Tetra Pak®

Poprawna odpowiedź

1. A,

2. B i C,

3. A i C.

Wymaganie ogólne

2 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń zdobywa wiedzę chemiczną w sposób badawczy – obserwuje, sprawdza, weryfikuje, wnioskuje i uogólnia wykazuje związek składu chemicznego, budowy i właściwości substancji z ich zastosowaniami posługuje się zdobytą wiedzą chemiczną w życiu codziennym w kontekście dbałości o własne zdrowie i ochrony środowiska naturalnego.

Wymaganie szczegółowe

6.1 Chemia opakowań i odzieży. Uczeń podaje przykłady opakowań (celulozowych, szklanych, metalowych, sztucznych) stosowanych w życiu codziennym opisuje ich wady i zalety
6.3 Chemia opakowań i odzieży. Uczeń uzasadnia potrzebę zagospodarowania odpadów pochodzšcych z różnych opakowań

Komentarz

Zadanie „Tetra Pak^®” jest zadaniem, które w przystępny sposób łączy tematykę ochrony środowiska z wpływem właściwości substancji na funkcjonalność produktów z nich wykonanych.

Udział zużytych opakowań w całkowitej masie odpadów komunalnych w Europie stanowi ok. 50% (objętościowo ok. 70%), z czego opakowania z papieru i tektury to ok. 34% w ujęciu wagowym (objętościowo ok. 44%). Większość opakowań z papieru i tektury to opakowania jednorazowego użytku, dlatego też najbardziej efektywnym sposobem zagospodarowania takich odpadów jest ich powtórne przetworzenie, czyli recykling.

Szczególny przypadek opakowań stanowią tzw. opakowania kombinowane, niejednolite surowcowo, wykonane z różnych materiałów łączonych warstwowo. W zadaniu opisano jedno z takich opakowań, powszechnie wykorzystywanych do przechowywania i transportu płynnych produktów żywnościowych (soków, mleka i innych napojów).

Opakowania aseptyczne Tetra Pak^® powstają z wielowarstwowego materiału opakowaniowego, w którego skład wchodzą papier, polietylen i folia aluminiowa. Na stronie internetowej producenta można przeczytać, że głównym składnikiem opakowań kartonowych jest celuloza, która charakteryzuje się długim włóknem, dzięki czemu karton z niej wyprodukowany uzyskuje właściwą sztywność i wytrzymałość. Z kolei cienka warstwa folii z polietylenu o niskiej gęstości (LDPE) stanowi doskonałą barierę chroniącą produkt przed wilgocią i mikroorganizmami. Folia aluminiowa zastosowana w opakowaniach Tetra Pak® ma grubość zaledwie 0,0065 mm, ale taka warstwa aluminium wystarcza, aby skutecznie chronić produkt przed działaniem światła i tlenu.

Takie wielowarstwowe opakowanie umożliwia przechowywanie wrażliwych produktów płynnych bez konieczności magazynowania ich w warunkach chłodniczych. Z drugiej jednak strony, obecność polietylenu i aluminium w mieszanych laminatach tego typu czyni opakowania Tetra Pak^® jednymi z najbardziej uciążliwych w selektywnej zbiórce i przetwarzaniu. Chociaż producent podkreśla, że jego opakowania są prośrodowiskowe, ponieważ w 75% składają się z surowca odnawialnego (czyli celulozy), ilość aluminium zawarta w warstwie folii aluminiowej (ok. 1,5 g w jednym opakowaniu) jest kilkakrotnie mniejsza niż ilość aluminium stosowana np. do produkcji kapsli i nakrętek do butelek, a zrównoważony proces pozyskiwania masy celulozowej z drzew zapobiega nadmiernej wycince lasów, to jednak racjonalne zagospodarowanie odpadów po tych opakowaniach nie jest sprawą prostą. Istnieje kilka metod przetwarzania odpadów po napojach, m.in. spalanie całych opakowań (energia ze spalania 2 ton opakowań odpowiada energii ze spalania 1 tony ropy naftowej), rozdrabnianie całych opakowań oraz najbardziej skomplikowane – oddzielanie włókien celulozowych od mieszaniny folii aluminiowej i polietylenowej.

Warto zauważyć, że już w szkole podstawowej uczniowie na lekcjach przyrody powinni uczyć się o wpływie właściwości substancji na ich recykling. Temat ten opisany jest w punkcie 6.8 wymagań szczegółowych nowej podstawy programowej przyrody na II etapie kształcenia: Właściwości substancji. Uczeń uzasadnia potrzebę segregacji odpadów, wskazując na możliwość ich ponownego przetwarzania (powołując się na właściwości substancji). Z działem tym związane są także doświadczenia proponowane do przeprowadzenia na lekcji – badanie wpływu wody i gleby na papier, folię i metale. Kolejne odwołania do tej tematyki można odnaleźć w podstawie programowej chemii dla dalszych etapów kształcenia, zarówno dla gimnazjum (punkt II.2 wymagań ogólnych, podpunkty 1.5 i 8.9 wymagań szczegółowych), jak i dla poziomu podstawowego szkół ponadgimnazjalnych (punkty II.2 i II.3 wymagań ogólnych, podpunkty 6.1 i 6.3 wymagań szczegółowych). Zadanie jest tak skonstruowane, że można je użyć praktycznie na każdym z tych etapów kształcenia.

Umiejętnością złożoną badaną w tym zadaniu jest powiązanie właściwości substancji z pełnionymi przez nią funkcjami. Uczniowie powinni przeanalizować rysunek przedstawiający klasyczne sześciowarstwowe opakowanie Tetra Pak^®, a następnie odpowiedzieć na pytanie, jaką funkcję pełnią kolejne warstwy różnych materiałów w opakowaniu.

Wszystkie te materiały uczeń zna z życia codziennego i powinien kojarzyć ich właściwości, np. że tekturowe pudełka, w których wysyła paczki pocztowe, są dość sztywne i nieprzepuszczalne dla światła, ale mogą zamoknąć, cienka folia aluminiowa, w którą pakuje żywność, jest miękka i łatwo ulega odkształceniom, ale jest też wodoodporna i nie przepuszcza światła. Najwięcej problemów uczniowie zwykle mają z polietylenem, bo chociaż znają tę substancję np. pod postacią zwykłych siatek foliowych na zakupy, to mogą nie wiedzieć, że to polietylen (w mowie potocznej funkcjonuje nazwa „plastik”).

Do poprawnego rozwiązania polecenia wystarczy, że: 

• uczeń zauważy, że papier w postaci tektury stanowi aż 75% opakowania, a więc to tektura nadaje opakowaniu odpowiednią sztywność, natomiast folie z polietylenu i aluminium są zbyt cienkie, by wpływać na tę właściwość;
•  uczeń wydedukuje, że skoro zewnętrzną (narażoną np. na deszcz) i wewnętrzną (stykającą się z płynem) warstwę opakowania stanowi polietylen, to musi być on odporny na wodę, podobnie jak folia aluminiowa. Oczywiście tekturę, jako materiał dość łatwo nasiąkający wodą, uczeń powinien odrzucić;
• wybierze tekturę i folię aluminiową jako materiały nieprzepuszczalne dla światła na podstawie wiedzy potocznej o właściwościach tych materiałów.

 Najwięcej trudności może sprawić uczniom odpowiedź w części  3. polecenia, ponieważ uczeń nie znający właściwości polietylenu może pomyśleć, że skoro polimer ten stanowi warstwę zewnętrzną opakowania, to powinien chronić zawartość przed promieniowaniem słonecznym.

Należy podkreślić, że chociaż zadanie podoba się uczniom ze względu na kontekst prośrodowiskowy (wiadomo to z wywiadów przeprowadzonych z uczniami), to jest ono dla nich trudne i powinno być przeznaczone głównie do pracy na lekcji. Uczniowie mogą potrzebować pomocy nauczyciela przy rozwiązywaniu części 3. polecenia, ponieważ zwykle nie zauważają zdania: „W niektórych przypadkach możliwa jest więcej niż jedna odpowiedź".

Zadanie to można wykorzystać do ćwiczenia z uczniami krytycznego podejścia wobec podawanych informacji. Zdanie ze wstępu do zadania: „Producenci uważają takie opakowania za jedne z najbardziej ekologicznych” może stać się punktem wyjścia do dyskusji na temat, jak się mają deklaracje producenta Tetra Pak^®  reklamującego walory prośrodowiskowe tego produktu do rzeczywistych problemów związanych z selektywnym zbieraniem i dalszym przetwarzaniem ton śmieci tego typu zalegających na wysypiskach. Uczniowie mogą też zaproponować jakieś sposoby na poprawę skuteczności selektywnej zbiórki zużytych opakowań po napojach na szczeblu lokalnym. 

Słowa kluczowe