Gymnázium Jozefa Gregora Tajovského, Tajovského 25, Banská Bystrica Papier z chemického hľadiska Michal Biensky Juraj Havlík Martin Kender Juraj Laban

Prepis

1 Gymnázium Jozefa Gregora Tajovského, Tajovského 25, Banská Bystrica Papier z chemického hľadiska Michal Biensky Juraj Havlík Martin Kender Juraj Labant Ján Vyšný 2010

2 Obsah Úvod Teoretické východiská Výroba papiera z buničiny Výroba buničiny Chemikálie použité pri výrobe buničiny Druhy celulóziek Proces recyklácie papiera Výroba recyklovaného papiera Recyklačné štatistiky papiera Starnutie papiera Príčiny poškodenia dokumentov Ochrana papiera pred starnutím Papier v chemickej praxi ph papier Indikačné papiere Laboratórne filtre Papierová chromatografia Praktická časť Cieľ práce Metodika výskumu Charakteristika pozorovaného súboru Metodika postupu Prípravná fáza pokusu zameraného na dokázanie cieľov č.1 a Realizačná fáza pokusu zameraného na dokázanie cieľov č.1 a Dotazník zameraný na dokázanie cieľa č Rozbor otázok položených v dotazníku Analýza výsledkov analýza výsledkov pokusu zameraného na dokázanie cieľov č. 1 a Fyzikálno-chemické vlastnosti Analýza výsledkov dotazníka zameraného na dokázanie cieľa č Otázka č. 1: MÁŠ RÁD PRÍRODNÉ VEDY? Otázka č. 2: BÝVAJÚ VAŠE HODINY OBOHATENÉ EXPERIMENTAMI? AK ÁNO, UVEĎTE AKÝMI! Otázka č. 3: PÁČILO BY SA TI VYROBIŤ PAPIER NA VYUČOVANÍ TECHNICKEJ VÝCHOVY? Otázka č. 4 : ČO ROZUMIEŠ POD POJMOM RECYKLÁCIA PAPIERA? POPÍŠ! Otázka č. 5 : POZNÁŠ NEJAKÚ PAPIEREŇ BLÍZKO BANSKEJ BYSTRICE?... 22

3 2.3.3 Interpretácia a zhodnotenie výsledkov Výsledky a ich využitie pre prax Záver Resumé Zoznam použitej literatúry Prílohy... 28

4 ÚVOD Ľudstvo malo oddávna potrebu zaznamenávať informácie. Najprv na to ľudia používali papyrus, neskôr pergamen až múdri ľudia v Číne vymysleli papier. Tento vynález spôsobil informačnú revolúciu, ktorá naplno vypukla kníhtlačou a neskôr vyvrcholila v dnešnej dobe. Táto neoddeliteľná súčasť našich životov nás málokoho prinúti zamyslieť sa nad otázkou z čoho a ako je vyrobený. Nás však tieto otázky zaujali a aj preto sme sa rozhodli skúmať papier z chemického hľadiska. Takisto nás zaujala možnosť premeny pevného dreva na ľahký ohybný papier, vlastnosťami tak odlišnými od dreva. Našim cieľom bolo spracovať tieto poznatky tak, aby aj laická verejnosť bola oboznámená s procesom výroby a potrebou recyklovania papiera. Našim ďalším cieľom bolo s týmito poznatkami zoznámiť aj žiakov na ZŠ, resp. zistiť ich informovanosť v tomto odvetví. Naša práca je rozdelená na dve hlavné kapitoly. V teoretických východiskách práce sa zameriavame postupne na výrobu, recykláciu, neskôr na starnutie a nakoniec aj na využite papiera v chemickej praxi. V praktickej časti práce skúmame najmä možnosť domácej výroby papiera, vplyv kyslého a zásaditého prostredia na nami vyrobený papier a v neposlednom rade aj na možnosť uplatnenia tohto pokusu vo vyučovacom procese žiakov základných škôl. 1

5 1 TEORETICKÉ VÝCHODISKÁ 1.1 Výroba papiera z buničiny Výroba buničiny Papier je v podstate list buničiny s celým radom pridaných chemikálií, ktoré ovplyvňujú jeho vlastnosti a kvalitu. Okrem buničiny a chemikálií vyžaduje výroba celulózy a papiera veľké množstvo prevádzkovej vody a energie vo forme pary a elektriny. V dôsledku toho predstavujú emisie uvoľňované do vody a vzduchu a spotreba energie hlavné environmentálne problémy, ktoré sa spájajú s výrobou celulózy a papiera. Výroba buničiny je zložitý chemický a fyzikálno-chemický proces, pri ktorom účinkom chemikálií dochádza k oddeleniu drevných buniek, ktorých základnou zložkou je prírodný lineárny polysacharid celulóza. Chemický proces prebieha vo varákoch počas niekoľkých hodín. Medzivláknité spojivo buničiny možno rozpustiť parením dreva pri tlaku 6 barov. V priebehu parenia sa z dreva uvoľňujú organické kyseliny, ktoré zapríčiňujú jeho rozklad a drevoviny sa sfarbuje do hneda. Obrusovaním sa získa vláknitá hmota s dlhými a pružnými vláknami buničina. Na očistenie a následne použitie bučiny pre konkrétne potreby sa používa viac postupov, z ktorých hlavné sú tieto tri : sulfitovanie, sulfátovanie, nátronová výroba. U nás sa v súčasnosti najviac používa výroba buničiny sulfitovým spôsobom, ktorá sa v budúcnosti nahradí sulfátovou výrobou buničiny, pretože sa bude používať viac drevo listnatých stromov. Sulfitovanie alebo kyslý proces je varenie drviny pri ktorej dôjde k sulfonácii lignínu, ktorý sa stáva rozpustný vo vode. Na výrobu sulfitovanej buničiny sa používa najmä drevo ihličnatých stromov vyrába sa aj z tvrdého dreva, hlavne zo smreka a jedle. Chemické látky pomocné pri výrobe sú pyrit, vápenec, vápno a chlór. Pri výrobe sa spotrebuje značné množstvo vody. Chemické spracovanie procesu sulfitovej výroby sa uskutočňujú vo varných nádobách - tlakových kotloch. Uvarená hmota sa perie vo vode, mechanicky sa prečistí od nerozpustených zvyškov a nerozvareného dreva. Vznikne žltkavá až hnedá hmota, ktorá sa pre potreby papierenského priemyslu ďalej bieli chlórom. Ako polotovar sa dodáva 2

6 alebo v "kvapalnej" forme, alebo častejšie vo forme roliek a hárkov z vysušenej hmoty. Dalším spôsobom je sulfátovani. Touto metódou je možné spracovať nie len drevo, ale aj iné rastliny s dostatočným objemom polysacharidu celulóza. Bunkové steny rastlín sa rozpustia varením vo vode s prídavkom 7-10 % alkálií. Aktívnou látkou je hydroxid sodný s prídavkom sulfidu sodného. Sulfátová celulóza má lepšie vizuálne i mechanické vlastnosti, ako sulfitová celulóza. Nedostatkom tohto spôsobu výroby je zamorenie okolitého ovzdušia nepríjemným zápachom. Nátronová výroba buničiny je najjednoduchší spôsob buničiny, ktorá však je sfarbená hnedasto, preto má obmedzené použitie. Účinnou látkou pri varení štiepok je hydroxid sodný Chemikálie použité pri výrobe buničiny Pri výrobe buničiny (a papiera) sa používa značné množstvo chemikálií. Chemikálie sa používajú na varenie, bielenie, úpravu vody, ako plnivo, farbivo, glejidlo, ako odpeňovače, v náteroch papiera atď. Hlavnými surovinami sú NaOH, Na 2 SO 4 a vápno. Problémom je ich neutralizácia a zneškodňovanie, pretože významne poškodzujú životné prostredie. Ďalším nezanedbateľným faktorom je aj zápach, produkovaný papierenským komplexom, o čom sa mohol presvedčiť každý, kto prechádzal popri celulózke napr. v Ružomberku. Výroba buničiny a papiera je proces mimoriadne náročný na spotrebu vody. Budovanie celulózo-papierenského priemyslu je založené na dostatku drevnej suroviny (postačuje nízka kvalitatívna trieda a odpad) a na druhotnej surovine - zberovom papieri. Výhodou tohto odvetvia z pohľadu lesného hospodárstva je schopnosť spracovať drevo poškodené, nevhodné na iné spracovanie. Celulózo-papierenský priemysel pri výrobe buničiny zhodnotí drevnú hmotu 4-8 násobne. Vyrobená buničina (bielená alebo nebielená) sa môže priamo potrubím prečerpávať do papierne, ak príslušný závod pozostáva z celulózky a papierne. V opačnom prípade sa buničina vysušuje, výsledkom sú hárky balené do 200 kg balíkov a ukladané do paliet. Takto upravená buničina sa expeduje na spracovanie do vzdialených papierní. Papierenský stroj vyrobí papier vo forme veľkých niekoľkotonových kotúčov tzv. tambor, ktoré sa v procese spracovania papiera pozdĺžne režú na kotúče požadovanej šírky a dĺžky na prevíjacích strojoch. Vzniknuté kotúče sa balia a expedujú alebo nasleduje ich sekanie na hárky, ktoré sú balené a paletizované. V procese spracovania papiera je 3

7 nevyhnutné vytvoriť spoľahlivý systém kontroly kvality produkcie zabezpečujúci zníženie nekvalitnej produkcie. Vzhľadom na široký sortiment vyrábaného papiera, rozdielne postupy zušľachťovania, rozmanitosť rozmerov hárkov a spôsob balenia vzniká pri spracovaní papiera niekoľko sto rôznych tovarov. Takéto procesy sú nemysliteľné bez logistického systému, ktorý zabezpečí podrobnú evidenciu každého stupňa výrobného procesu a premyslenú archiváciu s možnosťou spätnej kontroly od expedičného skladu po vstupné suroviny. Súčasťou technologických zariadení úpravne papiera sú preto okrem prevíjacích, sekacích a baliacich strojov aj automatizované manipulačné prostriedky, ako napr. vákuové žeriavy, transportné pásy, inteligentné transportné vozíky, regálové zakladače, nakládkové rampy a pod Druhy celulóziek Neintegrované celulózky (trhová buničina) vyrábajú iba buničinu, ktorá sa potom predáva na otvorenom trhu. Neintegrované papierne vyrábajú papier spracúvaním zakúpenej buničiny. V integrovaných celulózkach a papierňach sa buničina a papier vyrábajú na tom istom mieste. Sulfátové celulózky pracujú integrovaným, aj neintegrovaným spôsobom, zatiaľ čo sulfitové celulózky sú zvyčajne integrované s výrobou papiera. Mechanická výroba buničiny a spracovanie recyklovanej buničiny tvoria zvyčajne integrovanú súčasť výroby papiera, ale v niekoľkých ojedinelých prípadoch sa stali samostatnou aktivitou. 1.2 Proces recyklácie papiera Výroba recyklovaného papiera Proces recyklácie papiera v podstate zahŕňa všeobecný recyklačný proces zbierania recyklovaného odpadu, jeho triedenie podľa druhov, následné spracovanie na prvotné materiály a výroba nových produktov použitím recyklovaných prvotných surovín. Napriek tomu sú tu isté odlišnosti v porovnaní s procesmi recyklácie iných odpadov. Tri druhy papiera môžu byť použité ako základné produkty na výrobu recyklovaného papiera: mill broke,,pre-consumer waste,,post-consumer waste. 4

8 ,,Mill broke zahŕňa papierové útržky a ďalší nepoužiteľný odpad priamo z výroby papiera.,,pre-consumer waste zahŕňa papier, ktorý je znehodnotený (napr. rozličné balenia) ešte predtým, ako ide produkt do obehu. Post-consumer waste zahŕňa papier, ktorý je znehodnotený po použití (napr. použité noviny). Aby mohol byť zahájený recyklačný proces, znehodnotený papier musí prejsť triedení, ako napr. novinová tlač, počítačový papier, časopisový papier atď. Rozličné druhy papiera sú spracovávaného odlišne počas recyklačného procesu, aby mohli vzniknúť rôzne druhy recyklovaných papierových produktov. Napríklad leštiaci (finer) papier obsahujúci viacfarebný atrament by potreboval doplňujúci proces. Táto snaha je vynaložená aj preto, aby bol znehodnotený papier oslobodený od kolíkov, špendlíkov, štipcov a pod. Počas tohto štádia recyklačného procesu papiera je roztriedený papier zvyčajne namáčaný do obrovských fermentorov, ktoré obsahujú vodu a chemikálie. Papier je následne roztrhaný na drobné kúsky. Zohrievanie papierovej zmesi taktiež prispeje k rozpadu na papierové vlákna. Zmes má kašovitý charakter a je známa ako,,pulp. Tretie štádium recyklačného procesu papiera je známe ako preosievanie a čistenie. Pulp prechádza cez mriežky s dierami rozličných tvarov a veľkostí, aby sa odstránili všetky nečistoty v podobe zvyškov plastov a lepidla. Ako dodatočný proces,,,pulp môže prechádzať cez odstredivé cylindre. Ťažšie nečistoty sa hromadia na okrajoch, ľahšie v strede cylindra. Následne sú odstránené. Ďalšie štádium recyklačného procesu zahŕňa odfarbovanie odstraňovanie farbív z papierových vlákien znehodnoteného papiera. Lepkavé materiály ako zvyšky lepidla a rozličné adhezíva sú tiež odstraňované pri tomto štádiu. Odfarbovanie je docielené kombináciou mechanických (napr. trhanie) a chemických procesov (chemické prímesi). Malé čiastočky farbív sú zmývané vodou, zatiaľ čo väčšie spoločne s lepkavými materiálmi sú odstraňované vzduchovými bublinami v procese, ktorý je známy ako flotácia. Pred flotáciou je papierový pulp prenesený to flotačnej komory, kam je vstreknutý vzduch, mydlo a iné chemikálie. Tieto prísady spôsobia, že sa farbivá a lepkavé zvyšky oddelia od,,pulp -u a spolu so vzduchovými bublinami vyplávajú na povrch zmesi. Zafarbené vzdušné bubliny vytvoria súvislú penu, ktorá je následne odstránená, zanechávajúc za sebou čistý,,pulp. Počas zjemňovania je,,pulp šľahaný, aby papierové vlákna nabrali na objeme, resp. napučali. Taktiež sú separované jednotlivé vlákna, aby bol umožnený ďalší postup. Ak je 5

9 obnovený papier stále zafarbený, chemikálie na odstraňovanie farbív sú pridané, aby odstránili zvyšné farbivá. Z tohto procesu získavame hnedý papier. Pokiaľ sa jedná o biely papier, ktorý bude výstup procesu, je nutné ešte pridať bieliace chemikálie ako peroxid vodíka, oxid chloričitý alebo kyslík. Jednotlivé chemické prísady docielia bielosť a svetlosť. V poslednom štádiu recyklačného procesu papiera je vyčistený,,pulp pripravený na výrobu recyklovaného papiera. Recyklované vlákna môžu byť použité samostatne alebo miešané s novými drevnými vláknami, aby získali extra silu a hladkosť.,,pulp je zmiešaný s vodou a chemikáliami tak, aby zmes obsahovala 99,5% vody. Táto vodnatá zmes potom prechádza do zariadenia, v ktorom je nastrekovaná na rýchlo sa pohybujúce sito. Voda je odvádzaná sitom a recyklované vlákna sa začínajú spájať vytvárajúc vodnatý povlak. Tento povlak je naďalej vedený pomedzi valce, kde sa naďalej zbavuje prebytočnej vody. Žiaľ, podobne ako iné produkty, papier nemôže byť recyklovaný do nekonečna. Po určitej dobe sa kvalita recyklovaného papiera znehodnotí a papier nemôže podstúpiť ďalší recyklačný proces. Z toho dôvodu je veľmi dôležité zaobchádzať s papierom šetrnlivo Recyklačné štatistiky papiera lesy sú vyrubované a drevo je ťažené nepredstaviteľnou rýchlosťou 100 árov/min. Všetko na produkciu papiera, s ktorým je zaobchádzané bez väčšieho zamyslenia a citu rastline trvá zhruba 15 až 20 rokov, aby nadobudla podobu stromu. Na jeho zrúbanie však treba menej ako 10 minút. V priemere z jedného stromu vieme vyrobiť 700 papierových tašiek, ktoré jeden supermarket spotrebuje za menej ako hodinu každá tona papiera, ktorá je recyklovaná zachráni: o 17 stromov o 275 poundov sulfúru o 350 poundov vápenca o 9000 poundov pary o poundov vody o 225 kwh o 3,3 kubických yardov znehodnoteného lesa 6

10 pri výrobe recyklovaného papiera je spotrebované o 70% menej energie, ako pri výrobe papiera zo surového dreva a iných surových materiálov keď sa vyrobí množstvo recyklovaného papiera hodné množstvu papiera vyrobeného zo štrnástich stromom, zabráni sa znečisteniu ovzdušia v hodnote ton 1.3 Starnutie papiera Príčiny poškodenia dokumentov Historické dokumenty na papierových podložkách predstavujú súčasť kultúrneho dedičstva každého štátu. Zahŕňajú archívne a knižné materiály, grafiky, kresby, plagáty, plány a mapy. Veľká časť uvedených materiálov, ktoré boli napísané za posledných 150 rokov trpí neustálym procesom poškodzovania. Tento proces môže viesť k úplnej strate tlačených a písaných textov v knižniciach a archívoch. Prvú príčinu tvoria vnútorné faktory, ktoré vyplývajú z povahy materiálov použitých na výrobu dokumentu. Ich vlastnosti ovplyvňujú prídavné látky slúžiace na zušľachťovanie, úpravu pôvodných materiálov. V procese starnutia sa postupne mení štruktúra mnohých materiálov vplyvom degradačných procesov zapríčinených rôznymi prebiehajúcimi chemickými a fyzikálnymi zmenami a vzájomné degradačné reakcie vyúsťujú do vlastnej zmeny pôvodných materiálov. Tieto sa prejavujú často krát zmenou mechanických, chemických a fyzikálnych vlastností, zmenou farby a niekedy až ich úplným rozpadom. Druhú skupinu tvoria vonkajšie faktory, ktoré výrazne ovplyvňujú degradačné procesy papiera. K vonkajším faktorom zapríčiňujúcim poškodenie dokumentov zaraďujeme: podmienky dlhodobého uloženia dokumentov svetlo, vlhkosť a teplota. znečistenie ovzdušia - exhaláty, oxidy dusíka, síry. spôsob uloženia dokumentov - vlastná poloha dokumentu v regáli, ochranný obal a pod. hygienický režim pravidelná kontrola vlhkosti, teploty, pravidelné upratovanie, vysávanie. biologické faktory živočíchy (vtáky, hlodavce, hmyz) a mikroorganizmy. Mikroorganizmy vyvolávajú mimoriadne závažné poškodenia knižničných a archívnych dokumentov. Najzávažnejšie poškodenia spôsobujú plesne, kvasinky a baktérie. Papier obsahuje kolagén a elastín, polysacharidy a tuky, ktoré sú potravou pre rôzne mikroorganizmy. Plesne poškodzujú papier dvomi spôsobmi: a) napadnú samostatnú 7

11 štruktúru a zhoršia mechanické vlastnosti b) plesne obsahujú farbivá, ktoré znehodnotia povrch. Plesniam vyhovuje mierne kyslé prostredie. Papier sa pred plesňami a baktériami ochraňuje rôznymi biocídnymi látkami. Na výskyt a šírenie mikroorganizmov má zlý vplyv predovšetkým vysoká vlhkosť prostredia (nad 60 % r. v.) a teplota (optimum C),nedostatočné prúdenie vzduchu, zanedbané upratovanie. Zanedbaná hygiena a zlý hygienický režim vedú k prudkému nárastu príčiny starnutia papiera. Odporúčaná teplota na uskladnenie dokumentov sa má pohybovať v rozmedzí 18 C 20 C. V záujme zachovania kultúrneho dedičstva je reštaurovanie dokumentov veľmi potrebne. Bez neho je nemysliteľne ďalšie zachovanie rukopisov, knižných a archívnych dokumentov. Dôležitou úlohou je pokúsiť sa aspoň o približne prinavrátenie do pôvodného stavu (napr. po fyzickom poškodení, uskladnení, mimoriadnych udalostiach alebo biologickom poškodení). Každé reštaurovanie je doplnene konzervovaním. Napriek intenzívnemu výskumu v danej oblasti sa zatiaľ nepodarilo vyriešiť všetky problémy a neustále sa hľadajú nové spôsoby na predĺženie životnosti papiera Ochrana papiera pred starnutím Ochrana archívnych dokumentov je súhrn procesov a postupov zabezpečujúcich stabilitu a ochranu dokumentov pred poškodením alebo znehodnotením. Je to komplexný proces, ktorý zahŕňa tak súbor preventívnych opatrení, ako aj samotné konzervovanie a reštaurovanie archívnych dokumentov. Patrí k základným úlohám každej archívnej inštitúcie. Príprava odborníkov do oblasti konzervovania, preventívnej ochrany fondov knižníc a archívov si vyžaduje definovať novú vednú disciplínu Veda o ochrane a konzervovaní dokumentov. Poznáme mnoho metód ochrany papiera pred starnutím, ale v mojej práci spomeniem tieto dve metódy: Neschen a Bookkepeer Metóda Neschen C 900 spočíva v neutralizácii dokumentov v roztoku hydrogénuhličitanu horečnatého, ktorý neutralizuje kyslý papier a vytvára v ňom alkalickú rezervu. Súčasťou roztoku sú fixačne latky, ktoré fixujú písacie látky a iné farebné súčasti proti rozpíjaniu. Papier prechádza po neutralizácii sušiacim zariadením s vysokou teplotou a z procesu vychádza vysušený. Následné je nevyhnutne dokumenty lisovať a klimatizovať. 8

12 Druhou metódou používanou na ochranu kníh je Metóda Bookkeeper. Ide o jednu z najčastejšie používaných metód na okyslenie papiera. Proces sa vykonáva v nevodnom prostredí. Neutralizácia prebieha v dvoch vertikálnych reaktoroch. Knihy sa dávajú nad seba v 2 3 vrstvách podľa veľkosti formátov kníh a sú upevnene na troch miestach v stojanoch. Na chrbte knihy a po obidvoch stranách otvorenej knihy je umiestnených po 6 kníh, v každej vrstve vejárovito roztvorených. V horizontálnych reaktoroch sú umiestnene dokumenty väčších rozmerov (noviny). Proces neutralizácie prebieha 30 minút, ďalších 30 minút trvá vypustenie neutralizačného činidla (je ním mikročastica oxidu horečnatého v perfluorheptáne) a 2 hodiny sa neutralizovane dokumenty sušia. Cyklus je uzavretý, časť neutralizačného činidla sa kondenzuje. Knihy sa pred neutralizáciou nesušia, a preto časť neutralizačného činidla z kondenzátora obsahuje vodu, ktorá sa v procese oddelí. Počas neutralizačného procesu sa kontinuálne sleduje koncentrácia neutralizačného činidla, ktorá sa upravuje na potrebnú hodnotu automaticky dodaním koncentrátu. Neutralizačne činidlo reaguje s kyslým papierom, odstraňuje jeho kyslosť a vzniká alkalická rezerva, ktorá chráni papier pred ďalšou degradáciou. Cely proces neutralizácie je počítačovo spracovaný od snímania dokumentov, ktoré sú označene kódom triedenia, až po výsledný koniec neutralizácie. Problematika starnutia a degradácie kyslých strojových papierov, ktoré sú vyrábané od polovice 19. storočia až po súčasnosť s použitím technológie kyslého živičného glejenia je príslušným odborníkom dobre známa. Kyslý papier časovaná bomba ktorá hrozí stratou významnej časti kultúrneho dedičstva je problémom celosvetovým. Výskumom a hľadaním riešenia tohto problému sa zaoberajú mnohé pracoviská na celom svete. Na Slovensku sa podarilo presadiť a schváliť program riešenia úlohy výskumu a vývoja Záchrana, stabilizácia a konzervovanie tradičných nosičov informácií v Slovenskej republike v rámci tematického okruhu Kultúrne a prírodné dedičstvo a jeho ochrana štátneho programu výskumu a vývoja Aktuálne otázky rozvoja spoločnosti. Jeho koordinátorom je Slovenská technická univerzita Fakulta chemickej a potravinárskej technológie a participuje na ňom Slovenská národná knižnica v Martine, SNA a Ústav polymérov Slovenskej akadémie vied. Program sa volá Záchrana kyslých papierov - Program ochrany papierových nosičov informácií v SR KNIHA SK. Cieľov projektu KNIHA SK je analyzovať množstvo a stav papierových dokumentov v zbierkotvorných inštitúciách, aby sa mohli pripraviť vhodné konzervačné procesy s požadovanou kapacitou 9

13 a efektivitou zásahu. V rámci programu KNIHASK sa urobili základné prieskumy množstva dokumentov vyrobených po roku 1850, ktoré sú uskladnené v knižniciach alebo archívoch SR. 1.4 Papier v chemickej praxi ph papier ph papier by sa dal charakterizovať ako papier napustený ph indikátorom, ktorého úloha je ľahkou a rýchlou cestou zistiť ph roztoku. Na tieto účely sa dajú najlepšie využiť tzv. všeobecné indikátory, ktoré vedia spoľahlivo ukázať ph danej látky. K ph papierom býva často priložená aj farebná stupnica slúžiaca na porovnanie výslednej farby papiera a tým pádom aj definitívneho stanovenia kyslosti alebo zásaditosti. Ich rozsah je väčšinou od 1 najkyslejšieho do 14 najzásaditejší. Papier používaný na tieto účely je väčšinou filtračný papier s dobrými sacími schopnosťami. Medzi najznámejšie z týchto látok patrí lakmus. Lakmus, ktorého použitie zaviedol okolo roku 1300 alchymista Arnaldus de Villanova, sa vyrába najmä z rôznych odrôd lišajníkov, rastúcich v Kalifornii, Mozambiku ale aj v Alžírsku a na Kanárskych ostrovoch Indikačné papiere Papiermi sa dá indikovať nielen ph ale aj rôzne prvky napríklad síra, dusitany alebo fosfor. Jodid draselný škrobový papier sa používa na stanovenie prítomnosti dusitanov v zlúčenine a testovanie diazotácie konečného výrobku. Pri teste mení svoje farby zo šedej na fialovú. Acetát olova papier sa používa na stanovenie síry v zlúčeninách a to tak, že keď sa sfarbí na tmavohnedo alebo čierno, síra je prítomná. Ďalej sa používa napríklad papier na testovanie fosfátov. Ten zisťuje prítomnosť alkalyn-fosfatázy v mlieku, pričom sa farbí na žlto Laboratórne filtre Jednou zo základných činností v laboratóriu je filtrovanie, ktoré sa využíva takmer denne. Aj pri tomto úkone je potrebný papier a to filtračný. Filtračne papiere sú tzv. hĺbkové filtre, a ich účinnosť ovplyvňuje cely rad vlastnosti, ako napríklad mechanické zachytávanie častíc, absorpčne vlastnosti, hodnota ph, kvalita povrchu, hrúbka a pevnosť filtračného papiera, tvar, hustota a kvantita častíc, ktoré sa majú filtrovať. Poznáme viacero druhov filtračných papierov: Bezpopolnaté filtračné papiere, 10

14 Kvalitatívne filtračné papiere, Kvalitatívne a technické filtračné papiere, Filtre so sklenenými alebo minerálnymi mikrovláknami, Usadeniny na filtri vytvárajú tzv. filtračný koláč, ktorý čim ďalej tým viac ovplyvňuje (podľa jeho hustoty) filtračný proces a zároveň podstatne ovplyvňuje aj jeho oddeľovaciu schopnosť. Bohužiaľ, nie je možne vyrobiť ideálny filter, t.j. filter s najvyššiu oddeľovacou kapacitou a najvyššou rýchlosťou filtrácie a preto je v praxi dôležité vybrať si najvhodnejší filtračný papier, zabezpečujúci pre každý prípad kvantitatívne najvyššie oddeľovanie v prijateľnom časovom intervale potrebnom pre filtračný proces. Pre efektívnu filtráciu je mimoriadne dôležitý správny výber filtračného papiera. Pracovne techniky, t.j. či filtračný proces prebieha gravitačne alebo vo vákuu, alebo či sa filtruje pod tlakom alebo v sklenenom (Büchnerovom) lieviku, v inom filtračnom zariadení alebo filtračnom lise, výrazne ovplyvňujú výber vhodného filtračného papiera. Ďalej môžeme filtre zadeliť podľa podmienok použitia ako napríklad filtre na použitie v: pivovarníckych laboratóriách, cukrovarníckych lab., vinárenských lab Papierová chromatografia Použitie papiera na oddeľovanie látok zo zmesi je základnou metódou využívanou pri papierovej chromatografii a pri papierovej elektroforéze. Papierová chromatografia je jedna z analytických metód na separáciu a identifikáciu zložiek rôznych zmesí. Je obľúbená pre svoju jednoduchú realizáciu. V princípe ide o ponorenie chromatografického papiera do roztoku a jeho zavesenie do voľného priestoru. Postupom času, vďaka kapilárnym silám, rôzne zložky zmesi vzlínajú po papieri rôznou rýchlosťou. To znamená, že sa viditeľne odseparujú a neskôr ich možno ľahko identifikovať. Avšak môžu nastať aj procesy adsorpcie a zmeny iónov, preto je používanie týchto metód obmedzené výhradne na oddeľovanie a určovanie zložiek s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú aminokyseliny, cukry, mastné kyseliny, steroidné hormóny, pigmenty a pod.; výsledky oddeľovania bielkovín však neboli uspokojivé z dôvodu intenzívnej adsorpcie bielkovín a denaturácie. toku je dôležitá pre zamedzenie adsorpcie, pričom kvalita papiera (podmienky výroby a skladovania) môžu minimalizovať procesy výmeny, ktoré by inak mohli narušiť proces oddeľovania. 11

15 2 PRAKTICKÁ ČASŤ 2.1 Cieľ práce V teoretických východiskách sme sa venovali viacerým fyzikálno-chemickým vlastnostiam papiera a problematike jeho výroby, recyklácie a použitia hlavne z chemického hľadiska. Preto aj náš pokus sa týka a vychádza najmä z týchto hľadísk. Prvoradým cieľom našej práce bolo dokázať alebo vyvrátiť možnosť recyklácie papiera v podmienkach bežnej domácnosti. Druhým, vedľajším cieľom bolo potvrdiť alebo vyvrátiť hypotézu, že kyslé alebo zásadité prostredie výrazne ovplyvňuje kvalitu vzniknutého papiera. Tento cieľ sme chceli dokázať použitím kyselín a zásad bežne dostupných v domácnosti, ktoré nevyžadujú prístup k školskému skladu chemikálií. Tretím cieľom bolo zistiť, či by tento pokus mohol byť jeden zo spôsobov ako vzbudiť záujem o prírodné vedy v žiakoch na základných školách. Tento cieľ sme chceli dokázať pomocou dotazníka, daného deťom základných škôl. 2.2 Metodika výskumu Charakteristika pozorovaného súboru Cieľom nášho výskumu bolo dokázať možnosť recyklácie papiera v domácom prostredí. Tento cieľ sme realizovali formou pokusu, ktorý mal našu hypotézu definitívne vyvrátiť alebo potvrdiť. Spôsoby realizácie tohto pokusu sú všeobecne dostupné na internete, pričom týchto spôsobov je tam viacero. My sme sa rozhodli pre ten, ktorý vyzeral najsľubnejšie ale aj najjednoduchšie pre bežného človeka. Pri samotnej realizácií sme používali iba pomôcky bežne dostupné v kuchyni normálneho bytu na jednom zo sídlisk Banskej Bystrice. Pre získanie hodnoverných výsledkov sme celú prácu fotograficky zdokumentovali ale aj používali presné, odvážené množstvá látok. Náš druhý cieľ, týkajúci sa vplyvu zásaditého a kyslého prostredia na vyrobený papier, sme sa rozhodli realizovať rovnako pomocou pokusu. K naplneniu tohto cieľa sme nenašli žiadny príslušný návod, resp. pracovný postup, preto sme pracovný postup vytvorili sami metódou pokus omyl. Pokus sme uskutočnili súbežne s prvým pokusom. Tretí cieľ sme dokázali pomocou dotazníka smerovaného na našu cieľovú skupinu a to deti na základnej škole. Ako reprezentačnú vzorku sme si vzali žiakov 6. a 8. ročníka na Základnej školy Slobodného slovenského vysielača Skuteckého 8 v Banskej Bystrici. 12

16 2.2.2 Metodika postupu Prípravná fáza pokusu zameraného na dokázanie cieľov č. 1 a 2 Realizáciu pokusu sme rozdelili na dve fázy a to prípravnú fázu a samotné uskutočnenie pokusu. V prípravnej fáze sme bolo v prvom rade potrebné zozbierať príslušný novinový papier a zohnať potrebné chemikálie. Po vzájomnej dohode sme sa rozhodli použiť ako základ klasický novinový papier, konkrétne z novín Sme. Tento papier, pravdepodobne z časti recyklovaný, sme sa rozhodli zvoliť z dôvodu ľahkej dostupnosti, cenovej prijateľnosti a tiež pre jeho relatívnu mäkkosť, ktorá mu, podľa nášho názoru, pomôže lepšie prijať cudzie chemické látky aj bez prídavných zmäkčovadiel a iných aditív. Ďalej sme používali obyčajnú, chlórovanú, pitnú vodu, bežne dostupnú z vodovodu. K naplneniu nášho sekundárneho cieľa sme používali ako kyselinu kyselinu octovú ( CCCC 3 CCCCCCCC ) vo forme kvasného octu (8% roztok). Túto kyselinu sme zvolili ako jednu z najrozšírenejších kyselín bežne dostupných v domácnostiach. Jej roztok nebol chemicky čistou kyselinou octovou a to z dôvodu jej vzniku fermentáciou vína. Ocot je inak v domácnostiach bežne používaná najmä pri varení ale svoje uplatnenie našla aj ako rozpúšťadlo vodného kameňa alebo na iné, hlavne ľudové spôsoby liečenia niektorých zdravotných problémov. Ako zásadu sme zvolili hydroxid sodný (NNNNNNNN), ktorá síce nie je veľmi bežná v domácnostiach ale vzhľadom na to, že v domácnosti v ktorej sa pokus vykonával, dostupná bola, bola by škoda túto možnosť nevyužiť. Hydroxid sodný má totiž jednu z najvyšších hodnôt ph, preto predpokladáme, že prípadne zmeny na kvalite papiera budú ľahko pozorovateľné. Hydroxid sodný má uplatnenie v domácnosti najmä ako čistič odpadových rúr. Jeho použitie v širšej chemickej praxi je príliš veľké na to aby bolo súčasťou tejto práce. Ku koncu prípravnej fázy bolo potrebné sa dohodnúť už iba na mieste a čase uskutočnenia pokusu. Zvolili sme sobotu 10. apríla 2010 približne o 17 hodine v mieste trvalého bydliska Juraja Labanta. V tejto fáze sa nevyskytol žiadny vážnejší problém, ktorý by nebol ľahko prekonateľný, preto sme postúpili k samotnému uskutočneniu pokusu Realizačná fáza pokusu zameraného na dokázanie cieľov č. 1 a 2 Samotný pokus sme rozdelili na 3 časti. Pri prvej sme vyrábali papier bez chemických prísad, iba s vodou. Tento papier sme používali ako porovnávací. Pri druhej časti sme pri príprave papiera použili aj ocot, aby sme vytvorili kyslé prostredie. Pri tretej časti sme 13

17 vytvorili zásadité prostredie a to prostredníctvom hydroxidu sodného. Všetky časti mali rovnaký priebeh, líšili sa iba pridaním určených chemikálií. Výroba každej vzorky zabrala v priemere minút, schnutie trvalo približne 2 dni. Pomôcky: staré noviny, mixér, voda, pekáč hlboký aspoň 7 cm, kovové a plastové sitko, odmerka na vodu, nádoba, NaOH (zásada), ocot (kyselina), šálka (viď. príloha č. 1) Postup: 1. Roztrhali sme 3 stránky novín na maličké kúsky. (viď. príloha č. 2) 2. Dali sme tieto kúsky do mixéra. Pridali sme 300 ml vody, príp aj 100 ml octu alebo 15 g NaOH. (viď. príloha č. 3) 3. Zmes sme mixovali, až kým sa nevytvorila papierová kaša. (viď. príloha č. 4) 4. Do výšky 2,5 cm sme naliali vodu do pekáča. (viď. príloha č. 5) 5. Preliali sme papierovú kašu do sitka. (v prípade s NaOH sme použili kovové sitko, aby nedošlo k rozleptaniu plastového) (viď. príloha č. 6) 6. Sitko sme vložili do pekáča. 7. Kašu sme dôkladne rozprestreli po celej ploche sitka. (viď. príloha č. 7) 8. Sitko sme opatrne zdvihli a nechali sme odtiecť vodu. (viď. príloha č. 8) 9. Do pripravených novín sme položili pletivo s kašou, ale obrátene. (viď. príloha č. 9) 10. Opatrne sme nechali vypadnúť kašu zo sitka na noviny. (viď. príloha č. 10) 11. Kašu sme prikryli viacerými vrstvami novín. (viď. príloha č. 11) 12. Kašu sme nechali schnúť na novinách najmenej 48 hodín. Keď sme sa presvedčili, že bol papier suchý, opatrne sme ho dali z novín dole. Celý postup bol zvládnuteľný v domácom prostredí bez problémov, hoci boli potrebné mierne úpravy pracovného postupu, ktorý sme našli na internete. Tie úpravy spočívali najmä v použití drôteného sitka namiesto pletiva a takisto sme používali misu z varného skla namiesto pekáča. Po kroku č. 12 sme nakoniec získali tri vzorky domáceho recyklovaného papiera, ktoré sme ďalej porovnávali Dotazník zameraný na dokázanie cieľa č. 3 V prípravnej fáze sme zostavili dotazník ktorý mal dokazovať náš cieľ č.3 a obsahoval 5 otázok. Keďže náš experiment obsahoval aj vzdelávaciu časť, rozhodli sme sa zostaviť dotazník pomocou ktorého by sme zistili názor žiakov základných škôl. Tento dotazník sme však použili aj na zistenie širšieho záujmu o prírodné vedy, o ktoré podľa rôznych štúdií klesá záujem žiakov. Zamerali sme sa takisto aj na všeobecné znalosti 14

18 o recyklácií a výrobe papiera, ktorou sme chceli zistiť úroveň vedomostí žiakov ZŠ o tejto problematike Rozbor otázok položených v dotazníku Ako už je vyššie spomínané, náš dotazník obsahuje 5 otázok ktoré sú zmesou otázok nielen všeobecných vedomostí ale aj otázok ktoré sa priamo týkajú nášho pokusu. 1. Máš rád prírodné vedy (fyzika, chémia, prírodopis)? A/N Rozbor: Táto otázka je položená na zistenie všeobecného záujmu žiakov o prírodné vedy. Otázka bola zvolená pre potvrdenie alebo vyvrátenie prvej časti nášho cieľa. Ak by bola táto otázka kladne zodpovedaná u absolútnej väčšiny respondentov, náš cieľ by stratil zmysel. 2. Bývajú vaše hodiny obohatené rôznymi experimentmi? Ak áno, uveď akými! A/N + samostatná odpoveď Rozbor: Otázka úzko nadväzuje na prvú otázku. Záujem žiakov o prírodovedné predmety sa dá najľahšie vzbudiť experimentmi, ktorými sa dokáže preberaná teória v praxi, pretože teoretická látka je často detskou mysľou neuchopiteľná a potom výučba skĺzava do prostého memorovania sa látky, ktorej žiak dobre neporozumel. Samostatná odpoveď bola zvolená v tejto otázke pre to, aby sa zistila aspoň približný typ praktických ukážok, ktoré pripravujú učitelia. 3. Páčilo by sa ti vyrobiť papier na vyučovaní Technickej výchovy? A/N Rozbor: Ďalšia otázka priamo nadväzujúca na predchádzajúce dve a priamo sa pýtajúca na experimenty, ktorými sme napĺňali ciele 1 a 2. Táto otázka smeruje či by boli žiaci ochotný uskutočniť tento experiment a či by ich zaujal. Táto otázka zaraďuje tento pokus do osnov technickej výchovy aj keď by bol s miernymi úpravami zaraditeľný aj do osnov iných predmetov. 4. Čo rozumieš pod pojmom recyklácia papiera? Popíš! Samostatná odpoveď Rozbor: Otázka smerujúca k všeobecným vedomostiam žiakov o problematike recyklácie a výroby papiera. Porozumenie pojmu recyklácia je dôležité najmä z hľadiska možnej dezinterpretácie a zlého použitia tohto výrazu vo vzťahu k veciam nesúvisiacim s jeho pôvodným účelom. 15

19 5. Poznáš nejakú papiereň blízko Banskej Bystrice? Ak áno, uveďte akú! A/N + samostatná odpoveď Rozbor: Otázka nadväzuje na predchádzajúcu, je položená z rovnakého dôvodu zistenia všeobecných vedomostí o problematike. Samostatná odpoveď je zvolená na overenie ich vedomostí. Dotazník bol dodaný do Základnej školy Slobodného slovenského vysielača, Skuteckého 8 v Banskej Bystrici. Táto škola, s rozšíreným vyučovaním cudzích jazykov, má obecne vyššie percento prijatých žiakov na gymnáziá ako ostatné školy, preto je možné že výsledky budú trochu skreslené. Dotazníky vyplňovali žiaci 6. a 8. ročníka. Prieskum bol uskutočnený 19. apríla Analýza výsledkov Analýza výsledkov pokusu zameraného na dokázanie cieľov č.1 a 2 Dvojdňový proces sušenia získaných vzoriek predstavoval zavŕšenie nášho pokusu, a teda i výstup našej práce - tri vyrobené vzorky recyklovaného papiera s rozličným stupňom ph. Záverečnú fázu praktickej časti našej práce preto tvorí samotná analýza získaných výsledkov Fyzikálno-chemické vlastnosti Čo sa týka fyzikálno-chemických vlastností, získali sme tri vzorky kruhovitého tvaru s priemermi cca od 13 cm do 17 cm a hrúbkou od 0,5 mm do 3 mm. Všeobecne majú šedú farbu s jemnými odtieňmi. Malé rozdiely vo farbe mohli byť dosiahnuté aj farebným charakterom papiera, ktorý vstupoval do pokusu, tj. staré noviny. Povrch je pomerne zvlnený, niekde aj jemne popraskaný. Miestami sa dajú rozoznať zvyšky slabo rozšľahaných novín. Vzorky sú slabo ohybné, pričom sa vracajú do pôvodnej podoby. Pri väčšej záťaži však podliehajú skaze a začínajú sa trhať. Zápach je neutrálny, pričom pri vzorke obsahujúcej ocot o niečo výraznejší poznačený kyselinou. Na druhej strane NaOH v tretej vzorke akoby pohltil zápach novín. Dotyčný exemplár totiž nie je až tak cítiť ako neutrálna vzorka, pri ktorej bola použitá čistá H 2 O. Pre podrobné zhrnutie a porovnanie fyzikálno-chemických vlastností vzoriek viď. tabuľku č.1. 16

20 Vzorky Farba Povrch Tuhosť Zápach Neutrálny (H2O) šedá s ružovým jemne zvlnený pomerne ohybný jemne cítiť noviny nádychom Kyslý (CH3-COOH) šedá so žltým jemne zvlnený menej ohybný výrazný za octom nádychom Zásaditý (NaOH) šedá výraznejšie zvlnený menej ohybný neutrálny (praská) Tabuľka č.1 Keďže pri jednotlivých pokusoch neboli použité úplne identické stránky novín, nemožno hovoriť o jednoznačných výhodách alebo nevýhodách, či už neutrálneho, kyslého alebo zásaditého prostredia. Rozdiely totiž mohli byť spôsobené inými faktormi, nie len rôznorodosťou ph prímesi. Napriek tomu môžeme povedať, že vzorku obsahujúcu NaOH považujeme za najúspešnejšiu, keďže dosiahla najbelší charakter. Na druhej strane vzorku s octom ako neúspešnú pre jej výrazný octový zápach. Po kvalitatívnej stránke bol však charakter jednotlivých vzoriek totožný a každá sa trochu priblížila vlastnostiam recyklovaného papiera Analýza výsledkov dotazníka zameraného na dokázanie cieľa č.3 Ako reprezentačnú vzorku sme si zvolili 30 detí vo veku od 11 do 14 rokov. Položili sme im dotazník (viď. príloha č. 12) o piatich otázkach, pričom na každú sme získali odpoveď. Chlapci aj dievčatá boli v pomere 2:1, konkrétne 20 dievčat na 10 chlapcov, pričom vek bol zastúpený rozmanitejšie. Vek Dievčatá Chlapci Spolu Tabuľka č.2 Ako je možné vidieť v tabuľke č.1, najväčšie zastúpenie majú žiaci s vekom 12 rokov je ich 12, z toho celkovo je najviac 12 ročných žiačok - 7. Najmenej je naproti tomu 11 ročných žiačok a to iba 3. Chlapci vo veku 11 a 13 rokov sa v prieskume nevyskytli. 17

21 Otázka č. 1: MÁŠ RÁD PRÍRODNÉ VEDY (FYZIKA, CHÉMIA, PRÍRODOPIS)? Máte radi prírodovedné predmety? Počet respondetov % Áno 22 73,3 Tabuľka č. 3 Nie 8 26,7 Máte radi prírodné vedy? 8; 27% 22; 73% Áno Nie Graf č. 1 Zo získaných údajov vyplýva, že až 73 % respondentov má kladný vzťah k prírodovedným predmetom. 26 % respondentov avšak tvrdí, že prírodovedné predmety nemajú radi. Z tých, ktorí prírodné vedy radi majú tvoria až 59% dievčatá, čo kontrastuje s tvrdením že dievčatá sú viac humanitne zamerané. Zistené fakty by však mali byť podložené štúdiou, ktorej sa zúčastní väčšia vzorka respondentov ako je naša, pretože údaje môžu byť skreslené. 18

22 Otázka č. 2: BÝVAJÚ VAŠE HODINY OBOHATENÉ RÔZNYMI EXPERIMENTMI? AK ÁNO, UVEĎ AKÝMI! Bývajú vaše hodiny obohatené rôznymi experimentmi? Ak áno, uveď akými! Počet respondetov % Áno Tabuľka č. 4 Nie Bývajú vaše hodiny obohatené rôznymi experimentmi? Ak áno, uveď akými! 12; 40% 18; 60% Áno Nie Graf č. 2 Z grafu a tabuľky vyplýva, že úroveň precvičovania si teoretických zručností na praktických príkladoch je na základných školách dobrá, hoci dala by sa vylepšiť. 60 % respondentov priznala, že na hodinách majú aj praktické ukážky. V samostatnej odpovedi prevládajú praktické cvičenia z chémie, prírodopisu a fyziky, rôzne pokusy, z fyziky elektrizovanie tyče, meranie na váhe, z chémie kryštalizácia,...robiť so skúmavkami a odparovať vodu a na prírodopise...skúmame semená fazule. Z týchto výsledkov sa dá vyvodiť záver, že ako praktické demonštrácie prevládajú klasické príklady, vzťahujúce sa k učivu. 19

23 Otázka č. 3: PÁČILO BY SA TI VYROBIŤ PAPIER NA VYUČOVANÍ TECHNICKEJ VÝCHOVY? Páčilo by sa ti vyrobiť papier na vyučovaní Technickej výchovy? Počet respondentov % Áno Tabuľka č. 5 Nie 2 7 Páčilo by sa ti vyrobiť papier na vyučovaní Technickej výchovy? 2; 7% 28; 93% Áno Nie Graf č.3 Z uvedených údajov vyplýva, že výroba papiera by bol pravdepodobne úspešný krok pri výučbe. Až 93,3 % žiakov uviedlo, že tento pokus by ich zaujal, zatiaľ čo iba 6,7 % uviedlo negatívny postoj k tomuto pokusu. Naša vzorka respondentov je znova pomerne malá, takže uvedené výsledky by mali byť braté s rezervou. 20

24 Otázka č. 4: ČO ROZUMIEŠ POD POJMOM RECYKLÁCIA PAPIERA? Čo rozumieš pod pojmom recyklácia papiera? Počet respondentov % Správna odpoveď Čiastočne správna odpoveď Tabuľka č.6 Nesprávna/žiadna odpoveď 1 3 Čo rozumieš pod pojmom recyklácia papiera? 1; 3% 12; 40% 17; 57% Správna odpoveď Čiastočne správna odpoveď Nesprávna/žiadna odpoveď Graf č.4 Z uvedených údajov v tabuľke je zrejmé, že väčšina žiakov plne chápe pojmu recyklácia, konkrétne 57 %, a ďalších 40% chápe pojmu recyklácia čiastočne a 3 % mu nechápu úplne resp. neposkytlo odpoveď. Väčšina žiakov správne uviedla, že recyklácia je obnova starého papiera na nový. Ako čiastočne správna odpoveď bol braný variant, keď respondentova odpoveď bola v štýle zber starého papiera, odhadzovanie starého papiera do zvláštnych kontajnerov, školský zber papiera a jeho odvoz apod. A to z dôvodu malého veku respondentov, kedy uvedené pojmy čiastočne splývajú. Z pohľadu tohto prieskumu nebola dôležitá úplná a presná znalosť čo recyklácia je, bolo podstatné, že deti toto slovo aspoň čiastočne poznali a vedeli čoho sa týka. Preto sme brali do úvahy ako čiastočne správne odpovede tie, ktoré sa týkali papiera, jeho zberu a separácie. 21

25 Otázka č. 5: POZNÁŠ NEJAKÚ PAPIEREŇ BLÍZKO BANSKEJ BYSTRICE? AK ÁNO, UVEĎTE AKÚ! Poznáš nejakú papiereň blízko Banskej Bystrice? Ak áno, uveďte akú! Počet respondentov % Áno Tabuľka č. 7 Nie 5 17 Poznáš nejakú papiereň blízko Banskej Bystrice? Ak áno, uveďte akú! 5; 17% 25; 83% Áno Nie Graf č.6 Z uvedených výsledkov vyplýva, že 83 % respondentov vie kde sa nachádza papiereň v blízkosti Banskej Bystrice. Z uvedených odpovedí sa najčastejšie vyskytovala odpoveď Harmanec, avšak brali sme za správnu odpoveď aj Ružomberok poprípade kombinácie oboch. 17 % respondentov nevedelo kde sa nachádza najbližšia papiereň, treba však dodať, že tí ktorí nevedeli kde je papiereň boli žiaci 6. ročníka, u ktorých je to zapríčinené najskôr ich malým vekom. 22

26 2.3.3 Interpretácia a zhodnotenie výsledkov Našimi získanými výsledkami sme predovšetkým dokázali, že v bežnej domácnosti je možnosť vyrobiť recyklovaný papier s určitými vlastnosťami. Domácky recyklovaný papier by určite mohol nahradiť použitie ešte nepoužitého, nového papiera v mnohých prípadoch a tým pádom obmedziť spotrebu papiera bežnej rodiny, čo by malo pozitívny vplyv na životné prostredie. Z nášho dotazníka vyplýva, že žiaci základných škôl majú pomerne dobré znalosti o recyklácií papiera, väčšina z nich vie, kde sa nachádza papiereň blízko Banskej Bystrice. Milo nás prekvapil ich pomerne veľký záujem o prírodné vedy ktorý dosiahol 60 %, na ktorom sa istotne podpísali aj praktické ukážky ktoré im predvádzajú ich učitelia. Čo nás však potešilo najviac, bol fakt, že pokus ktorému sme venovali našu prácu by zaujal na hodine technickej výchovy až 93 % žiakov. 2.4 Výsledky a ich využitie pre prax Prvoradým cieľom nášho pokusu bolo dokázať, či je vôbec možné vyrobiť v bežnej domácnosti recyklovaný papier. Napriek výsledkom, ktoré nemožno úplne porovnať s charakterom recyklovaného papiera, avšak papiera, ktorý má svojimi vlastnosťami bližšie ku kartónu, môžeme prehlásiť, že sa nám podaril vyrobiť recyklovaný papier v podmienkach bežnej domácnosti. Druhoradým cieľom bolo zistiť kvalitatívnu závislosť vzoriek od ph prímes pridaných pri výrobe papiera. Napriek drobným farebným a zápachovým odlišnostiam môžeme túto hypotézu považovať za vyvrátenú, a teda fakt, že kyslý alebo zásaditý charakter prostredia výrazne ovplyvní charakter vzniknutého papiera za nesprávny. Náš experiment, ktorý dokazoval možnosť výroby papiera v domácich podmienkach, obsahoval totiž aj nezanedbateľný vzdelávací potenciál. Tento pokus by mohol byť výborným ilustračným príkladom na demonštráciu prítomnosti chémie a iných prírodných vied v každodennom živote, keďže ich úzka previazanosť s praxou nie je na základnej a ani strednej škole taká zrejmá. Druhý cieľ ukazuje možnosť začlenenia tohto pokusu, ktorý by v podobe v akej je pôvodne uvedený zapadal skôr do osnov vyučovania Technickej výchovy, mohol byť uskutočnený aj na vyučovaní chémie hlavne v nižších ročníkoch druhého stupňa základných škôl. Hoci sme našu hypotézu pokusom vyvrátili, je možné, že by tento pokus vzbudil záujem žiakov. Keby bol prezentovaný ako niečo, na čo by museli prísť žiaci sami, je tam potenciál. Voľba príslušných chemikálií by závisela iba 23

27 na učiteľovi, pričom by to nemuseli byť agresívne žieraviny ako NaOH, ktorú sme my použili. Preto sme zisťovali ich záujem o tento pokus v našom treťom cieli prostredníctvom dotazníka. Tretím cieľom našej práce sme chceli zistiť, či by náš pokus dokázal vzbudiť u žiakov záujem o prírodné vedy. Výsledky dotazníka potvrdili naše domnienky a môžeme konštatovať, že pokus by deti zaujal a možno aj vzbudil ich záujem o tieto vedy. Tiež nám dokázal, že 60 % žiakov má rado prírodné vedy a takisto, že majú skúsenosti s praktickým realizovaním teoretických znalostí, ktoré dokazujú počas rôznych laboratórnych cvičení. 24

28 ZÁVER V našej práci sme skúmali výrobu papiera, vplyv kyselín a zásad na papier a takisto aj vzťah žiakov základných škôl k prírodným vedám. Naoko tri nesúvisiace ciele nám umožnili venovať sa našej téme v širších súvislostiach na aké sme boli doteraz zvyknutí. V našom experimente sme dospeli k výsledkom ktoré síce potvrdili náš cieľ č. 1 Je možné vyrobiť papier v domácich podmienkach? ale zároveň čiastočne vyvrátili cieľ č. 2 Ovplyvňuje kyslé alebo zásadité prostredie kvalitu papiera?. Cieľ č. 3 Mohol by byť tento pokus jedným zo spôsobov ako vzbudiť záujem žiakov ZŠ o prírodné vedy? bol potvrdený dotazníkom. Výsledok našej práce, vyrobenie papiera, je samo o sebe výsledkom, že recyklácia nie je náročná a má opodstatnenie. Neočakávame, že niekto začne doma vyrábať papier avšak je to spôsob ako ukázať ľuďom, že recyklácia má zmysel a je potrebná pre dnešný svet. Už len alarmujúci stav lesov, pralesov a iných zdrojov kyslíka na zemi nám ukazuje, že terajšia cesta nie je riešením a že svet má budúcnosť v zelených technológiách a obnove starých vecí na nové. Naša práca taktiež predstavuje a ukazuje jednu z možností ako žiakov navnadiť na štúdium prírodných vied už v mladom veku. Mnohé štatistiky ukazujú výrazný pokles študentov prírodných vied. Pritom my si myslíme, že podchytiť vzťah k týmto vedám je potrebný už na začiatku, v mladosti, keď sa názory ešte len formujú. My, autori práce, sme vďační za možnosť túto prácu napísať. Dala nám možnosť vidieť papier z inej perspektívy ako ho vídavame bežne a takisto nám umožnila zistiť, ako to vlastne celé funguje, čo je vždy cenná skúsenosť. 25

29 RESUMÉ Human society has always had the need to note down various kinds of information, so it could remain for the other generations. Although, paper is unavoidable in everyday life, people don t usually ask themselves questions like: What happened to it before it got into my household? How is it made? What will happen after I throw it all away? We want to know the answers to those questions and that was also our aim and the aim of this project to find everything out. We researched certain topics from a scientific point of view. In the theoretical part of our project, we focused on mostly factual information. We have worked with four basic themes the paper production, recycling and ageing processes and also the use of paper in chemistry and chemical laboratories. There were three basic goals we wanted to explore and prove. The first one was to approve or disapprove the fact, that it s actually possible to recycle paper in a common household. We approved this assumption with quite positive outputs. The neutral, alkalic or acid character of the recycled paper didn t have such a noticeable influence on quality of handmade paper. The second assumption was disapproved. Our last goal was proof of our hypothesis that our experiment can be valuable in education of young students. In this case our procedure of research was a survey. Various conclusions were made, where some of them did and some of them didn t fit our expectations, but hypothesis was approved. 26

30 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY 1. Hanus, J. Buničina a papier - technológie, vlastnosti, životné prostredie. Bratislava : Slovenská technická univerzita, Švehlová, D.: Starnutie papiera. In: Knižnica, 2007, č. 9, s Klapal, M. Ing.: Analytická chémia a laboratórne cvičenia. Bratislava : ALFA, n. p., Korda, J.: Papierenská encyklopedie. Praha : SNTL, Rogers, K.: Čo by som mal vedieť o svete okolo nás. Prešov : Polygraf Print Prešov, ( ) 7. ( ) 8. ( ) ( ) 27

31 PRÍLOHY 28

32 príloha č. 1 príloha č. 4 príloha č. 2 príloha č. 5 príloha č. 3 príloha č. 6 29

33 príloha č. 7 príloha č. 10 príloha č. 8 príloha č. 11 príloha č. 9 30

34 Milý žiak, milá žiačka, Obraciame sa na Teba s prosbou o vyplnenie tohto dotazníka, ktorý sa ti dostáva do rúk. Sme študenti 2. ročníka Gymnázia JGT v Banskej Bystrici, pričom tento dotazník potrebujeme k našej ročníkovej práci na tému Papier z chemického hľadiska. Dotazník sa predovšetkým týka Tvojho záujmu o prírodovedné predmety a experimenty, ktoré vám na hodinách ukázali vaši učitelia. Prosíme Ťa, aby si tento dotazník bral seriózne. Za tvoju ochotu vopred ďakujeme. Vek:... Pohlavie: dievča/chlapec 1. Máš rád prírodné vedy (fyzika, chémia, prírodopis)? Áno Nie 2. Bývajú vaše hodiny obohatené rôznymi experimentmi? Ak áno, uveď akými! Áno Nie Páčilo by sa ti vyrobiť papier na vyučovaní Technickej výchovy? Áno Nie 4. Čo rozumieš pod pojmom recyklácia papiera? Popíš! Poznáš nejakú papiereň blízko Banskej Bystrice? Ak áno, uveďte akú! Áno Nie príloha č. 12 Ďakujeme 31