище. Домът трябва да бъде място, свободно от вредни влияния, което поддържа физическото, психическото и социалното благополучие.
Основното местообитание на човек е неговият дом. Прекарваме много време в училище, така че можем да кажем, че то е и нашият дом. Тук учим и провеждаме извънкласни дейности. Училището е нашата „крепост“, в която трябва да се осигурят условия за работа и почивка.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ: Разберете дали училището е екологична система. Определете състава и структурата на екосистемата. Идентифицирайте благоприятните и неблагоприятните фактори в училищната екосистема. Запознават се с методи за получаване на качествени и количествени показатели за екологичното състояние на училищната среда. Научете се да използвате придобитите знания, за да прогнозирате по-нататъшни промени в човешката среда и да проектирате решения на екологични проблеми.
Теоретичната част на „Еко“ означава „дом“, нашата сфера на местообитание. И нашето местообитание е преди всичко нашият апартамент и училищен офис. Здравето започва от дома и училището и нашата цел е да ги превърнем в непревземаема крепост за всички болести. Училище, дом. Какво знаем за тях и влиянието им върху здравето?
Проблемът с екологичното състояние на помещенията, така нареченото здраве, е доста актуален днес, тъй като прекарваме много време в училище и за да избегнем увреждане на здравето, е необходимо да спазваме редица правила за избягвайте излагането на вредни фактори на околната среда.
Практическа част Изследване 1. Екосистема ли е училището? Училището разполага със стайни растения - ПРОИЗВОДИТЕЛИ. В училището има човек, мишки „неканени гости” (това е наше предположение, тъй като не ги намерихме) – ПОТРЕБИТЕЛИ. Училището съдържа бактерии, сапрофитни акари и плесени - РЕДУКЦИИ.
Влиянието на растителните миризми върху някои функции на тялото, свързани с поддържане на работоспособността. Функции Стимулиращ ефект Депресивен ефект Зрение Розмарин, цитрусови плодове, здравец Гниещи растения. Сърдечно-съдова система (пулс, кръвно налягане) Глог, бизон, люляк, топола, бор и смърч през лятото, камфор лавров дъб, бреза, ванилия, риган, лавандула, мащерка, бор и смърч през зимата, лимон, маточина, валериана Дихателни система (жизнен капацитет на белите дробове, бронхиална проходимост) Бреза, липа, мащерка, пирен, риган, лимон, евкалипт Топола, люляк, валериана, лебеда Газообмен Вратига Роза, лимон
Наименование на материала Степен на вредно въздействие върху човешкото тяло Дърво Екологичен материал Железен обков Екологичен материал Стъкло Екологичен материал Блажна боя Токсични ефекти на тежки метали и органични разтворители ПДЧ и плочи от дървесни влакна Формалдехид, който има мутагенни свойства Полиуретанова пяна Излагане на токсични вещества Линолеум Винилхлорид и пластификатори могат да причинят отравяне Бетон Източник на радиация Миещи се тапети с покритиеИзточник на стирен, който причинява главоболие, гадене, спазми и загуба на съзнание
Заключение: След като анализирахме състоянието на нашето училище от екологична гледна точка, решихме, че е необходимо да се направи известна подмяна на довършителните материали. По-специално, тапетите трябва да бъдат заменени с варосана вар, която има забележително качество - при леко повишена влажност на въздуха варът "поема" излишната влага, а при голяма сухота на въздуха "дава" вода (в три класни стаи такива е направена замяна). Решихме, че е необходимо да подменим линолеума в кабинета по биология, но когато дойдохме в администрацията с това предложение, разбрахме, че този балатум има сертификат за качество и е разрешен за използване в учебни заведения.
Изследване 4. Резултати от оценката на естествената осветеност на класните стаи. Естествено осветление в офисите. Стая Коефициент на осветеност Коефициент на дълбочина Резултат Санитарно-хигиенна норма Резултат Санитарно-хигиенна норма 0,180,25–0,160,450,5 Офиси Резултат Санитарно-хигиенна норма Резултат Санитарно-хигиенна норма Стая 0,180,25–0,160,450 ,5 Резултат Санитарно-хигиенна норма РезултатСанит ари и хигиенен стандарт
Проучване 5. Резултати от изследване на качеството на водата. Замърсената вода, попадаща в тялото ни, причинява 80% от известните заболявания и ускорява стареенето на тялото с 30%. Характеристики на водата на нашето училище: цветът е много леко жълт (цветът в градуси беше 45o); водата е бистра; не се забелязва мътност; миризмата е земна.
Изследването на праха е извършено в кабинета по биология с помощта на светлинен микроскоп. Заключение: Изследването е проведено след училище, така че прахът е открит по щандовете, книгите и пода. Дежурните в класната стая трябва да извършват по-задълбочено мокро почистване на помещенията.
Проучване 8: Компютърни изследвания. Основни изисквания на стандарта на всеки монитор Изисквания към GOST - Честота на кадрите при работа с положителен контраст от най-малко 60 Hz Честота на кадрите в режим на обработка на текст. не по-малко от 72 Hz Трептене на елементите на изображението не повече от 0,1 mm Допустимо ниво на шум не повече от 50 dB Мощност на рентгеновата доза на разстояние 5 cm от екрана не повече от 0,03 µR/s
Взехме резултатите от проучване на Териториалния отдел на Службата на Роспотребнадзор за Калининградска област в районите Черняховски, Озерски и Гвардейски. Само три от 25 компютъра (12%) бяха установени като несъответстващи. Заключение: Препоръчайте на училищната администрация да замени компютри, които не отговарят на GOST.
ИЗВОДИ МБОУ ООШ с. Красни Яр е екологична система. В училището се спазват всички необходими правила за опазване здравето на ученици, учители и персонал. В училището не са открити „неканени гости” (консуматори) (помещенията се дератизират редовно).
ПРЕПОРЪКИ Проветрявайте класните стаи възможно най-често. Опитайте се да поддържате постоянна температура в училището, съответстваща на топлинен комфорт или хладна категория. Използвайте естествени материали за довършителни работи. Спазвайте правилата за използване на компютърна техника. Растенията са живи същества, които имат силно биополе, което може да повлияе на човека. И общата атмосфера на училището и благосъстоянието на неговите обитатели зависи от това дали можем да изберем правилните стайни растения. Редовно извършвайте мокро почистване. Веществата, които замърсяват връхните дрехи, са замърсители на въздуха, така че е необходимо да използвате гардероба. Замърсяването на въздуха в училище зависи от състоянието на въздуха навън (външни източници). Необходимо е да се продължи работата по озеленяване на училищната територия.
