时间: 2024-07-07 10:24:46 | 作者: 产品中心
落实“双碳”行动，共建美丽家园！2022年，市教委、市生态环境局等10部门共同组织并且开展了2022年上海市青少年“双碳”方案提案大赛，鼓励同学们立足自身，发掘、研究身边的“绿色”议题，围绕垃圾分类、节能降碳、生物多样性、资源循环利用等领域，提出对应的解决方案。经过层层筛选，在来自115所学校的229份作品中，共评选出特等奖8个、一等奖8个、二等奖8个、三等奖16个。
这些优秀作品，生动展现了上海学校生态文明建设和青少年热情参加生态环境保护的丰硕成果。即日起，我们推出“我为双碳献一策上海市青少年双碳方案提案大赛优秀作品联展”，精选进入决赛的优秀作品，引领更多青少年和公众将建设美丽中国转化为自觉行动。
本期为本次案例联展的第五期，也是第一届“双碳”方案提案大赛优秀作品展示的最后一期，来自六所学校、不同年龄段的沪上学子们带来了他们的优秀作品，聚焦资源循环利用、新型材料研发方向，大开“脑洞”，通过科技发明响应“双碳”号召，下面让我们来深入了解一下本期优秀案例吧~
通过查阅资料，项目组了解到每年全球有超过10亿吨的旧衣服会进入垃圾填埋场，仅废弃物处理就会产生200万吨二氧化碳，这样的数据坚定了项目组成员对旧校服回收再利用方式的探索。
最初的创意来源于一次学校大队部的提醒：失物招领处存放着不少无人认领的校服，如果长期无人认领将只能被扔掉，非常可惜。
成员们就想到了秋季校服上的配置拉链。根据青少年发育特点，通过拉链将衣服分为三个部分，遇到换季、破损或者局部尺寸不合适只需要局部微调“刷刷”两下拉链就可以完美解决。在项目组的改造下，长裤成为颇具时尚气息的伸缩裤，长袖与短袖上衣二合为一，女生的夏季短裤秒变为漂亮的裙裤。多变、实用而且一衣多穿，平凡的旧校服在我们手中华丽蜕变，上演“校服变变变”的大戏。
此外，项目组成员还将旧校服改造为校园生活里实用的帆布袋和笔袋，为旧校服书写个性化文创的新篇章~
通过这一个项目的探索和实践，项目组成员将看似遥远的“双碳”目标变得具体而力所能及。
本项目首创退役光伏板的新型资源化利用方式制备纳米碳化硅及其复合催化材料。其具有较高的反应速率，比商用碳化硅的制备要提速100%。
项目组提出了机械化学碳热还原的碳化硅制备方法，首先通过自动拆解和高效分选，得到处理后的光伏废弃硅片，之后在机械力和高温碳热的作用下生成纳米级碳化硅，并对其进校元素掺杂修饰改性，制备出纳米级碳化硅产品。
除此之外，退役光伏组件还能额外回收价值不等的贵贱金属、塑料和碳钢等资源，其具备较高的经济和环境效益。
最后，本项目制备的纳米级碳化硅复合催化材料，具备良好的光解水产氢的效果和水中有机污染物的降解效果，经实验证明效果相比于商用碳化硅提高明显。
自上海实施垃圾分类后，湿垃圾和干垃圾需要分开处理。然而，装湿垃圾的垃圾袋仍然由塑料制成，无法直接丢入湿垃圾桶，不方便日常使用和垃圾处理。使用生物降解迅速的材料制作成湿垃圾袋是一个很好的解决方案。
海藻酸钠是一种天然阴离子多糖，目前已有成熟的提取工艺，在遇到钙离子时，钙离子与钠离子发生交换，形成海藻酸钙交联网络结构。海藻酸钙也就是奶茶中“爆爆珠”的原料。
以海藻酸钙为原料制成的湿垃圾袋，生产耗能低，可以直接丢入湿垃圾桶，进行堆肥处理，丢垃圾时，不需要再把湿垃圾倒出，方便人们日常生活使用。最重要的是生物降解性能优秀，在泥土中可转化为养料，对环境产生的污染极小，不需要燃烧处理，不产生多余的二氧化碳。
经过一系列的实验（成膜性实验，吸水性能实验，力学性能实验），项目组成员们发现了较理想的薄膜原材料配比
通过降解性能实验，项目组成员们还发现海藻酸钙薄膜能够在碱性环境中很快地降解，具有非常好的生物降解性能，日常生活中湿垃圾自带的细菌不易分解此薄膜，泥土中的细菌却能快速分解薄膜，油污也不易使薄膜破损。
初步测算垃圾袋的成本约为0.09元/只（除去人工，机器，仓储等另外的成本）。市场上普通塑料垃圾袋的售价约为0.16元/只，成本（除去人工，机器，仓储等另外的成本）约为0.07元。成本价格较低，能轻松实现量产。
学校附近滩涂湿地丰富，工厂也较多，可能会对湿地等造成一定的污染。与此同时，绿萍极其适宜生长在滩涂湿地中，并能够在某些特定的程度上吸附水中的重金属，因此，项目组决定研究通过热解的方式，把绿萍制备成一种有去除重金属能力的材料，探究其吸附效果。
首先，取3g烘干样品于石英舟中，放入管式炉中进行热解反应，并通入保护气体氮气且流速为150ml/min，升温速度为1℃/min，升温至600℃、800℃后保持2h后停止加热，当温度降低至室温后，取出反应产物，研磨过100目筛得到0.15mm粒径的样品，放置到干燥皿中保存备用。
经比较，600℃的热解炭产出率最高，其含炭量可能较高，故选其作为后续重金属吸附实验的吸附剂。
项目组设立了五个变量实验，探究了三种重金属、不同初始浓度、热解炭投加量、不同pH值、以及不同时长下的吸附效果，得出600℃的绿萍热解炭对于Cu2+的吸附效果最好，对初始浓度很高的Cu2+溶液吸附作用也很好，投加量越高的热解炭、pH为5或7，即接近于中性的Cu2+溶液吸附效果最好。
通过原始绿萍结构电镜图，在20m的放大图中明显看到高度分散的杂乱组织，层状物侧面存在部分层面断裂和坍塌现象。方形层状物表面为半管道结构，管壁薄而光滑，组织琐碎，连接杂乱。孔隙结构明显。为其吸附效果提供了物理基础。
同时，通过一系列分析热解炭对于重金属中阴阳离子吸附效果的比较，项目组成员们推测热解的炭材料表面具有负电性，能够去除阳离子，所以对阴离子吸附效果较小，体现出化学吸附原理。
项目组成员参观松江区环境监测站时，发现其楼顶雨水收集器会在下雨时自动打开。通过这一幕，项目组成员想到是不是能够设计一个湿垃圾和垃圾袋自动分离并分类投放的装置呢？
项目组想到把垃圾袋底部放在一个竖杆上，松开垃圾袋口，垃圾袋就能外翻，湿垃圾不就倒出来了吗？垃圾袋还挂在杆子上。那怎么把垃圾袋投到干垃圾桶呢？成员想起了妈妈放在车上的收音机。收音机的天线就应该伸缩和旋转的啊。如果把支撑垃圾袋的竖杆做成可以旋转的伸缩杆，不就可以在湿垃圾倒出来后将垃圾袋摔进旁边的干垃圾桶了吗？
在制作转轴时出现了问题，成员们发现如果伸缩杆在工作状态时是竖直的，那么当松开脚踏板让其旋转时，它是无法自动旋转的，需要一个回弹部件。用什么做回弹部件呢？橡皮筋！成员们把橡皮筋一端固定到横杆上，一端固定到伸缩杆上，但是在伸缩杆竖立后，橡皮筋会因为受力而分得很开，继而被转轴卡住，导致没办法回弹。这该怎么去办呢？大家飞快地动起脑筋。有了，可以在中间位置固定一下橡皮筋，这样橡皮筋就不会张得太开被转轴卡住了。试了一下，还真可以！那就准备湿垃圾开始试验吧。
一开始成员们用了一个有提手的垃圾袋，松开口之后，垃圾袋竟然没有完全外翻，大家瞬间明白，应该用没有提手的垃圾袋。
在生活中，有些食品表面会有一层糯米纸薄膜包裹，项目组成员想到，能否根据这个原理研制一种对环境无害的环保保鲜膜。本研究报告在使用海藻酸钠制作薄膜的过程中，发现甘油、乙酸等物质是制备环保薄膜的关键成分，关系到薄膜的相关特性（流动性、软硬度等），选择用适当的配方比例来制作薄膜，在实际应用上，自制新型环保薄膜在功能特性、视觉效果十分出色，并具备优良的冷藏保鲜效果，而且不需要过多的担心因保鲜膜接触油脂、蒸煮或微波加热处理所衍生的食品安全问题。
最后，经3周的地下掩埋测试，证明自制新型环保薄膜的可降解性甚佳，是一种对环境十分友善的环保材料，验证“自制新型环保薄膜”初步具有商品化的水平。
