ĐỀ TÀI: ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT TÚI GIẤY CHỐNG THẤM TỪ THÂN CÂY CHUỐI VÀ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẬN TRƯỜNG THCS & THPT ĐỨC TRÍ Cuộc thi Khoa học kĩ thuật học sinh trung học năm học 2019 - 2020 ĐỀ TÀI ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT TÚI GIẤY CHỐNG THẤM TỪ THÂN CÂY CHUỐI VÀ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG Lĩnh vực dự thi: Hóa học - Hóa vật liệu Người hướng dẫn: Cô Nguyễn Thị Thu Sen Người thực hiện: Nguyễn Lại Hồng Thư Vũ Đăng Khoa Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 DANH MỤC KÍ HIỆU K1: Nguyên liệu thân chuối khô, xay lần K2: Nguyên liệu thân chuối khô, xay lần T1: Nguyên liệu thân chuối tươi, xay lần T2: Nguyên liệu thân chuối tươi, xay lần T3: Nguyên liệu thân chuối tươi, xay lần T4: Nguyên liệu thân chuối tươi, xay lần DT2: Quét dầu lên mẫu T2 DT3: Quét dầu lên mẫu T3 DT4: Quét dầu lên mẫu T4 DANH MỤC BẢNG Bảng Độ bền lực tốc độ thấm nước túi giấy Bảng Khảo sát nhu cầu sử dụng sản phẩm học sinh MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Danh mục hình Danh mục bảng A MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài…………………………………………………… Ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học………………………………1 B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Câu hỏi nghiên cứu……………………… .………………………2 Vấn đề nghiên cứu………………………………………………… Giả thiết khoa học………………………………………………… Đối tượng phạm vi nghiên cứu………………………………… Địa điểm nghiên cứu……………………………………….……… Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… C CƠ SỞ LÍ THUYẾT Cây chuối…… …………………………………………………… 1.1 Nguồn gốc phân bố…………………………………… 1.2 Đặc điểm cấu tạo……………………………………………… Dầu ăn qua sử dụng……………………………………………… D TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU Dụng cụ, hóa chất, thiết bị………………………………………….6 1.1 Dụng cụ………………………………………………… 1.2 Hóa chất, nguyên liệu………………………………………6 1.3 Thiết bị…………………………………………………… Những vấn đề nghiên cứu Quy trình thực hiện…………………………………………………7 Thực nghiệm sản phẩm …………………………………………… 4.1 Tiến hành tạo sản phẩm túi giấy đo khả chịu lực…9 4.2 Đo khả chống thấm …………………………………10 4.3 Khảo sát nhu cầu người sử dụng…………………… 10 E KẾT QUẢ Kết đo khả chịu lực tốc độ chống thấm nước sản phẩm……………………………………………………………………… 10 Khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy từ thân chuối…… ………12 F KẾT LUẬN……………………………………………………………….13 G HƯỚNG PHÁT TRIỂN…………………………………………………13 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………13 Phụ Lục……………………………………………………………………….14 LỜI CẢM ƠN Trong q trình nhóm nghiên cứu thực đề tài “Định hướng sản xuất túi giấy chống thấm từ thân chuối dầu ăn qua sử dụng” trường THCS - THPT Đức Trí, ba tháng 8, 9, 10 năm 2019, nhóm chúng em nỗ lực nghiên cứu hoàn thành đề tài với hỗ trợ nhiều người Qua đây, chúng em xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc: Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Thu Sen, cô tận tình hướng dẫn nhóm từ việc xây dựng ý tưởng, lập kế hoạch đồng hành chúng em bước triển khai kế hoạch nghiên cứu Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường THCS -THPT Đức Trí thầy phịng R&D, đặc biệt Võ Thiên An, chủ nhiệm lớp 8A1, thầy cô môn bảo vệ Các thầy cô trân trọng tạo điều kiện để chúng em phát huy lực, thực phương châm giáo dục toàn diện “ Đức Trí song hành” nhà trường Cuối cùng, chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân bạn học sinh trường THCS-THPT Đức Trí hết lịng giúp đỡ nhóm hồn thành kết khảo sát dự án nghiên cứu TP.HCM, ngày 24 tháng 10 năm 2019 Nguyễn Lại Hoàng Thư Vũ Đăng Khoa A LỜI MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đã từ lâu, chuối trở thành hình ảnh quen thuộc gắn liền với người dân Việt Nam, với tre, hình ảnh chuối tạo nên nét văn hóa mang sắc độc đáo làng quê Việt Bên cạnh đó, chuối mang lại hiệu kinh tế, giúp nhiều hộ nơng dân đói, giảm nghèo Tuy nhiên, hầu hết vựa chuối lớn Việt Nam thu hoạch xuất chuối phận khác chuối thân chuối, chuối,… chưa sử dụng hiệu Khơng cịn phải tốn chi phí để thu gom tiêu hủy, xử lí chúng Trong đó, thân chuối có chứa lượng lớn xenlulozo có tiềm lớn việc sản xuất bột giấy, cung cấp cho ngành công nghiệp giấy Việt Nam Theo truyền thống, giấy làm từ gỗ phụ thuộc vào tài nguyên rừng Kết là, phần lớn khu vực rừng bị phá hủy năm để đáp ứng việc cung cấp bột gỗ Hơn nữa, vấn đề rác thải nhựa hạt vi nhựa vấn đề nhức nhối mang tính chất tồn cầu Rác thải nhựa có thời gian phân hủy trung bình lên đến từ 500 – 1000 năm Hàng ngày, hàng giờ, rác thải nhựa tạo gánh nặng cho Trái Đất Nhằm góp phần bảo vệ rừng sử dụng hiệu nguồn phụ phẩm nơng nghiệp từ chuối, góp phần nâng cao thu nhập cho hộ nơng dân Nhóm chúng em nghiên cứu đề tài “ Định hướng sản xuất túi giấy chống thấm từ thân chuối dầu ăn qua sử dụng” Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN Với việc thực đề tài học sinh có hứng thú, đam mê với mơn hóa học thực nghiệm Vận dụng kiến thức học vào việc giải vấn đề, nhu cầu cho xã hội nói chung cho hộ nơng dân nói riêng Rèn luyện nhiều kỹ như: kỹ làm việc nhóm; kỹ thấu hiểu sẻ chia; kỹ thu thập xử lí liệu; kỹ tư khoa học Vận dụng kiến thức học sách vào thực tiễn cảm nhận sâu sắc giá trị, ý nghĩa việc chung tay góp phần bảo vệ sống Trái Đất Việc học tập hóa học chương trình phổ thơng cịn mang nặng lý thuyết hàn lâm Do đó, việc vận dụng kiến thức học Xenlulozo để tạo sản phẩm thực tế hữu ích, giúp nhóm nghiên cứu có thêm niềm đam mê tìm tịi khám phá khoa học Đề tài vừa giúp sử dụng hiệu nguồn phụ phẩm hữu cơ, vừa giải tốn kinh tế cho hộ nơng dân nghèo trồng chuối Mặt khác, thân chuối sử dụng nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường, ngun liệu thơ để làm giấy gói có khả bù đắp vật liệu nhựa B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CÂU HỎI NGHIÊN CỨU - Sản xuất giấy từ chuối nào? - Làm để tăng khả chống thấm giấy từ thân chuối? - Định hướng sản xuất túi từ mẫu giấy nghiên cứu theo nhu cầu sử dụng nào? VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu tạo giấy chống thấm nước từ thân chuối việc quét lên giấy lớp dầu ăn qua sử dụng - Tạo sản phẩm túi giấy từ vật liệu nghiên cứu - Nghiên cứu khả chịu lực khả chống thấm sản phẩm - Khảo sát nhu cầu người sử dụng sản phẩm GIẢ THUYẾT KHOA HỌC - Tạo sản phẩm túi giấy từ thân chuối - Sản phẩm giấy tạo có khả chống thấm quét lên lớp dầu ăn qua sử dụng - Túi giấy tạo đáp ứng nhu cầu người sử dụng độ bền, tính thẩm mỹ có khả phân hủy ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Cây chuối thu thập khu vực phường Thạnh Lộc quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh - Khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy từ thân chuối, thay cho túi nilong học sinh trường Trung học sở Trung học phổ thơng Đức Trí ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU Phịng thí nghiệm Hóa, Phịng R&D, trường THCS & THPT Đức Trí – Cơ sở 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong trình thực đề tài, nhóm nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau: - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp đo đạc, thống kê số liệu thực nghiệm - Phương pháp điều tra, khảo sát - Phương pháp vấn – trả lời C CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÂY CHUỐI 1.1 Nguồn gốc phân bố chuối Tên thực vật chuối Musa Paradisiaca, Musa Sapientum, Musa Cavendishii Musa Chinensis Người ta tìm thấy chứng tích lịch sử Chuối hóa thạch phát vào thiên niên kỉ trước Công nguyên ( TCN) Cây chuối trồng số khu vực châu Phi Madagascar, kéo dài đến kỉ thứ TCN Việc du nhập buôn bán người Hồi giáo Ả Rập suốt bờ biển phía đơng châu Phi phía bên bờ Đại Tây Dương Đến năm 650, quân đội Hồi Giáo mang giống sang Palestine tiếp tục phát triển chúng Một số nơi bị cô lập Trung Đông tiếp tục trồng phát triển giống thời điểm Hồi Giáo đời Đến kỉ thứ 10, nhờ đường vận chuyển buôn bán loại trái sang khu vực Bắc Phi Tây Ban Nha Tại khu vực Đơng Nam Á, nói quê hương Chuối Thơng qua di tích khảo cổ học môi trường cổ nghiên cứu đầm lầy Kuk tỉnh Western Highlands, Papua New Guinea, cho thấy Chuối xuất khoảng năm 5000 TCN chúng hóa cao nguyên New Guinea Ở số nước khác Philippines, Malaysia, Indonesia,…cây chuối thường mọc theo bụi phát triển tốt, sinh trưởng nhanh Ở Việt Nam, chuối phân bố rộng khắp tỉnh từ Bắc vào Nam, đặc biệt khu vực phía Nam Miền Tây Nam Bộ 1.2 Đặc điểm cấu tạo * Rễ chuối: Cây chuối có dạng rễ chùm, 2-5 rễ chùm Rễ có hệ thống rễ phân bố gần phủ kín bề mặt Rễ hình thành, sinh trưởng phát triển phần thân ngầm ( củ chuối) Rễ chùm chia làm loại rễ ( rễ ngang rễ thẳng) • Rễ ngang: mọc xung quanh củ chuối phân bố lớp đất bề mặt Bề ngang rộng - cm, loại rễ sinh trưởng khỏe, phân bố rộng Rễ ngang có chức hút chất dinh dưỡng, nước khống chất • Rễ thẳng: mọc phía củ Chuối thường dài 60 -70 cm Tác dụng giúp đứng vững * Thân chuối: • Thân thật ( thân ngầm, củ chuối) Chuối thuộc lồi thân thảo lớn Củ chuối có hình trịn dẹp ngăn, phát triển đầy đủ rộng 30 cm Phần bên xung quanh củ chuối, bao phủ vết sẹo từ bẹ Củ chuối sống lâu năm, quan chủ yếu dự trữ chất dinh dưỡng, đồng thời nơi để rễ, lá, mầm cuống hoa mọc Do củ chuối to, mập nằm mặt đất sở để chuối sinh trưởng phát triển tốt, suất chất lượng cao - Thân giả: Thân chuối thân giả, mọc lên mặt đất với chiều dài đạt đến - m Thân giả mọc lên từ thân thật ( củ chuối) Thân giả có hình trụ, nhiều bẹ lồng vào tạo thành Thân chứa sợi có chất lượng thơ gân tạo sợi có sức mạnh độ bền vượt trội chúng xử lý xác • Thân giả chứa 12,1% lignin, 9,5% tro • Chỉ số độ bền kéo giấy gói từ sợi chuối 29,4 Nm/g * Lá chuối Lá chuối theo hình xoắn dài tới 2,7 m rộng tới 60cm Mỗi tháng mọc – lá, chuối to, dày, màu xanh đậm bóng, thường sử dụng để gói thực phẩm thay túi nilong Lá chuối gồm phần: Bẹ lá, cuống phiến *Hoa chuối Ngồi chuối cịn có phận như: hoa chuối, chuối sản phẩm sinh sản chuối Quả chuối Mỗi buồng có 3-20 nải, nải có tới 20 nặng khoảng 30-50 kg Có nhiều vitamin B6, Vitamin C Kali Hoa chuối Hoa cái: có đế hoa phát triển, chiếm 2/3 chiều dài hoa Chỉ có hoa hình thành Hoa tập trung phần gốc chùm hoa Mỗi cụm hoa phát triển hình thành nải chuối (nhánh chuối) Hoa trung tính: có đế hoa phát triển, chiều dài 1/2 chiều dài hoa, nhị phát triển Loại hoa có số lượng ít, mọc chùm hoa hoa đực Các hoa khơng hình thành Hoa đực: có nhị đực phát triển, dài đầu nhụy Đế hoa phát triển, 1/3 chiều dài hoa Loại hoa khơng hình thành quả, mọc tập trung chùm hoa Không cung cấp chất dinh dưỡng phong phú, chuối cung cấp cho nhiều loại polyme khác cellulose, hemiaellulose, pectin lignin cung cấp sợi có đặc tính học mạnh (Manilal Sony, 2011) Ngoài việc mang lại hiệu kinh tế từ việc xuất chuối sợi từ thân giả chuối nguồn nguyên liệu thay tuyệt vời cho sợi gỗ công nghiệp Việc tận dụng tối đa công dụng chuối vừa đảm bảo phát triển bền vững, vừa cân đối kinh tế môi trường DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG Dầu ăn sau chiên chiên lại biến đổi thành dạng chất béo trans–fat, tiếp tục sử dụng gây nguy hại cho sức khỏe Với đặc tính kháng nước, dầu ăn qua sử dụng nhóm nghiên cứu dùng để quét lên giấy nhằm giúp giấy có khả kháng nước Với mục đích trên, dầu ăn qua sử dụng sử dụng hiệu không thải môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường D TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU DỤNG CỤ, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ 1.1 Dụng cụ - Cốc 100 ml - Rổ nhựa - Nồi - Khung gỗ, vải - Thau nhựa - Đũa thủy tinh 1.2 Hóa chất, nguyên liệu - Thân (giả) chuối - Giấy pH - NaOH 1.3 Thiết bị - Bếp điện - Cân điện tử - Máy xay NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU • Chế tạo giấy từ thân chuối • Nghiên cứu khả chống thấm cách sử dụng dầu ăn qua sử dụng quét lên giấy thành phẩm • Tạo sản phẩm túi giấy • Nghiên cứu nhu cầu thị trường sản phẩm túi giấy từ thân chuối QUY TRÌNH THỰC HIỆN Bước 1: Thu thập nguồn nguyên liệu thân giả chuối Tách, rửa bẹ chuối, cắt nhỏ bẹ chuối thành khúc nhỏ ( khoảng 0,5 cm) Bước 2: Cân 500 gam nguyên liệu khô ( kg nguyên liệu tươi) cho vào nồi, thêm vào 20 gam NaOH lít nước, tiến hành đun sơi hỗn hợp vòng Bước 3: Để nguội hỗn hợp, lọc rửa, loại bỏ lượng dư NaOH Cho nguyên liệu thô vào máy xay thêm nước cất, xay hỗn hợp nhuyễn Tiếp tục lọc, rửa để loại bỏ lượng dư NaOH, thử môi trường giấy pH, pH = dừng lọc rửa thu bột giấy thành phẩm Bước 4: Tạo khung giấy ép khô nước, để giấy khô tự nhiên, thu giấy thành phẩm Bước 5: Phơi khô để thu mẫu giấy Bước 6: Tạo sản phẩm túi giấy từ mẫu giấy nghiên cứu THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM 4.1 Tiến hành tạo sản phẩm túi giấy đo khả chịu lực - Tạo túi giấy từ tờ giấy thành phẩm - Đo khả chịu lực K1, K2, T1, T2, T3, T4, DT2, DT3, DT4 Đo khả chịu lực túi giấy cách cân khối lượng sỏi tối đa mẫu túi giấy tương ứng kích thước túi V = Dài x Rộng x Cao ( cm3)= 20 x 12 x ( cm3) = 1440 cm3 Khối lượng sỏi ( kg) 4.2 Đo khả chống thấm Tiến hành đo tốc độ thấm nước mẫu giấy T1, T2, T3,T4, DT2, DT3 DT4 cách cho nước vào túi giấy đo thời gian thấm nước 4.3 Khảo sát nhu cầu người sử dụng Mục đích sử dụng: + Túi đựng sản phẩm handmade + Túi đựng trái cây, rau củ, thịt + Túi đựng văn phòng phẩm + Túi đựng sách Phiếu khảo sát ( Phụ lục 1) E KẾT QUẢ Kết đo khả chịu lực tốc độ thấm nước sản phẩ Nhóm nghiên cứu tạo mẫu túi từ giấy thành phẩm Mẫu K1, K2 có màu nâu sậm; Mẫu T1, T2, T3, T4, DT2, DT3, DT4 màu nâu sáng 10 Nhóm tiến hành đo khảo sát khả chịu lực tốc độ thấm nước mẫu Kết thể bảng số STT Mẫu Khối lượng sỏi (kg) Thời gian thấm nước (s) K1 1,5 K2 1,6 3 T1 1,5 T2 1,55 T3 1,57 3,5 T4 1,6 DT2 1,55 10 DT3 1,57 10 DT4 1,6 10 Bảng Độ bền lực tốc độ thấm nước túi giấy Khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy từ thân chuối Nhóm tiến hành khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy từ thân chuối 100 học sinh khối 7, trường THCS – THPT Đức Trí Thơng qua phiếu khảo sát, nhóm tiến hành thống kê thu kết thể bảng số Sử dụng Không Thực phẩm Sách Làm thiệp Quần áo sử Handmade, Túi quà dụng 95 25 19 17 15 60 (95%) (5%) (18,38%) (13,97%) (12,5%) (11,03%) ( 44,12%) Bảng Khảo sát nhu cầu sử dụng sản phẩm học sinh 11 F KẾT LUẬN - Mẫu giấy làm từ thân chuối có đặc tính vượt trội tính dẻo dai, khó rách, màu sắc tự nhiên - Độ nhẵn đẹp giấy phụ thuộc vào số lần xay nhuyễn nguyên liệu - Màu sắc giấy phụ thuộc vào nguyên liệu thân chuối tươi khô Thân chuối tươi tạo giấy màu vàng nâu trắng Thân chuối khô tạo giấy màu nâu sẫm - Khả chống thấm mẫu giấy quét lớp dầu ăn lên khơng cao - Phần lớn học sinh thích sử dụng túi giấy làm từ thân chuối để thay cho túi nilong Trong nhu cầu chủ yếu sử dụng để làm túi đựng quà, đồ handmade G HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Nghiên cứu thêm khả chống thấm giấy với nhiều nguyên liệu khác - Nghiên cứu khả chống nấm mốc trùng - Đa dạng hóa sản phẩm giấy khác như: Bưu thiệp, giấy viết, sách, đồ dùng học tập, đồ dùng handmade, ( Phụ lục 2) - Sử dụng nguồn nguyên liệu từ phụ phẩm hữu khác xơ dừa, bã mía, - Sản xuất túi giấy quy mô rộng công nghiệp đưa sản phẩm giấy từ thân chuối thị trường Tài liệu tham khảo https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343717303950 https://soha.vn/nhung-kiet-tac-tu-cay-chuoi-khien-ban-kho-tin-vao-mat-minh20170207135304942.htm https://chuoihotbackan.com/nuoc-tu-than-chuoi-hot/ https://www.youtube.com/watch?v=W9UfCt8WMeE 12 https://www.youtube.com/watch?v=aoiWBMDEkEc https://sangkiencongdong.vn/news/2018/9/27/sn-xut-giy-t-b-chui http://vietbao.vn/Kinh-te/Lam-giay-tu-cay-chuoi/10718507/176/ http://www.toanluc.com.vn/quy-trinh-san-xuat-giay-204.html https://inhongdang.com.vn/bai-viet/kien-thuc-san-xuat-giay-va-cac-loai-giay-in1126-8 http://vina-pack.com.vn/home/read/4/49/477 https://www.slideshare.net/thepooha9/khoa-hoc-moi-truong-hoang https://www.youtube.com/watch?v=E4C3X26dxbM https://www.pulpandpaper-technology.com/articles/pulp-and-papermanufacturing-process-in-the-paper-industry http://www.madehow.com/Volume-2/Paper.html http://www.fefco.org/lca/dscription-of-production-system/paper-production https://paper.domtar.com/blog/8-steps-of-the-paper-making-process/ https://123doc.org//document/3083749-tieu-luan-quy-trinh-cong-nghe-san-xuatgiay-kraft.htm PHỤ LỤC Phụ lục Phiếu khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy học sinh STT Lớp Họ & tên Sử Không dụng sử Thực Sách Làm phẩm thiệp Quần Handmade, áo dụng 8A1 Nguyễn Văn A … … Bảng Khảo sát nhu cầu sử dụng túi giấy từ thân chuối ( Đánh dấu √ vào ô lựa chọn ) 13 Túi quà Phụ lục Một số mẫu khay đựng phấn làm từ sản phẩm giấy từ thân chuối 14