Identyfikacja tworzyw sztucznych propozycja eksperymentu przyrodniczego Krystyna Chmieleska, Anna Wolna

Transkrypt

1 Identyfikacja tworzyw sztucznych propozycja eksperymentu przyrodniczego Krystyna Chmieleska, Anna Wolna Nauczyciele przyrody czsto podkrelaj znaczenie kontaktu z przyrod w nauczaniu i wychowaniu [1]. Rónorodne zajcia terenowe, zwłaszcza jeli nadaje si im rang eksperymentów, s ich zdaniem najlepszym rozwizaniem dydaktycznym. Bezporednia obserwacja rodowiska naturalnego i przekształconego oraz zmian, które w nim zachodz stanowi podstaw uwiadomienia uczniom potrzeby troski o rodowisko, rodzi te szacunek dla przyrody, pobudza zainteresowanie procesami w niej zachodzcymi i uczula na pikno. Kilkanacie Szkół Dydaktyki Chemii [2] oraz konferencje, na których nauczyciele przyrody wymieniali swoje dowiadczenia [3] wykazało, e jednym z czołowych problemów współczesnego wiata, znajdujcym swe odbicie w programach szkolnych jest problem odpadów. Dynamiczny rozwój przemysłu w XX i XXI w., uywanie coraz wikszej iloci przedmiotów domowego uytku, a zwłaszcza stosowanie jednorazowych opakowa powoduj powstawanie coraz wikszej iloci odpadów. Niestety, znaczne iloci tych odpadów trafiaj na wysypiska, a nie do powtórnego przerobu. Wielu z nas niejednokrotnie spotyka si z problemem nie tylko wysypisk komunalnych, które przynajmniej teoretycznie powinny spełnia wymogi bezpieczestwa ekologicznego, ale przede wszystkim tzw. dzikich wysypisk. Opakowania od napojów chłodzcych, woreczki po produktach spoywczych, pojemniki po kosmetykach itp. zamiecaj lasy, plae, a nawet uczszczane trasy wysokogórskie. W ssiedztwie duych miast i zakładów przemysłowych rosn wielkie hałdy mieci, w których rozkładajce si odpady systematycznie zatruwaj powietrze, gleb, wody powierzchniowe i podziemne [4]. Statystyczna ilo odpadów przypadajcych na jednostk powierzchni jest w Polsce czterokrotnie wiksza ni w Niemczech i a dziesiciokrotnie wiksza ni we Francji. Wród wyrzucanych odpadów tworzywa sztuczne stanowi od 3-10% całkowitej ich masy i a 30% ich objtoci. Najwicej odpadów z tworzyw sztucznych dostarcza [5]: przemysł opakowaniowy (33%), budownictwo (20%), elektrotechnika (10%), transport (7%), rolnictwo (5%). Pozostałe sektory gospodarki zaledwie 25%. Procentowy udział rónych gatunków tworzyw sztucznych przedstawiał si w 1995 r. nastpujco [5]:

2 Krystyna Chmieleska, Anna Wolna PE 57,9%, PS 14,6%, PVC 11,8%, PP 7,9%, PET 3,4%, inne 4,4%. Z powyszych danych wynika, e najpowszechniej stosowane s poliolefiny, co spowodowane jest: stosunkowo nisk ich cen, szerokimi moliwociami zastosowa, dopuszczalnoci tworzywa do kontaktu z ywnoci na skutek stwierdzenia obojtnoci fizjologicznej, tzw. czystoci ekologiczn zwizan z brakiem w ich budowie innych pierwiastków poza wglem i wodorem. Tworzywa sztuczne wytwarzane s z polimerów organicznych i szeregu dodatków takich jak: napełniacze, zmikczacze, pigmenty, barwniki i stabilizatory. Rodzaj uytych dodatków i sposób przetwarzania powoduj, e tworzywa wykonane z tego samego polimeru s wizualnie róne, a tworzywa z rónych polimerów mog si wydawa identyczne. Produkowane obecnie wyroby z tworzyw sztucznych powinny by oznakowane. Oznakowania mog by literowe (patrz tabela 1 i 2) lub cyfrowe, i tak przykładowe numery kodowe, zgodne z norm DIN s nastpujce: PET 01, PEHD 02, PVC 03, PELD 04, PP 05, PS 06. Oznakowanie to ma cisły zwizek z szybkoci ich identyfikacji i ewentualnym recyklingiem. Czsto jednak na wysypiska trafiaj wyroby zniszczone, połamane lub wyprodukowane w okresie, kiedy umieszczanie na wyrobach oznakowa nie było bezwzgldnie wymagane i odnalezienie znaku identyfikacyjnego nie jest moliwe. Przygldajc si tabeli 1 naley zauway, e przez dobór zestawu monomerów, sposobów ich polimeryzacji i przetwarzania mona uzyska produkty o rónorodnych właciwociach. To włanie mieszanina polimerów z innymi składnikami, przetworzona w wybran form uytkow nosi nazw tworzywa sztucznego. Znajomo właciwoci tych tworzyw, a zwłaszcza ich zachowanie podczas ogrzewania i palenia oraz wygld i zapach produktów rozkładu umoliwiaj ich identyfikacj. Dla ułatwienia rozpoznania znalezionych odpadów z tworzyw sztucznych podajemy proste sposoby ich identyfikacji. Wystarczy do tego turystyczny palnik gazowy, spirytusowy a nawet wydajna zapalniczka oraz metalowa pinceta słuca do uchwycenia kawałka tworzywa. Naley zwraca baczn uwag na to, aby przystpujc do palenia próbki wkłada do płomienia tylko niewielki jej kawałek. Przestrzeganie tej zasady bezpieczestwa jest nieodzowne; uniemoliwia bowiem nagłe zapalenie si duej masy tworzywa oraz pozwala unikn poparzenia, jaki moe spowodowa kapanie topicych si polimerów. Wyniki prób płomieniowych podane s w tabeli 2.

3 Tabela 1 Charakterystyka typowych tworzyw sztucznych [6,7] Oznakowanie Nazwa tworzywa Wygld i cechy charakterystyczne Zastosowanie PE PE-LD PE-HD polietylen PE małej gstoci PE duej gstoci mikkie kształtki lub folia o dotyku twardej parafiny PP polipropylen bardziej twardy od polietylenu PS PVC PMMA PC polistyren poli(chlorek winylu) poli (metakrylan metylu) poliwglan sztywne, przeroczyste lub pigmentowane tworzywo o metalicznym dwiku lub sztywne tworzywo piankowe w odmianie twardej - winidur- z wygldu podobny do polipropylenu, w odmianie mikkiej - winiplast- bardziej mikki od polietylenu szkło organiczne bezbarwne i kolorowe szkło organiczne podobne do PS i PMMA lecz bardziej wytrzymałe mechanicznie worki opakowaniowe, butelki do lekarstw i kosmetyków, podstawki, pojemniki na ywno, izolacje elektryczne sztywne folie, opakowania po cukierkach, waflach, makaronie, nakrtki, sztywne butelki, pojemniki o rónym przeznaczeniu, talerzyki turystyczne, opakowania po jogurtach, strzykawki sztuce, kubki na napoje, rónorakie opakowania, folia do wykładania bombonierek, zabawki, opakowania i izolacje styropianowe rury, płyty, opakowania po tabletkach i draetkach, zabawki, wyki do paliwa, folie, okładki na zeszyty i dokumenty znaki odblaskowe, klosze wiateł sygnalizacyjnych w samochodach, szybki butelki dla niemowlt, szyby, klosze wiateł sygnalizacyjnych w drogich samochodach PA poliamid tworzywo z wygldu podobne do rogu włókna lub yłki, izolacje elektryczne, kształtki uytkowe, grzebienie PET poli(tereftalan etylenu) tworzywo przeroczyste opakowania po napojach PBT poli(tereftalan butylenu) tworzywo bardziej elastyczne i PET izolacje, folie PF MF PUR tworzywo fenolowo-formaldehydowe (bakelit) tworzywo melaminowo-formaldehydowe poliuretan zakrtki, izolatory elektryczne, przedmioty codziennego nietopliwe, nieprzeroczyste tworzywo uytku. Obudowy tworzywo twarde, nieprzeroczyste, talerze, opakowania sztywne, izolatory białe lub barwne, nietopliwe pianki elastyczne i sztywne, tworzywa gbki, wypełnienia foteli, podeszwy butów elastyczne

4 Tabela 2 Zachowanie si w płomieniu (rodzaj płomienia) próbka pali si nie kopccym płomieniem Zachowanie si w płomieniu przed spaleniem Zachowanie tworzyw w płomieniu palnika [8,9] Dodatkowe cechy charakterystyczne ciemnieje i kapie wyczuwalny zapach palonego białka (włosów), ze stopu mona wyciga nitki PA po zgaszeniu płomienia wyranie wyczuwalny zapach parafiny PE kapie zapach ostry przypominajcy palce si znicze, ze stopu mona wyciga nitki PP nie kapie, pali si trzaskajcym płomieniem zmywacz do paznokci próbka na powierzchni bbelkuje, wyczuwalny zapach przypominajcy PMMA zapala si z trudem, po wyjciu wyczuwalny zapach formaliny PF z płomienia ganie wyczuwalny zapach palonej ryby MF kapie zapach ostry, w duych rozcieczeniach przypominajcy hiacynty PS Typ tworzywa zapach aromatyczny PET pali si kopccym płomieniem nie kapie ganie po wyjciu z płomienia, ciemnieje w miejscu przypalenia PC charakterystyczny duszcy zapach, nierozpuszczalny PUR bardzo ostry zapach, próbka pali si lub ganie po wyjciu z płomienia, ciemnieje, w obecnoci drutu miedzianego daje zielony płomie, zwil- ony papierek wskanikowy poddany działaniu par zabarwia si od wydzielonego HCl. PVC

5 Identyfikacja tworzyw sztucznych... Powyszy schemat identyfikacji tworzyw sztucznych przedstawiano na studiach podyplomowych Nauczyciel przyrody, organizowane przez Centrum Edukacji Nauczycielskiej Uniwersytetu Wrocławskiego oraz podyplomowym studium Eksperyment w nauczaniu chemii zorganizowanym w Politechnice Wrocławskiej. Kady z słuchaczy studiów podyplomowych zobowizany był posługujc si głównie obserwacjami zachowania w płomieniu palnika do samodzielnego wykonania analizy nieznanego tworzywa sztucznego. Poproszeni o ocen tych zaj podkrelali prostot i łatwo identyfikacji, byli przekonani o duej przydatnoci tej metody identyfikacji tworzyw sztucznych w szkole, zwłaszcza podczas przeprowadzania zrónicowanych tematycznie zaj terenowych. Wikszo z nich wizała si w sposób mniej lub bardziej bezporedni z problemem segregacji odpadów. Selektywne zbieranie tworzyw sztucznych jest najbardziej efektywn form prowadzc do rozpowszechnienia recyklingu jako sposobu likwidacji odpadów. Niekiedy bywa to w miar proste, np. gdy mamy do czynienia z odpadami pouytkowymi pochodzcymi z tego samego ródła np.: worki ponawozowe i folie ogrodnicze (PE), worki tkane (PP), osłony kabli, wykładziny (PVC), itp. W takich przypadkach proces oczyszczania jest mniej kosztowny ni w przypadku odpadów komunalnych, bo mona pomin proces segregacji. Odzyskiwania tworzyw sztucznych z odpadów komunalnych, stanowicych ogromny procent ogółu odpadów, nie jest łatwe nie tylko ze wzgldy na ich rónorodno, ale równie ze wzgldu na stopie zanieczyszczenia. Te dwa czynniki powoduj, e wikszo odpadów komunalnych jest niestety składowana. To najprostsza metoda, ale długotrwała i wymagajca sporych nakładów finansowych na prawidłowo wykonane składowiska. Z tego zapewne powodu w ostatnich latach wzrosło zainteresowanie biodegradacj modyfikowanych tworzyw sztucznych powodowan przez mikroorganizmy po wprowadzeniu degradowalnego napełniacza, np. skrobi. Przez stosowanie specjalnych dodatków do polimeru mona równie przypiesza degradacj tworzywa zachodzc pod wpływem wiatła czy tlenu z powietrza. Wicej danych dotyczcych tej problematyki mona znale w literaturze fachowej z dziedzin nauk ekologicznych i chemii polimerów. Literatura cytowana [1] Wyniki ewaluacji i ustne wypowiedzi słuchaczy kwalifikacyjnych studiów podyplomowych. [2] Materiały V-XI Szkół Dydaktyki Chemii. [3] Np. I Ogólnopolskie Forum Nauczycieli Przyrody, Wrocław, 18 wrzenia [4] H. Kaczmarek, Polimery 1997, 52 (9), 521. [5] M. Przygoda, Tworzywa sztuczne a rodowisko, Materiały Sympozjum Ochrona rodowiska w nauczaniu szkolnym, Toru 6-9 IX 1995, str. 42. [6] H. Saechtling, Tworzywa sztuczne poradnik, WNT, Warszawa [7] J. Pielichowski, A. Puszyski, Technologia tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa [8] Analiza polimerów syntetycznych. Praca zbiorowa, WNT, Warszawa [9] A. Puszyski, Tworzywa sztuczne (rozdział 11) w Skrypcie dla studentów Wydziału Górniczego PWr., Wrocław 1993.