Место ли пластику в косметике?

Актуальность

С каждым годом загрязнение водоёмов микропластиком увеличивается, что вредит экосистеме. Мировые производители косметических средств ещё не смогли найти альтернативу синтетическим полимерам, поэтому их вред остаётся существенной проблемой для экологии. Работа направлена на изучение микропластика в уходовых средствах во избежание его наличия в составе с целью сберечь природу от экологически вредных веществ.

Цель

Проверить косметические средства на наличие полимерных частиц и сопоставить с указанным составом на этикетке, а также подобрать им альтернативу.

Задачи

1. Узнать, с какой целью используется микропластик в косметических средствах.
2. Изучить, какие полимеры встречаются в косметике, и рассмотреть их функциональность.
3. Проверить ряд самых продаваемых скрабов на наличие синтетических полимеров.
4. Найти альтернативу полимерным частицам, используемым в скрабах в качестве абразивов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Посуда
• Воронка Шотта
• Колба Бюнзена
• Мерные стаканы
• Мерные колбы
• Чашки Петри
• Шпатели
• Стеклянная палочка
• Аналитические весы
• Водоструйный насос
• Шланг
• Горелка
• Электромагнитная мешалка
• Сушильный шкаф

Описание

1.1 Определение происхождения частиц

Этапы работы

1. В мерных колбах растворили образцы средств (масса образца одного средства = =35 г) в 150 миллилитрах ацетона (Приложение, рис. 1–4).
2. При помощи электромагнитной мешалки на скорости 200 оборотов в минуту тщательно перемешали растворы до однородности.
3. Предварительно подготовили установку для фильтрования, состоящую из колбы Бюнзена, воронки Шотта и водоструйного насоса (Приложение, рис. 5).
4. Включили водоструйный насос, присоединили через шланг к колбе и наполнили воронку образцом средства 1. Под действием вакуума полученная суспензия в растворе удалялась в колбу, а осадок из абразивных частиц оставался на фильтре (Приложение, рис. 6).
5. По мере прохождения раствора через фильтр постепенно промыли осадок ацетоном.
6. Когда капли из фильтра перестали идти в колбу, выключили насос и остановили процесс фильтрования.
7. Фильтровальную бумагу с выделившимся осадком поместили в сушильный шкаф при 30 градусах Цельсия.
8.  Аналогичную работу проделали с образцами средств 2, 3, 4.

После получения высушенных частиц была произведена проба пламенем. Проба в пламени позволила определить, являются ли твёрдые частицы синтетическими полимерами, а именно – полиэтиленом/полипропиленом.

Для точного определения изучили поведение полимеров в пламени.

1.2 Поиск альтернатив синтетическим полимерам в скрабах

Во избежание негативного влияния на природу были использованы натуральные и экологически безопасные частицы в качестве абразива скрабов. Нами были взяты 6 образцов природных биоразлагаемых частиц:

1. частицы косточек граната;
2. частицы миндаля;
3. частицы скорлупы яйца;
4. частицы скорлупы миндаля;
5. частицы косточек абрикоса;
6. частицы скорлупы грецкого ореха.

Глицерин является основным компонентом всех скрабов, поэтому частицы проверили на взаимодействие с глицерином.

Этапы работы

1. Каждый образец поместили в сосуды с 15 миллилитрами глицерина.
2. Спустя 60 минут проверили частицы на набухание в глицерине.

2. Обсуждение полученных результатов

2.1 Фильтрование и проба пламенем

Для определения происхождения частиц сначала было произведено фильтрование под вакуумом. При этом были получены следующие результаты.

1. Выделившийся осадок при фильтровании средства 1 – предположительно полиэтилен и уголь.
2. Средство 2 не растворилось, при этом образовалась нерастворимая плёнка вокруг суспензии.
3. Выделившийся осадок при фильтровании средства 3.
4. Выделившийся осадок при фильтровании средства 4.

Далее отфильтрованные и высушенные частицы подверглись пробе пламенем. Результаты позволили предположить следующее.

1. При горении осадок 1 плавился, затем горел синим пламенем. Запах сладковатый. Образовались тягучие капли. Из полученных данных горения частиц сделан вывод, что абразивы в скрабе 1 – полиэтиленовые частицы.
2. При горении осадка 3 образовался пепел. Ярко-оранжевый цвет пламени. Запах отсутствовал. Из полученных данных горения частиц сделан вывод, что абразивы в скрабе 3 не являются синтетическими полимерами.
3. При горении осадка 4 образовался пепел. Синий цвет пламени. Запах отсутствовал.  Из полученных данных горения частиц сделан вывод, что абразивы в скрабе 4 не являются синтетическими полимерами.

2.2 Взаимодействие натуральных компонентов с глицерином

Спустя час нахождения натуральных материалов в глицерине были получены следующие результаты.

1. Частицы косточек граната при взаимодействии с глицерином не набухают. Следовательно, частицы подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах.
2. Частицы миндаля при взаимодействии с глицерином набухают. Следовательно, частицы не подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах.
3. Частицы скорлупы яйца при взаимодействии с глицерином не набухают. Следовательно, частицы подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах. 
4. Частицы скорлупы миндаля при взаимодействии с глицерином не набухают. Следовательно, частицы подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах. 
5. Частицы косточек абрикоса при взаимодействии с глицерином не набухают. Следовательно, частицы подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах.
6. Частицы скорлупы грецкого ореха при взаимодействии с глицерином не набухают. Следовательно, частицы подходят для альтернативы синтетическим полимерам в скрабах. 

Результаты работы/выводы

Были изучены вред микропластика на экологию и функциональность полимеров, используемых в косметических средствах.

В ходе лабораторной работы ряд косметических средств были проверены на наличие полимеров. Состав на этикетке соответствовал настоящему, поэтому отказ потребителей от покупок средств с указанным в составе полимером является одним из эффективных способов борьбы с микропластиком в косметических средствах.

Также в работе были подобраны альтернативные варианты абразива для скрабов, которые являются биоразлагаемыми, натуральными и экологически безопасными компонентами. При рассмотрении натуральных заменителей скрабирующих веществ 5 образцов частиц из 6 не взаимодействовали с глицерином, поэтому в ходе работы были найдены 5 экологически безопасных альтернатив полимерным частицам.

Исследование показывает, что производителям необходимо заменять синтетические полимеры в средствах личной гигиены, чтобы предотвратить загрязнение водоёмов микропластиком, а потребителям необходимо покупать средства без полимеров в составе.

Перспективы использования результатов работы

Планируется проверка полученных альтернатив на эффективность абразивных свойств и взаимодействие с кожей человека, а также выработка своего скрабирующего средства на основе экологически безопасных компонентов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ГБОУ Школа № 1420; РТУ МИРЭА

Награды/достижения

1. Конференция «Курчатовский проект — от знаний к практике, от практики к результату» – призёр;
2. Конференция «Старт в медицину» – призёр;
3. Многопрофильный межрайонный конкурс проектных и исследовательских работ «Циолковский-2022. Обучая будущему» – диплом призёра II степени

Мнение автора

«Моя работа является полезной, так как в ходе исследования производителям уходовых средств предлагается безопасная и выгодная альтернатива частицам из пластика для защиты природы от загрязнений; городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» позволяет ученикам уже в школе развивать свои навыки в сфере, в которой они будут работать. Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» позволила найти среди обучающихся школ талантливых и умных детей, идеи и проекты которых являются актуальными для современного мира»