Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» icon

Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского»



НазваниеНегосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского»
работу
Дата конвертации25.06.2012
Размер103.17 Kb.
ТипРеферат

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО»




Производство биополиэтилена

на основе использования целлюлозы


Выполнил работу:

Зарубин Тимур Игоревич

ученик 5 класса

Научный руководитель:

Белолипецкая Екатерина

Александровна


Дзержинск

2012 год


Содержание



  1. Введение. Актуальность рассматриваемой проблемы.

  2. Основная часть. Производство биополиэтилена

а) полимеры;

б) промышленные технологии производства полиэтилена;

в) получение полиэтилена из целлюлозы;

г) описание промышленного производства биополиэтилена;
д) преимущества использования биополиэтелена.

III. Заключение. Значимость внедрения технологии

  1. Использованная литература и другие источники информации.


^



I. Вступление. Актуальность рассматриваемой проблемы


Нынешнее поколение уже четко понимает реальность того, что окружающая нас среда - земля, вода и воздух не обладают бесконечным иммунитетом против химической эксплуатации человечества и катастрофические последствия этого.

С другой стороны, в условиях нехватки невозобновляемых природных ресурсов, весьма эффективным становится использование альтернативных технологий получения полимеров, без использования нефти. Человечество не может не думать о том, что запасы нефти на земле не бесконечны и с её нехваткой, впрочем, как и с нехваткой других наиважнейших природных ресурсов, могут столкнуться уже наши внуки.

С другой стороны, нефтеперерабатывающая промышленность оказывает пагубное воздействие на экологическую оболочку нашей планеты. Это происходит на всех этапах «большого пути» нефти, в отрасли необходимо использовать самые современные, а значит дорогостоящие технологии, позволяющие минимизировать экологические риски. Поэтому отказ от её использования конкретно в полимерной промышленности не только позволит сэкономить мировые запасы «черного золота», но и сбережет окружающую среду от экологического шока.

Автор данной работы предлагает возможный способ получения полиэтилена из целлюлозы. Этот способ производства более «чистый», нежели полимеризация этилена ,полученного при крекинге нефти. А с другой стороны, целлюлоза является дешёвым сырьём, так как её можно получать из сорных растений или отходов деревообрабатывающего производства. Следовательно, экономический эффект использования финансовых инвестиций в полимерную промышленность будет оптимален.


Сочетание этих двух вышеперечисленных факторов позволяют автору говорить о целесообразности и актуальности его труда.
^

Получение полиэтилена из целлюлозы




Данная промышленная технология производства полиэтилена более экологически чистая, хотя не намного дешевле. Массовое внедрение данной технологии позволит уменьшить загрязнение почвы и воздуха, а так же позволит уменьшить расходы нефти и найдёт применение отходам деревоперерабатывающего производства (щепе, и опилкам), из которых можно получать целлюлозу, которая будет использована для получения бумаги и биополимеров.


Ниже описаны химические реакции необходимые для производства биополиэтилена:

  1. С6 H10 O5 + H2 O? C6 H12 O6

В результате гидролиза целлюлозы в присутствии слабых кислот получается глюкоза.

  1. С6 Н12 O6?2 C2 H5 OH+ 2CO2.

Под действием природных ферментов глюкоза разлагается на этиловый спирт и углекислый газ.

  1. С2 H5 OH?C2 H4?+H2 O

При нагреве этилового спирта с серной кислотой происходит его дегидрация с выделением этилена.

  1. n ( C2H4)? n (-CH2-CH2-).

Далее после полимеризации этилена, получается полиэтилен – конечный результат.







Так выглядят гранулы полиэтилена низкого давления.

По такому же принципу происходит полимеризация этилена выделенного из целлюлозы для получения биополиэтилена.
^

Описание практического производства биополиэтилена.




Процесс производства биополиэтилена начинается с того, что в специальном реакторе происходит гидролиз глюкозы присутствии слабых кислот, в качестве катализатора, в результате которого получается глюкоза.

Далее в огромных герметично закрытых цистернах концентрированный раствор глюкозы под действием природных ферментов разлагается на этанол и углекислый газ (спиртовое брожение). Углекислый газ с помощью газоотводной трубки отводится в специальную ёмкость и используется для химического производства других веществ, например из него, получают сухой лёд, который используется в морозильных камерах.

Этанол нагревается в присутствии серной кислоты (H2 SO4) и дегидрируется до газообразного этилена (этена) и воды. Вода электролизом разлагается на водород и кислород (2H2O?2H2?+O2?). Водород и кислород так же широко применяются в химической промышленности.

Этилен полимеризируется в присутствии катализаторов Циглера – Натта, при температуре 120—150 °C; и давлении ниже 0.1 — 2 МПа. Конечным результатом является полиэтилен низкого давления.

^ Катализаторы Циглера - Натта.

Это катализаторы виниловой полимеризации, то есть полимеризации виниловых мономеров. Они также позволяют получать полимеры определённой тактичности (стереорегулярные полимеры). Представляют собой комплексы, образующиеся при взаимодействии соединений переходных металлов (TiCl4, TiCl3, OCl3 и др.) с алкилами и галогеноалканами металлов I—III групп (AlR3, AlR2Cl, MgRCl, ZnR2, LiR).

В процессе полимеризации мономер координируется с алкильным производным переходного металла, а затем внедряется по связи M—C, M—M.

По состоянию на 1990-е годы вопрос о конкретных механизмах действия катализаторов Циглера — Натта был не до конца выясненным.

В 2010 году объём производства пластмасс, эластомеров и резин с использованием катализаторов Циглера — Натта превысил 100 миллионов тонн.
^

Преимущества технологии биополиэтилена.




С точки зрения автора, данная технология производства полиэтилена значительно экономичнее промышленных технологий используемых в наши дни, так как целлюлозу, из которой производится биополиэтилен, можно получить из очень дешёвого сырья; например из отходов деревообрабатывающего производства, или из растений (например, из рапса или из кукурузных стеблей). А если основной компонент всего производства сам по себе безопасен для окружающей среды, то и создание биополиэтилена имеет все преимущества перед технологией полимеризации этилена получаемого в результате крекинга нефти. При производстве этилена из целлюлозы вредные химические выбросы сводятся к минимуму. Ещё одно преимущество этой технологии состоит в том, что она находит наиболее эффективное применение производственным отходам таким как, например опилки, щепа и кукурузные стебли.
^

Значимость внедрения технологии биополиэтилена.




Экономический аспект:

По статистике, примерно 98% мирового объема полимерных материалов производится из не возобновляемого сырья – нефти, газа, продуктов переработки угля. Рано или поздно эти природные запасы закончатся. Во всяком случае, по официальным данным запасов нефти в России хватит еще на 22 года, в Казахстане – на 40 лет. Ну а другие страны, не столь богатые природными ресурсами, уже сейчас вынуждены думать о своем будущем. В связи с этим, динамика рост цен на нефть и газ – это объективная реальность современности. Помимо истощения запасов природных энергоносителей необходимость в изменении системы ресурсов энергопотребления диктуется весьма тревожными климатическими изменениями, явно связанными с «пагубной» деятельностью человека и растущим загрязнением природной среды. Стремление к стабильному развитию цивилизации предполагает ведение таких форм хозяйствования, при которых необходимо умерить темпы потребления не возобновляемых видов сырья, сохранив их для будущих поколений, и активно осваивать ресурсо- и энергосберегающие технологии, а также технологий повторного использования материалов (рециклинг материалов). Поэтому, в мире все большее значение приобретают экологичные материалы, получаемые из возобновляемого сырья, источником которого служит биомасса растений. Биополимеры представляют собой продукты синтеза на основе сахара, крахмала, целлюлозы, лигнина и растительных масел. По имеющимся расчетам в течение жизненного цикла биополимеров (от получения до полного перегнивания на свалке или сжигания в качестве топлива) образуется значительно меньше углекислого газа, чем у пластиков из нефтехимического сырья. Производство полимеров на основе растительного сырья – это путь сбережения энергии.

Кроме того, биоразлагаемые полимеры из натурального сырья облегчают проблему, захоронения отходов, делая затраты на утилизацию существенно дешевле как для производителей, так и для компаний занимающихся утилизацией твердых бытовых и промышленных отходов.

Наконец, развитие «зеленых» технологий способствует развитию агропромышленного комплекса, что не маловажно для современной России. Итак, биополимеры превратились из специального продукта в экономически значимый товар, который становится все более привлекательными и доступным для производителя и потребителя. Этому способствуют агропромышленная интеграция, прогресс в биотехнологии, генной инженерии и селекции, а также рост производственных мощностей во всем мире.

^ Экологический аспект:

Раньше люди неоправданно считали, что природа способна служить резервуаром для хранения огромного количества вредных продуктов, поэтому широко использовали методы захоронения в земле различных отходов и считали, что это безопасно и надежно. Теперь становится ясным, что это ложный путь, позволяющий лишь отсрочить решение острых проблем и переложить их на плечи последующих поколений.

К каким же последствиям приводит загрязнение, например, земли? В первую очередь к прямому сокращению естественной среды обитания живых существ. Во-вторых, загрязнение какого-то района создает опасность для соседних с ним территорий из-за миграции загрязнений, например, через подпочвенные водоносные горизонты. В-третьих, загрязнение воздуха вредными газами, включая метан и двуокись углерода, создающую парниковый эффект, может привести к глобальным климатическим изменениям окружающей среды. Человечество просто обязано создавать и совершенствовать безопасные, эффективные и благоприятные для окружающей среды технологии.

Почему имеет смысл обсуждать эти проблемы охраны окружающей среды в связи с производством и применением полимеров? Хотя бы по той серьезной причине, что объемы производства полимеров во всем мире огромны, а отслужившие свой срок изделия из полимеров попросту выбрасываются и гниют, представляя собой губительную угрозу для окружающей среды. Масштабы проблемы можно представить, если принять во внимание, что мировое производство одного из наиболее распространенных и доступных полимеров - полиэтилена достигает сегодня десятков миллионов тонн в год. Значительное количество полиэтилена перерабатывается в пленочные материалы, с которыми мы встречаемся в быту на каждом шагу. В первую очередь это упаковочные материалы - пакеты и сумки для продуктов. Это также различные контейнеры для хранения разнообразных жидкостей - от воды до минеральных масел, например для моторных масел, или смесей воды и этиленгликоля, используемых в качестве охлаждающих и незамерзающих жидкостей в современных автомобилях. Отслужившие свой срок загрязненные пакеты и контейнеры выбрасываются. Каждый из нас практически ежедневно видит эти выброшенные и ставшие бесполезными вещи в своем доме, на улице, за городом, например в лесу. Для сравнения: при современных масштабах производства только полиэтилена, производимого за год, его вполне хватило бы, чтобы покрыть пленкой толщиной 0,05 мм территорию Франции, а если учесть накопленные за последние 5 лет отходы, то и всю Европу. Проблема усугубляется ещё и тем, что полиэтилен является устойчивым химическим соединением и способен выдерживать воздействие солнечного излучения и кислорода воздуха в совокупности с воздействием тепла и влаги в природных условиях в течение десятков лет без заметного химического разрушения. Поэтому, в последние годы актуальными стали новые идеи производства "экологически чистых" полимеров и изделий из них. Речь идет о полимерах и материалах из них, способных более или менее быстро разлагаться в природных условиях. Заметим при этом, что все биологические полимеры, то есть полимеры, синтезируемые растениями и живыми организмами, в той или иной степени подвержены разрушению. Здесь соблюдается принцип: что создает природа, то она способна разрушить.

Очевидно, что наилучшим решением проблемы экологически чистых полимерных материалов было бы использование природных полимеров, для разрушения которых самой природой выработаны эффективные механизмы. Такие полимеры в избытке находятся в растениях и в живых организмах. В первом случае это целлюлоза, полимер высокой молекулярной массы, из которого примерно на половину состоит древесина. Целлюлоза, попадая в окружающую среду, подвергаются химическому разрушению, а также разлагаются и используются в пищу различными микроорганизмами, например бактериями и грибками, являющимися неотъемлемыми компонентами "живой" почвы. Иными словами, она является биоразлагаемым веществом. Биоразрушение - это химическое расщепление, вызываемое биохимическими реакциями, в первую очередь катализируемыми ферментами, которые синтезируют микроорганизмы. Эти реакции могут проходить как в присутствии, так и в отсутствие кислорода воздуха. Но все же будем справедливы, эти природные полимеры не могут полностью заменить широкий ассортимент современных синтетических полимеров.

Ученые непрестанно ищут возможности расширить количество полимеров, синтезируемых живой природой. Следует подчеркнуть что, помимо экологической чистоты биополимеры обладают несомненными преимуществами перед синтетическими, поскольку получаются из "возобновляемого сырья" - растений и живых организмов, которые непрерывно воспроизводятся в естественной среде, в то время как синтетические полимеры получают из продуктов переработки нефти, а ее запасы на земле ограничены. Итак, становится очевидным, что с точки зрения экологии путь производства биополимеров в больших промышленных объемах будет наиболее перспективным в ближайшем будущем, по крайней мере, по двум важнейшим причинам. Первая причина связана с использованием возобновляемых ресурсов для синтеза промышленных полимеров, а вторая с их способностью к полному биологическому разрушению в природных условиях, которое не сопровождается выделением вредных веществ в окружающую среду.








Похожие:

Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconМуниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №9 с углубленным изучением отдельных предметов г. Павлово Заявка на участие в районной научно-практической конференции «Одиссея разума»
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №9
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconДоговор об оказании платных дополнительных образовательных услуг 20 г. Муниципальное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №10»
Муниципальное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №10»
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconМуниципальное образовательное учреждение «Моркинская средняя (полная) общеобразовательная школа №6» Моркинского района Республики Марий Эл Исследовательская работа
Муниципальное образовательное учреждение «Моркинская средняя (полная) общеобразовательная школа №6»
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconПаспорт школы Муниципальное образовательное учреждение «Чернолученская средняя общеобразовательная школа»
Муниципальное образовательное учреждение «Чернолученская средняя общеобразовательная школа», 1983 год
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconМуниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа г. Бирюча» «Моё здоровье в моих руках»
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа г. Бирюча»
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconЗаявка на участие в республиканской акции «Компьютер учителю» фио
Образовательное учреждение: муниципальное образовательное учреждение Русско-Шуганская средняя общеобразовательная школа Муслюмовского...
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconПолное название оу муниципальное образовательное учреждение "Зубово-Полянская средняя общеобразовательная школа №1"
Муниципальное образовательное учреждение "Зубово-Полянская средняя общеобразовательная школа №1"
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconЛукояновская средняя общеобразовательная школа №2
Полное наименование школы: Муниципальное образовательное учреждение Лукояновская средняя общеобразовательная школа №1
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconПротокол № от приказом № от Административный регламент предоставления муниципальной услуги «Представление информации о текущей успеваемости обучающегося в моу «Средняя общеобразовательная школа №72»
«Средняя общеобразовательная школа №72» Ленинского района г. Саратова (далее образовательное учреждение) при предоставлении муниципальной...
Негосударственное частное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа им. Н. И. Лобачевского» iconМуниципальное бюджетное образовательное учреждение Черновская средняя общеобразовательная школа (далее Учреждение)
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение Черновская средняя общеобразовательная школа (далее – Учреждение)
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов