Регистрация / Вход
Прислать материал

Утилизация бытового мусора методом криогенной заморозки. Дальнейшее его применение в медицине.

Сведения об участнике
ФИО
Вишнякова Екатерина Владимировна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Физика и астрономия
Раздел области наук
Физика конденсированных сред. Физическое материаловедение
Тема
Утилизация бытового мусора методом криогенной заморозки. Дальнейшее его применение в медицине.
Резюме
В погоне за прогрессом человечество не замечает, как медленно, но верно убивает нашу планету. Люди вырубают леса, уничтожают многие виды животных, засоряют планету. Мы загрязняем наши земли и моря, а потом отчаянно ищем пути исправить ситуацию, которую сами же и создали. Решение проблемы переработки и утилизации отходов в нынешней экологической ситуации приобретает первостепенное значение.
Ключевые слова
криогенная заморозка, жидкий азот, низкие температуры, бытовой мусор
Цели и задачи
Вопросу утилизации бытовых отходов посвящено немало книг, статей, диссертаций и прочих научных исследований. Ознакомившись со многими из них, можно убедиться, что способы решения проблемы есть, нужно только дать им хорошую исследовательскую базу. Меня заинтересовал способ криогенной заморозки. Его уже используют, что бы утилизировать резиновые шины. Но так как данный способ излишне затратный, то он не получил широкого применения. Цель же моего исследования - уменьшить материальные затраты при способе утилизации мусора методом криогенной заморозки с дальнейшим использованием продуктов утилизации в области медицины.
Введение

Промышленные и бытовые отходы не только засоряют окружающий мир, но и являются источником вредных химических, биологических и биохимических веществ, поступающих в окружающую природную среду, что создает угрозу здоровью и жизни населения планеты. Но сделать производство безотходным невозможно , как и невозможно сделать безотходными и потребление.

Запасы отходов продолжают накапливаться, ухудшая экологическую ситуацию планеты. 

Необходимо найти новые способы борьбы с отходами. И эти способы должны сильно отличаться от уже привычных нам сжигания, захоронения и вторичной переработки, так как данные способы переработки бытовых отходов обладают недостатками, основным из которых является образование высокотоксичных органических соединений. 

Методы и материалы

Твердые бытовые отходы в Российской Федерации, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по своим физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. 

Рассмотрим возможность утилизации с использованием низких температур неопасных групп отходов. Естественно, та часть из них, которая может быть использована в качестве вторичного сырья, должна быть именно так и использована. К таким группам относятся:

  • Стекло 
  • Стальные и алюминиевые банки переплавляются с целью получения соответствующего металла.
  • Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяют наряду с обычной целлюлозой для изготовления пульпы - ­ сырья для бумаги.
  • Пластик -­ переработка пластика в целом ­ более дорогой и сложный процесс.

Одним из главных достоинств метода криогенной заморозки являет то, что при утилизации продуктов отходов в этом случае образование вредных веществ минимально.

Криогенный метод с успехом применяют в пищевой промышленности последнее время. Применяют данный метод как для хранения мяса, птицы и рыбы, так и для шоковой заморозки ягод и овощей

Наибольшее  распространение  для  замораживания  штучных  продуктов получил  жидкий  азот,  обладающий  относительной  инертностью,  низкой  температурой и высокими термодинамическими  свойствами. Замораживание  пищевых  продуктов  жидким  азотом  в  настоящее время осуществляется способами погружения и орошения. Именно их я и буду рассматривать для процесса утилизации бытовых отходов.

Описание и обсуждение результатов

Предлагаемый процесс при утилизации бытовых отходов методом криогенного замораживания очень прост:

  1. необходимо  подвергнуть исходный продукт контакту с криогенным агентом (предлагается азот, как наиболее распространённый),
  2. Использование пресса, что бы измельчить продукт,
  3. Дальнейшее использование или окончательная утилизация. 

Способ  погружения  продукта  в  жидкий  азот  применяется  в  основном  для  замораживания  продуктов, имеющих  сферическую  форму ,  или  для  продуктов  других  форм,  предназначенных  для  дальнейшего дробления:  это  объясняется  возникновением  внутреннего  напряжения  в  продукте,  что  приводит  к образованию  трещин. 

 

С  целью  уменьшения  расхода  жидкого  азота  для  замораживания  используют  метод  орошения  азота на  продукт,  который  оказался  более  экономичным  по  сравнению  с  погружением.  Для  этой  цели используются  различного  вида  форсунки  с  большим  конусом  факела,  которые  могут  производить распыление  жидкого  азота  в  мелкодисперсное  состояние.  Способ  орошения  предусматривает использование  паров  азота  для  предварительного  охлаждения  продукта  и  выравнивания  температуры по  объему.

Стоимость  замораживания  азотным  методом  зависит  от  расхода азота.

Одним из главных достоинств метода криогенной заморозки являет то, что при утилизации продуктов отходов в этом случае образование вредных веществ минимально. Рассмотрев уже имеющиеся и распространённые способы утилизации бытового мусора, можно сделать вывод о том, что их дальнейшее использование больше вредит.

При использовании криогенной заморозки опасность загрязнения окружающей среды минимальна, так как при этом мусор не попадает в воду или почту, не выделяется вредных химических веществ, которые могут отравить воздух. 

Сейчас использование холода в медицине значительно расширилось. Уже никого не удивить трансплантацией органов. Для перевозки трансплантатов используются специальные контейнера с возможностью поддержания низкой температуры внутри. Для создания этой температуры используется в основной сухой лёд.При проведении некоторых операции тело пациента требуется охладить на несколько градусов по шкале Цельсия. Для этого применяют либо специальные охлаждающие одеяла, либо особые приборы для охлаждения крови.

Это только малая часть тех медицинских операций, где мы используем низкие температуры.

Так почему бы нам не сократить затраты материалов, на изготовления специального оборудования путем использования уже утилизированного методом криогенной заморозки мусора? Замороженный пластик можно использовать при изготовлении контейнеров для перевозки трансплантатов и хранения крови.  Резину можно использовать для изготовления грелок для холодных компрессов, металл можно применять для изготовления столов и ящиков для хранения в моргах. Совместное использование переработанного металла и сухого льда можнет сократить расход последнего при транспортировке трансплантатов и крови.

 

 

Используемые источники
1. Бобович, Б.Б. Девяткин, В.В. Переработка отходов производства и потребления / Б.Б. Бобович, В.В Девяткин . - М. : Интермет Инжиниринг, 2000. - 495 с.
2. Акимова, Т .А. Хаскин, Т .В. Экология: Учебник для вузов. ­ М.: ЮНИТИ, 1999г.
3. Утилизация твердых отходов / Цыганков, А.П. ; под ред. А.П. Цыганкова. ­ М.: Стройиздат , 1982г.
4. Алмаши,3., Шарай, Т. Быстрое замораживание пищевых продуктов / З. Алмаши, Т. Шарай. - М.: [б.и.], 1981.
5. Техническая информация компании «Ксирон-Холод» [Электронный ресурс] http://www.xiron.ru/content/view/31145/28/1/1/ (дата обращения 15.04.2016).
6. Криогенная техника в медицине [Электронный ресурс] http://tmg-din.ru/kriogennaya-texnika/kriogennaya-texnika-v-medicine-zdorov/ (дата обращения 18.04.2016)
Information about the project
Surname Name
Vishnyakova Ekaterina
Project title
Recycling of household waste by the method of cryogenic freezing. Its further use in medicine.
Summary of the project
In pursuit of progress we do not notice how slowly but surely killing our planet. People cut down the forest, destroying many species of animals, pollute the planet. We pollute our land and the sea, and then desperately looking for ways to remedy the situation, which we created. Solving the problem of waste management and recycling in the current environmental situation is very importance.
Keywords
cryogenic freezing, liquid nitrogen, low temperatures, household waste