Κυριακή 17 Φεβρουαρίου 2019
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ  

Σώζοντας το νερό για ένα καλύτερο μέλλον! 

10ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής

«…το νερό είναι συγκεκριμένο πάνω στη γη. Θα υπάρχει μια λύση για να το χειριζόμαστε σωστά! Πρώτα απ’ όλα δεν πρέπει να  το σπαταλάμε! Όμως, ακόμη κι αφού το χρησιμοποιήσουμε, μετά πρέπει κάτι να κάνουμε… κάποια λύση πρέπει να υπάρχει… ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ!»  

Ένα ταξίδι στη ρομποτική και την έρευνα πραγματοποιήσαμε στο μάθημα Πληροφορικής & Ρομποτικής με αφορμή το μαθητικό συνέδριο Πληροφορικής. Ποιες οι χρήσεις του νερού, τι είναι το μαύρο και τι το γκρίζο νερό, πώς μπορούμε να το καθαρίσουμε ώστε να το  επαναχρησιμοποιήσουμε και σε ποιες δραστηριότητες. Παράλληλα όμως με την έρευνα, κατασκευάσαμε και ένα robot το οποίο ιδανικά θα μπορεί να λειτουργήσει ως ένα σύστημα καθαρισμού λυμάτων εξοικονομώντας ένα μεγάλο ποσοστό καθαρού νερού και ενέργειας.  

Λέξεις κλειδιά: γκρίζο νερό, ρομποτική, έρευνα.

Πατήστε εδώ για να κατεβάσετε την παρουσίαση των παιδιών

1. Εισαγωγή

Σε αυτό το project, συνδιάσαμε την έρευνα με τη ρομποτική. Αφορμή της ενασχόλησής μας με την έρευνα γύρω από το νερό αποτέλεσε ένα video με σχετικά πειράματα που μας έφερε ο συμμαθητής μας Δημήτρης. Έτσι, σκεφτήκαμε να ασχοληθούμε πιο συστηματικά με την εξερεύνηση αυτού του τόσου σημαντικού πόρου για τη ζωή των ανθρώπων.

Καθώς αναζητούσαμε πληροφορίες στο Διαδίκτυο, βρήκαμε πως το νερό που έχουμε ήδη χρησιμοποιήσει, μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί, εάν καθαριστεί με ειδικά συστήματα καθαρισμού (θα αναφερθούμε σε επόμενη ενότητα του άρθρου). Έτσι, προέκυψε η δημιουργία ενός robot το οποίο, ιδανικά, θα μπορεί να λειτουργήσει ως ένα σύστημα καθαρισμού του νερού.

Με τη ρομποτική ασχολούμαστε εντατικά στο σχολείο από πέρσι  και έχουμε γνωρίσει πολλά και ενδιαφέροντα πράγματα, τόσο μηχανολογικά όσο και προγραμματιστικά. Η ρομποτική αφενός, είναι μία διασκεδαστική και ενδιαφέρουσα δραστηριότητα, αφετέρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσης για τη διδασκαλία διαφόρων εννοιών, από τις Φυσικές Επιστήμες έως και άλλα γνωστικά αντικείμενα.

Η εκπαιδευτική Ρομποτική έχει θετικές επιπτώσεις τόσο στον γνωστικό τομέα όσο και στον συναισθηματικό (αυτοεκτίμηση, αυτοπεποίθηση) και κοινωνικό (κοινωνικοποίηση, απομυθοποίηση).  Aποτελεί ένα ταχύτατα αναπτυσσόμενο πεδίο, καθώς αποτελεί τη δημοφιλέστερη τεχνολογία στη διασκέδαση των νέων.

Στην αρχή η χρήση των ρομπότ αφορούσε αποκλειστικά και μόνο τη νεολαία και τους ενήλικους νεαρής ηλικίας, οι οποίοι ήταν εξοικειωμένοι με την τεχνολογία των υπολογιστών. Τα τελευταία χρόνια όμως, κεντρίζει το ενδιαφέρον όλο και περισσότερων παιδιών της ηλικίας μας, με αποτέλεσμα να έχει γίνει μια πολύ συχνή και διασκεδαστική ενασχόληση, ακόμα και στο σπίτι!

2.Το νερό

Το νερό αποτελεί το σπουδαιότερο από όλα τα συστατικά, τα απαραίτητα στη χημεία και τις λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών. Το μεγαλύτερο μέρος της γης αποτελείται από νερό. Το 97,2% του νερού αυτού βρίσκεται στους ωκεανούς, είναι δηλαδή αλμυρό. Από το καθαρό νερό που υπάρχει στη γη, δηλαδή μόλις το  3% του συνολικού νερού,   το  70% βρίσκεται στους πάγους , το 29,7%  είναι κάτω από τη γη και  το 0,3% είναι σε λίμνες και ποτάμια.

3.Το Πρόβλημα

Το νερό αποτελεί «πηγή ζωής για τον πλανήτη και τους κατοίκους του», το νερό είναι «το υλικό της ζωής». Χωρίς αυτό δεν υπάρχει πλανήτης, δεν υπάρχει ζωή, δεν υπάρχει άνθρωπος. Εντούτοις, εκατομμύρια άνθρωποι στον κόσμο δεν έχουν πρόσβαση στη «ζωή» και παλεύουν για να επιβιώσουν.  Οι ανάγκες σε νερό εξαρτώνται από το σωματικό βάρος του ατόμου. Οι ανάγκες ποικίλλουν στα διάφορα στάδια του κύκλου της ζωής. Υπό φυσιολογικές συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος και σε φυσιολογικά επίπεδα φυσικής δραστηριότητας, ο μέσος ενήλικας χρειάζεται περίπου 1 ml νερού για κάθε προσλαμβανόμενη θερμίδα ενέργειας.

Το νερό είναι ταυτόχρονα «αγαθό σε ανεπάρκεια», έχει «πρόβλημα» καθώς η ποσότητά του επάνω στη Γη είναι συγκεκριμένη και σταθερή. Δε γεννιέται άλλο νερό παρά μόνο ανακυκλώνεται με τον κύκλο του νερού. Το πρόβλημα αυτό το ενισχύουμε κι εμείς βέβαια με τις επιλογές μας, τις παρεμβάσεις μας, τον τρόπο που έχουμε μάθει να «δρούμε» μέσα στη φύση.

Όλοι οι παραπάνω προβληματισμοί, λοιπόν, μας οδηγούν στην ανάγκη να σκεφτούμε τρόπους ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης του μη-καθαρού νερού. Μπορεί να γίνει κάτι τέτοιο;

4.Η λύση

Μέσα από την έρευνά μας, ανακαλύψαμε πως το νερό ανθρώπινης κατανάλωσης χωρίζεται σε δύο κατηγορίες, στο γκρι και στο μαύρο. Το γκρι νερό (εικόνα 1) είναι τα αστικά λύματα τα οποία περιλαμβάνουν το νερό από τα μπάνια, τους νιπτήρες, τα πλυντήρια ρούχων, τα πλυντήρια πιάτων, ενώ σε αυτά δεν περιλαμβάνονται τα λύματα από τις τουαλέτες (μαύρο νερό). Συνεπώς, εξ ορισμού, το γκρι νερό δεν περιλαμβάνει την απόρριψη τουαλετών ή μολυσμένων λυμάτων, τα οποία χαρακτηρίζονται ως λύματα ή μαύρα ύδατα και περιέχουν ανθρώπινα απόβλητα. Σύμφωνα με την υφιστάμενη βιβλιογραφία, ο τυπικός όγκος των γκρίζων νερών κυμαίνεται μεταξύ 90 και 120 λίτρα ανά άτομο ημερησίως, ποσό το οποίο εξαρτάται επίσης από τον τρόπο ζωής, το επίπεδο, αλλά και άλλα ειδικά δεδομένα (ηλικία, φύλο).

Εικόνα 1 - το γκρι νερό (αριστερά) και το καθαρό νερό (δεξιά)

Εικόνα 1 - το γκρι νερό (αριστερά) και το καθαρό νερό (δεξιά)

Θα μπορούσαμε, λοιπόν, να χρησιμοποιήσουμε το γκρίζο νερό σε άλλες δραστηριότητές μας; Η απάντηση είναι όχι. Το γκρίζο νερό δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί έτσι. Θα πρέπει πρώτα να υποστεί επεξεργασία. Στη συζήτησή μας με την κ.Πεταλά ανακαλύψαμε πως, σε πολλές δραστηριότητες που χρησιμοποιούμε καθαρό νερό, στην πραγματικότητα ίσως και να μη χρειαζόταν. Στο διπλανό διάγραμμα (εικόνα 2) μπορείτε να δείτε τα ποσοστά του καθαρού-πόσιμου νερού που χρησιμοποιούμε στις δραστηριότητές μας στο σπίτι.

Εικόνα 2 - Ποσοστά καθαρού νερού οικιακής κατανάλωσης

Εικόνα 2 - Ποσοστά καθαρού νερού οικιακής κατανάλωσης

Έτσι, το γκρι νερό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί  στον χώρο του καθαρισμού τουαλέτας, για πότισμα, κι άλλες μη πόσιμες χρήσεις. Μπορεί επίσης, να χρησιμοποιηθεί για να πλύνουμε τις ταράτσες μας, τα αυτοκίνητα μας, τα μπαλκόνια μας!  Στα καζανάκια, στο πλυντήριο ρούχων, για επιφανειακό πότισμα και για εργασίες καθαριότητας (σφουγγάρισμα κλπ).

Ο ευκολότερος τρόπος για να χρησιμοποιήσουμε το γκρίζο νερό είναι να το διοχετεύσουμε σε εξωτερικούς χώρους και να το χρησιμοποιήσουμε για τα καλλωπιστικά φυτά ή τα οπωροφόρα δέντρα, αρκεί να μην αγγίζει τα βρώσιμα μέρη των φυτών. Άρα, θα μπορούσαμε να απευθυνθούμε στους δήμους της πόλης και να τους ζητήσουμε να κάνουν την αρχή χρησιμοποιώντας επεξεργασμένο γκρι νερό στο πότισμα των πάρκων. Πάντα, όμως, θα πρέπει να επιβεβαιώνουμε πως θα αποφεύγεται η άμεση επαφή του με το ανθρώπινο σώμα.

5.Συνάντηση με επαγγελματία και διαμοίραση της λύσης μας

Αποφασίσαμε να μιλήσουμε με έναν επαγγελματία ώστε να έχουμε τη δυνατότητα να τον ρωτήσουμε πράγματα, να μας δώσει συμβουλές αλλά και να ακούσει τις δικές μας απορίες και λύσεις στο θέμα της επαναχρησιμοποίησης του γκρίζου νερού. Έτσι, καλέσαμε στο σχολείο μας την κυρία Μαρία Πεταλά, διδάκτορα Χημικό Μηχανικό στο Εργαστήριο Τεχνικής και Σχεδιασμού Περιβάλλοντος του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, στον τομέα Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Η κ.Πεταλά, αρχικά μας παρουσίασε η ίδια κάποια στοιχεία για το νερό. Στη συνέχεια, είχαμε την ευκαιρία να της δείξουμε σε Power Point τα στοιχεία της δικής μας έρευνας ώστε να γίνει μία συζήτηση επί της λύσης που της προτείναμε.

Εικόνα 3 - Στιγμιότυπα από τις παρουσιάσεις της κ.Πεταλά, Δρ Χημικού Μηχανικού στο Τμήμα Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος

Εικόνα 3 - Στιγμιότυπα από τις παρουσιάσεις της κ.Πεταλά, Δρ Χημικού Μηχανικού στο Τμήμα Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος

Από τις συναντήσεις μας προέκυψε πως η λύση που προτείνουμε φαίνεται ιδιαίτερα έξυπνη καθώς η επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένου γκρίζου νερού θα εξοικονομούσε περίπου 50% του νερού που καταναλώνουμε αλλά και επιπλέον σημαντική ενέργεια από αυτή που χρειάζεται για την άντληση του καθαρού νερού αλλά και την επεξεργασία των λυμάτων.

6.Δημιουργία robot για την επεξεργασία του νερού

Παράλληλα όμως με την έρευνα, δημιουργήσαμε και ένα robot το οποίο ιδανικά θα μπορεί να λειτουργήσει ως ένα σύστημα καθαρισμού του νερού. Χωριστήκαμε σε ομάδες και ξεκινήσαμε τις συζητήσεις για να αποφασίσουμε τι ακριβώς θα κάνουμε. Αφού φτιάξαμε ένα πρόχειρο σχέδιο (mockup) του robot όπως το φανταζόμασταν, ξεκινήσαμε τις κατασκευές.

Εικόνα 4 - Mockup του ρομπότ

Εικόνα 4 - Mockup του ρομπότ

Η κατασκευή μας έχει μία ερπύστρια, στην οποία μεταφέρονται τουβλάκια lego (νερό) . Υπάρχει ένας αισθητήρας αφής, ο οποίος ελέγχει τη ροή της. Έχουμε έναν αισθητήρα χρώματος, ο οποίος αναγνωρίζει το χρώμα από τα τουβλάκια (καθαρό νερό, γκρι και μαύρο). Τέλος, υπάρχει μία δαγκάνα η οποία παίρνει τα τουβλάκια, τα μεταφέρει στην αντίστοιχη δεξαμενή και έτσι πετυχαίνουμε τον καθαρισμό του νερού. Στις παρακάτω εικόνες (εικόνες 5,6 και 7) βλέπετε κάποια βήματα από τις κατασκευές μας.

Εικόνα 5 – «Δέσιμο» των αισθητήρων στον εγκέφαλο όπως το σχεδιάσαμε στο mockup

Εικόνα 5 – «Δέσιμο» των αισθητήρων στον εγκέφαλο όπως το σχεδιάσαμε στο mockup

Εικόνα 6 - Κατασκευή της ερπύστριας

Εικόνα 6 - Κατασκευή της ερπύστριας

Εικόνα 7 - Η δαγκάνα μας

Εικόνα 7 - Η δαγκάνα μας

7.Συμπεράσματα

Έρευνα, ρομποτική, κατασκευές προγραμματισμός. Αυτά περιελάμβαμε το project που περιγράψαμε στο παραπάνω άρθρο. Είχε όμως και συνεργασία, μέσα από την οποία μάθαμε να λέμε τη γνώμη μας, να σεβόμαστε τις απόψεις των άλλων, να έχουμε υπομονή και να μην απογοητευόμαστε.

Ο καθένας είχε τον ρόλο του στην ομάδα αλλά πάντα έδινε τη βοήθειά του στους άλλους χωρίς αντάλλαγμα. Μέσα από σκληρή δουλειά, αναζήτηση και σκέψη υλοποιήσαμε μία έρευνα, κατασκευάσαμε ένα ρομπότ και το προγραμματίσαμε μέσα στον χρόνο που μας δινόταν. Αυτή η εμπειρία μας βοήθησε να μάθουμε πώς να υλοποιούμε ένα σχέδιο μέσω συνεργασίας.

Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε πολύ την κυρία Μαρία Πεταλά, για το χρόνο που μας αφιέρωσε και την τιμή που μας έκανε να παρεβρεθεί στο σχολείο μας την ώρα του μαθήματος, να συζητήσει μαζί μας και να λύσει όλες μας τις απορίες.

Βιβλιογραφία

1. Χαρχούση,  Δ. (2014). Χαρακτηρισμός και επεξεργασία γκρίζου νερού
2. https://ecozen.gr/2013/10/i-maxi-gia-to-nero-to-grizo-nero-kai-giati-den-prepei-na-to-agnooyme/
3. http://www.mediterraneangardensocietygreece.org/water.html