Išbandyk tai – inžinerinis iššūkis „Plūduriuojanti bona”

Ar gali sukurti paprastą sprendimą, kuris apsaugotų gamtą nuo didelės ekologinės nelaimės?

Kai tanklaivis ar gręžimo platforma patiria avariją, į vandenyną gali patekti tūkstančiai tonų naftos. Ji išsilieja paviršiuje, sparčiai plinta ir sukuria tamsų, lipnų sluoksnį, pavojingą viskam, ką sutinka – nuo žuvų ir jūros paukščių iki paplūdimio smėlio ir augalijos.

Nafta nesimaišo su vandeniu – ji lieka plūduriuoti paviršiuje. Būtent dėl to inžinieriai kuria specialias priemones, kurios padeda:

1. Sustabdyti plitimą – naudojamos vadinamosios plūduriuojančios bonos, kurios „aptveria“ naftos dėmę.

2. Surinkti naftą – naudojamos sugeriamosios medžiagos arba mechaniniai surinkėjai, kurie padeda pašalinti kuo daugiau teršalų.

Kodėl naftos išsiliejimai tokie pavojingi?

– Jie kenkia gyvybei – nafta gali padengti paukščių plunksnas, todėl šie negali skristi, sušąla arba žūva.
– Ji užkemša žuvų žiaunas, sunaikina augalus, naikina buveines.
– Išsiliejusi nafta greitai pasiekia krantą, todėl reikia imtis skubių veiksmų – kiekviena minutė svarbi.

Kodėl nafta kelia tiek problemų?

Norint suprasti, kaip padėti gamtai, reikia žinoti, kaip nafta elgiasi vandenyje:

1. Nafta nemėgsta vandens. Mokslininkai sako, kad nafta yra hidrofobiška – tai reiškia, kad ji „vengia“ sąlyčio su vandeniu. Dėl to nafta nesimaišo su vandeniu, o lieka atskira – plaukioja paviršiuje kaip lipnus juodas kilimas.

2. Nafta lengvesnė už vandenį. Kadangi ji yra mažesnio tankio, nafta plūduriuoja. Net jei bandysi maišyti – ji grįš į paviršių arba prilips prie šonų. Todėl ją taip sunku surinkti – ji tiesiog „bėga“ nuo tavo pastangų.

3. Nafta teršia viską, ką paliečia. Paukščių plunksnos sulimpa, jie nebegali skristi. Žuvys žūva, dumbliai nyksta, o augalija krante uždengiama naftos sluoksniu, kuris nepraleidžia deguonies. Vienas lašas naftos gali paveikti visą ekosistemą.

Kas nutinka, jei į vandenį patenka ploviklis?

Galbūt bandei eksperimentą su vandeniu, aliejumi ir indų plovikliu. Kas vyksta?

– Aliejus susidaro mažus telkinėlius ant vandens.
– Įlašinus  indų ploviklio, paviršiaus įtempimas sumažėja.
– Aliejus pasiskirsto, virsta mažais lašeliais, kurie pakimba vandenyje. Tai reiškia –  nafta iš dalies suskyla, bet tampa dar sunkiau surenkama.

Todėl realiose avarijose plovikliai naudojami labai atsargiai. Kartais jie padeda, bet dažnai tik apsunkina valymą. Geriausia – stabdyti plitimą ir sugerti naftą prieš jai pasklindant. Tu gali pažiūrėti šį video, kad sužinoti daugiau – https://www.youtube.com/watch?v=3DbSlAg3F3A&t=6s

O kaip inžinieriai sprendžia problemą? Kai įvyksta naftos išsiliejimas, pirmasis žingsnis – sustabdyti plitimą. Tam naudojamos plūduriuojančios bonų užtvaros:

– Jos plaukioja ant vandens, tarsi tvorelės, kurios „gaudo“ naftą.
– Kartais jos būna sugeriančios – tai reiškia, kad jos ne tik sulaiko, bet ir įgeria naftą.
– Jos turi būti pakankamai tvirtos, kad neišsisklaidytų per bangas, bet ir lanksčios, kad judėtų su vandeniu. 

Be bonų, naudojami ir siurbliai, sorbentai (sugeriančios medžiagos), skimeriai (naftos rinkikliai) ir net biologiniai metodai – bakterijos, kurios skaido naftą.

Kodėl tai svarbu TAU? Naftos valymas – ne tik profesionalių inžinierių reikalas. Jau mokydamasis kurti paprastą boną iš buitinių daiktų, tu:

– Supranti gamtosaugos iššūkius
– Susipažįsti su tikros inžinerijos principais
– Ugdai kūrybiškumą ir gebėjimą spręsti problemas
– Prisidedi prie tvaresnio požiūrio į aplinką

Šios pamokos iššūkis – ar gali sukurti plūduriuojančią boną, kuri:

– sustabdys naftos plitimą,
– apsaugos „pakrantę“,
– ir kuo daugiau naftos sugeria, naudodama tik buityje randamas medžiagas?

STATYBŲ STARTAS  – išgelbėk pakrantę!

1️⃣ Paruošk eksperimentinę pakrantę

Paimk didelę dėžę, padėklą ar indą (pvz., plastikinį konteinerį ar folijos kepimo formą).

Į 1/3 indo įberk smėlio ar pakaitalo – tai tavo „paplūdimys“.

 Likusią 2/3 dalį pripilk vandens, bet tik tiek, kad jis siektų smėlį, o ne jį užlietų. Toks vandens lygis imituoja realias sąlygas, kur pakrantė dar nėra užtvindyta.

2️⃣ Projektuok boną

 – Pamatuok, kokio dydžio turi būti tavo bona, kad tilptų į dėžę ir užstotų kelią naftai.

 – Nupiešk savo idėją – koks bus tavo bonos dizainas? Ar ji bus plati?  Ar ją galima sustiprinti siūlais, užspaudais, vamzdeliais?

 – Tikslas – kad bona būtų pakankamai plūduriuojanti, kad laikytųsi paviršiuje, ir pakankamai sugerianti, kad sulaikytų ar sugertų naftą.

3️⃣ Surink medžiagas ir konstruok

 – Naudok tik buitinius daiktus: kempines, popierinius rankšluosčius, plastikinius maišelius, siūlus, butelius, šiaudelius, medžiagų skiautes.

 –  Sukonstruok boną pagal savo planą. Gal ją reikės pritvirtinti prie indo kraštų? O gal ji bus kilnojama?

4️⃣ Supilk naftą

 – Išmatuok 3 šaukštus aliejaus (tai tavo „nafta“) ir supilk jį į matavimo indą. Užsirašyk pradžios lygį – vėliau palyginsi, kiek pavyko surinkti atgal.

 – Padėk boną į vandens paviršių, tarp aliejaus ir smėlio.

 – Supilk aliejų už bonos, t. y. tarp vandens ir indo krašto, toliau nuo paplūdimio.

5️⃣ Stebėk, testuok, tobulink

 – Ar bona sulaiko aliejų? Ar jis lieka už jos ribų?

 –  Švelniai pakelk vieną indo kraštą – taip sukursi bangas. Ar aliejus vis dar laikosi už bonos?

 –  Paimk šaukštą ir bandyk surinkti kuo daugiau aliejaus atgal į matavimo indą. Ar surinkai bent 75 %?

 –  Įlašink lašą indų ploviklio – ar pasikeičia aliejaus elgsena? Ar bona vis dar sulaiko mažus lašelius?

 Jei aliejus vis tiek išsilieja – išvalyk dėžę, supilk švarų vandenį ir tobulink savo bonos dizainą. Inžinieriai retai sukuria tobulą daiktą iš pirmo karto – išbandymas, analizė ir patobulinimas yra sėkmės raktas!

PASIRINK IR IŠBANDYK – statybinių medžiagų laboratorija

Norint sukurti sėkmingą boną, svarbu naudoti medžiagas, kurios plūduriuoja ir sugeria aliejų. Kai kurios medžiagos labiau tinka sulaikymui, o kitos – sugėrimui. Tik sumaniai derindamas abi rūšis, sukursi efektyvią boną.

• ? kempinės,  mediniai pagaliukai,  kamščiai,  plastikiniai buteliukai ar dangteliai, servetėlės arba popieriniai rankšluosčiai,  vatos diskai, vatos gumuliukai,  marlės pagalvėlės,  šiaudeliai, Q-tip lazdelės,  aliuminio folija,  plūdurai,  popieriniai laiveliai,  skudurai, medžiagos atraižos.

 – IŠBANDYK DAR! Patiko užduotis? Išdrįsk žengti dar toliau!

  1. Didesnis iššūkis. Užteršk daugiau – 1/4 puodelio aliejaus. Ar tavo bona dar veikia? Kaip reikėtų patobulinti dizainą, kad sulaikytų ir sugertų didesnį kiekį?

 2. Vėjo testas. Pabandyk pūsti į aliejų arba naudoti ventiliatorių – ar aliejus išsilaisvina iš bonos? Ką reikėtų pakeisti, kad vėjas nepaveiktų tavo konstrukcijos?

 3. Koncentravimas. Kai aliejus jau sulaikytas – gal gali sumažinti dėmės plotą? Sukurk boną, kuri leistų pastumti visą dėmę į mažesnę vietą. Ar gali sugalvoti kitą būdą nei šaukštas, kaip pašalinti aliejų?

Naudinga mokytojui:

Darbo lapas mokiniams –Išbandyk tai aplinkos gelbėjimo misija

Iššūkio refleksijos darbo lapas – Išbandyk tai aplinkos gelbėjimo misija refleksijos lapas

Skaidrės pamokos pradžiai – Išbandyk tai aplinkos gelbėjimo misija skaidrės

Iššūkį parengė Šiaulių techninės kūrybos centro mokytojas Justinas Dedūra