Проекты

Сортировка пластика

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника, Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1542
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Проблема загрязнения окружающей среды стала одной из самых важных проблем современного мира. Усилия по сокращению загрязнения пластиковыми отходами прикладываются в различных регионах и включают в себя попытки снизить потребление пластмасс и поощрение их переработки. Разные типы пластмасс имеют сходные свойства, их очень сложно разделять для переработки, а без сортировки переработка невозможна.

Цель

Создание макета трёхэтапной сортировки пластмасс следующих типов: полипропилен (PP), полистирол (PS) и ABS-пластика.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • 3D-принтер
  • Станок лазерной резки
  • Шаговые двигатели
  • Индикатор
  • Микроконтроллер
  • Среда разработки CorelDraw
  • Среда разработки Fushion360
  • Среда разработки Arduino IDE

Описание

Автором была создана модель, наглядно иллюстрирующая концепцию трёхэтапной сортировки пластмасс бытовых отходов.

Первый этап сортировки основан на гравитационном методе. Смесь трёх пластиков (PP – полипропилен, PS – полистирол и ABS пластики) загружают в высокий бак с водой. Каждый тип пластика имеет разную плотность. Поэтому частицы полипропилена всплывают на поверхность, а полистирола и ABS – опускаются на дно бака.

Второй этап сортировки заключается в сушке и электризации частиц PS и ABS пластмасс. Поскольку с первого этапа сортировки PS и ABS откачиваются вместе с водой, то необходимо выполнить их сушку. Далее в барабане происходит электризация за счёт вращения ротора и трения частиц друг об друга. При этом ABS теряет электроны и приобретает положительный заряд, а PS, наоборот, получает электроны и приобретает отрицательный заряд. После завершения электризации выполняется разгрузка барабана.

На третьем этапе происходит разделение частиц в электростатическом поле. Сразу после разгрузки барабана частицы попадают в электрическое поле между пластинами (электродами). На пластины подаётся высокое напряжение: одна имеет положительный заряд, другая – отрицательный. Частицы движутся под действием силы тяжести, а электрическое поле отклоняет положительно заряженные частицы ABS в сторону отрицательного электрода, в результате чего частицы падают и оказываются в сборочном контейнере для ABS. Аналогично отрицательно заряженные частицы PS электрическое поле отклоняет в сторону положительно заряженного электрода.

Результаты работы/выводы

В результате проделанной работы была создана автоматизированная модель, наглядно иллюстрирующая процесс сортировки полипропилена, полистирола и пластика ABS.

Все механизмы просты, а также в концепции отсутствуют энергоёмкие этапы, что поможет значительно снизить потребление электроэнергии и сократить до минимума расходы на материалы для сборки устройства.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе концепция может применяться на предприятиях разного масштаба, макет может быть использован в образовательных целях.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ «МИСиС»

Награды / достижения

74-е Дни науки НИТУ «МИСиС» – победитель.