Tài liệu Bài dự thi liên môn của học sinh - than ant- giải pháp hạn chế ô nhiễm môi trường

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LONG AN TRƯỜNG THPT CHUYÊN LONG AN ——– Cuộc thi Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học Địa chỉ: 213A Nguyễn Thái Bình, Phường 3, Tân An, Long An Điện thoại: 072.6251.060 Email: [email protected] Họ và tên: Đặng Minh Anh Bùi Thị Trà Nhung Ngô Ngọc Ngân Tuyền Năm học: 2013-2014 0 MỤC LỤC  Nội dung Trang 1. Tên tình huống…………………………………...............................2 2. Mục tiêu giải quyết tình huống…………………............................2 3. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan ……………....................2 đến việc giải quyết tình huống 4. Giải pháp giải quyết tình huống ……………………......................4 5. Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống…….........................5 6. Ý nghĩa của việc giải quyết tình huống……………........................11 1 1. Tên tình huống "THAN ANT- GIẢI PHÁP HẠN CHẾ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG" 2. Mục tiêu giải quyết tình huống  Đặt vấn đề: Như chúng ta được biết Việt Nam là một nước nông nghiệp,vì vậy các phế phẩm bỏ đi trong quá trình sản xuất nông nghiệp là vô cùng lớn, chi phí để xử lí những phế phẩm trên đã làm tốn kém cho ngân sách nhà nước một khoảng không hề nhỏ.Trong khi đó ,nhiều vùng nông thôn,vùng núi và vùng đảo nước ta đang phải đồi mặt với việc thiếu chất đốt. Đa số người dân lao động sử dụng chất đốt phổ biến là than tổ ong- một loại than độc hại với sức khỏe và môi trường. Vì vậy, chúng em đã đặt ra câu hỏi: - Làm thế nào có thể giải quyết được lượng phế thải nông nghiệp khổng lồ thải ra hằng năm một cách hiệu quả nhất? - Than tổ ong có thể được thay thế bằng một sản phẩm mới thân thiện hơn hay không? - Liệu có thể tạo ra được một loại chất đốt mới với giá thành rẻ và nguyên liệu đơn giản? - Rằng có thể tự sản xuất một loại chất đốt tại nhà chỉ trong một thời gian ngắn, giúp tiết kiệm nhiều chi phí?  Mục tiêu giải quyết: Vận dụng một số kiến thức liên môn để sản xuất một loại chất đốt mà nguyên liệu tận dụng từ các chất phế thải giúp thay thế than tổ ong, hạn chế khí thải độc hại như CO, SO2, CH4,.., đảm bảo sức khỏe con người và giảm bớt ô nhiễm môi trường. 3. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống -Theo thống kê, để thu hoạch được một tấn quả chuối, người ta phải bỏ đi 10 tấn rác thải gồm vỏ, lá và thân cây. Với diện tích chiếm 19% tổng diện tích cây ăn trái của Việt Nam hàng năm, cho sản lượng khoảng 1,4 triệu tấn. Chúng em biết rằng lá chuối có thể đem gói bánh, thân chuối sử dụng làm thức ăn gia súc, quả hay bắp chuối làm thực phẩm cho con người, vậy nên không có lí do gì mà chúng ta lại không tận dụng luôn cả phần còn lại của cây chuối- vỏ chuối. 2 - Ước tính hàng năm nước ta có khoảng gần 2 triệu tấn trấu được thải ra từ các cơ sở xay xát, lượng trấu thải ra môi trường lớn, gây ô nhiễm và lãng phí nguồn nguyên liệu tự nhiên. Nhiều nhà máy, xí nghiệp mà chủ yếu ở phía Nam đang phải đối mặt với việc xử lý lượng phế thải khổng lồ trên. Vì vậy, sử dụng trấu để sản xuất thành than là giải pháp vừa kinh tế, vừa góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. - Dừa được trồng phổ biến ở Việt Nam. Vỏ dừa nhiều nơi thải bỏ nhưng là loại nguyên liệu được nghiên cứu sử dụng với rất nhiều cách khác nhau trên thế giới, phổ biến là dùng làm chất đốt, xơ dừa làm nệm, tấm lót; mụn dừa dùng trong nông nghiệp làm giá thể, phân bón… - Kết hợp với một số chất phế thải khác như xơ mía, mùn cưa ta có thể làm ra một loại chất đốt mới vừa thay thế cho than tổ ong vừa tiết kiệm được nhiều chi phí sinh hoạt, sản xuất. Để có thể sản xuất thành công một loại chất đốt mới thân thiện với môi trường cần áp dụng vào nhiều môn học khác nhau: - Về Toán học: + Tính toán thời gian cháy của than. + Đo đếm, xác định tỉ lệ, tính toán khối lượng nguyên vật liệu cho phù hợp. - Về Vật lí: + Tính được thời gian, nhiệt lượng có ích và nhiệt lượng hao phí của than để từ đó điều chỉnh nguyên liệu cho hợp lí. + Tính được lực nén của máy ép để có thể ép viên bánh than được chặt, có hình dạng như ý muốn, không bị vỡ hay rời rạc. + Tính kích thước, số lượng của lỗ thông khí. - Về Hóa học: + Xảy ra phản ứng cháy của chất hữu cơ, cho ra sản phẩm là CO2 và H2O. Từ đó tính được lượng CO2 thải ra, giúp kiểm soát khí thải. + Giải thích được tại sao bánh than cần có lỗ thông khí khi sản xuất. - Về Sinh học: Biết được tính chất, khả năng ứng dụng của vỏ chuối, xơ dừa và xơ mía. - Về Công nghệ: + Ứng dụng một phần của quy trình sản xuất than tổ ong. + Các bước sơ chế nguyên liệu (cắt, giã, nghiền,...). 4. Giải pháp giải quyết tình huống Trên cơ sở các nghiên cứu tổng quan đã được nêu ở mục 3 thì giải pháp chủ yếu để giải quyết tình huống là căn cứ vào các cơ sở khoa học đã được nghiên cứu ở các môn khác nhau mà chúng ta tiến hành sản xuất một loại 3 chất đốt mới để có thể thay thế cho than tổ ong, góp phần hạn chế gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe người dân. Trong quá trình tìm hiểu từ nhiều nguồn thông tin, chúng em biết được một số tính chất của các nguyên liệu để phù hợp với việc làm than: + Vỏ chuối: có khả năng kết dính cao, có khả năng loại bỏ được kim loại nặng vừa phù hợp để làm chất đốt. + Xơ dừa, xơ mía: tăng hiệu suất cháy,giúp than có độ bền cơ học nhất định. + Vỏ trấu, mùn cưa: có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có hơn 75% là chất xơ, giúp kéo dài thời gian cháy, bắt lửa nhanh và giữ lửa trong thời gian dài. Những nguyên liệu này đều là chất bỏ đi nên rất đơn giản, dễ tìm, dễ thu mua và vận chuyển. Dưới đây là bảng dự kiến nguyên liệu trong quá trình làm thử một mẫu than than ANT: STT 1 2 3 4 Nguyên liệu Vỏ chuối Xơ dừa Vỏ trấu Xơ mía Khối lượng 500g 300g 40g 20g 5 Mùn cưa 200g 6 Nước 800ml 5.Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống Ta tiến hành quá trình sản xuất như sau: - Chuẩn bị nguyên liệu:  Vỏ chuối (có thể thu được khi ăn chuối ,thu gom ở những chỗ bán thức ăn về chuối hoặc thu mua với giá rẻ từ nhà máy sản xuất chuối sấy, bánh kẹo,...).  Xơ dừa (mua ngoài chợ hoặc tận dụng xơ dừa bỏ làm phân bón).  Xơ mía (thu gom từ các xe bán nước mía hoặc nhà máy đường) .  Trấu (thu mua từ các nhà máy xay xát, giá thành rẻ).  Mùn cưa ( thu mua từ các cơ sở sản xuất gỗ). 4  Nước. - Dụng cụ:  Sản xuất theo quy mô lớn: Máy ép viên, khuôn sản xuất than tổ ong, máy cắt, máy xay.  Sản xuất theo hộ gia đình: chày, cối, khuôn, dao, kéo, dụng cụ đục lỗ, cân loại nhỏ để xác định khối lượng nguyên liệu. Dưới đây là mô hình khuôn làm than mà chúng em thử nghiệm: Khuôn sản xuất than tại nhà (dự kiến) - Cách tiến hành: (làm tại nhà): + Bước 1: Thu gom vỏ chuối, xơ dừa, xơ mía và mùn cưa. Sau đó sơ chế bằng biện pháp cơ học: tách, cắt nhỏ, nghiền. Xơ dừa có thể được lấy bằng cách: tách vỏ, xé, xay nhuyễn. Xơ mía tách ra , cắt nhuyễn. 5 Xơ dừa chế) Vỏ trấu Vỏ chuối Xơ mía (trước sơ Xơ mía (sau sơ chế) Mùn cưa + Bước 2: Đem vỏ chuối, xơ dừa, xơ mía và vỏ trấu trên giã nhỏ và trộn đều với nước. 6 Chuối sau khi giã Trộn hỗn hợp nguyên liệu Trộn đều hỗn hợp với nước + Bước 3: Hỗn hợp sau khi giã cho vào khuôn hoặc đem ép viên thành khối (dùng tay ép; cho vào khuôn ép hoặc sử dụng máy ép viên). Kích thước dự kiến của than: đường kính khoảng 12cm, cao 10cm, nặng 1000g. Than có thể dính kết là do vỏ chuối có khả năng kết nối rất tốt với các loại thành phần khác và có những đặc tính giống như keo dán. 7 + Bước 4: Đục lỗ than để tăng diện tích tiếp xúc với không khí. Số lượng: 7 lỗ, đường kính 1,4cm. + Bước 5: Đem các viên bánh đi phơi dưới ánh nắng mặt trời cho thật khô (khoảng 2- 3 ngày nắng). 8 + Bước 6: Hoàn thành sản phẩm, sử dụng như than tổ ong (thời gian cháy: 60 phút) Bảng định mức vật tư và chiết tính giá thành STT Tên nguyên liệu, công việc Đơn giá 1 Xơ dừa (đã xay nhuyễn) 720đ/kg 2 Mùn cưa 625đ/kg 9 Định mức 3kg (10 viên than) 2kg (10 viên than) Thành tiền 2160đ 1250đ 3 Vỏ chuối, xơ mía (thu gom) 4 Vỏ trấu 5 Công lao động 0đ 150đ/kg 0,4kg (10 viên than) 600đ 105.000đ/ngà y 30 viên/ngày 35.000đ Tổng cộng: 390.010đ/10viên (khoảng 3.900đ/viên). Sản phẩm giúp giải quyết lượng rác thải lớn như vỏ chuối, xơ mía; hạn chế ô nhiễm môi trường do không sử dụng bùn đất làm nguyên liệu như than tổ ong; có thể đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người; phù hợp cho cuộc sống mưu sinh buôn bán thức ăn nhỏ, dân tộc vùng sâu, vùng xa, là chất đốt giúp nấu ăn, đun nóng, hay sưởi ấm vào những tiết trời đông, thay thế than tổ ong và góp phần tiết kiệm ngân sách xã hội. 6. Ý nghĩa của việc giải quyết tình huống - Việc sản xuất than từ các chất phế thải không chỉ tạo ra được chất đốt, giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mở ra triển vọng giải quyết tình trạng khan hiếm chất đốt ở vùng nông thôn, giảm nạn phá rừng, thay thế các loại nhiên liệu ga, dầu lửa, mang lại hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất. - Loại chất đốt này có thể thay thế cho than tổ ong vừa độc hại đối với môi trường, vừa ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người như viêm phế quản mãn tính, làm hạn chế không khí do hẹp đường thở, xơ hóa ống tiểu, ung thư đường hô hấp, ung thư phổi, ung thư đường tiêu hóa.... Bên cạnh đó, như ta đã biết trong những năm qua các nhà sáng chế đã tìm cách sáng chế ra nhiều kiểu bếp mới như bếp ga, bếp điện, bếp từ,... cũng như các loại nhiên liệu mới song nó lại khá đắt so với thu nhập của những người dân thường Việt Nam ta- những 10 người dân sáng tối mưu sinh bằng chiếc xe hủ tiếu gõ, những người sống ở vùng sâu, vùng xa mà hoàn cảnh kinh tế lại khó khăn,.... Do tận dụng tối đa những thứ có sẵn, được coi như bỏ đi, chúng ta hoàn toàn có thể tạo một chất đốt mới thân thiện môi trường, giúp người dân nghèo giảm chi phí dành cho việc nấu nướng, thắp sáng, tiết kiệm ngân sách xã hội,... Ngoài ra, nhờ sự tích hợp giữa các môn học, giúp tiết kiệm nguyên liệu, thời gian và có thể cho hiệu quả sử dụng cao. Trên đây chỉ là thông tin, ý tưởng và chút hiểu biết về một số môn học của chúng em. Mong rằng loại chất đốt này sẽ được sản xuất và sử dụng thành công trong thực tiễn. Tuy còn nhiều hạn chế nhưng mong mọi người thông cảm và cho chúng em lời khuyên chân thành. Chúng em xin cảm ơn. Tân An, ngày 7 tháng 2 năm 2014. 11