Projekt "Bioethanol / Biodiesel: Vom
Acker in den Tank!?"
aktualisiert 15.12.15 Me
Die Deutsche UNESCO-Kommission hat im August 2013 das Schulbiologiezentrum Hannover mit dem eingereichten Thema "Nachwachsende Treibstoffe: Vom Acker in den Tank?" als Projekt der UN-Dekade „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ ausgezeichnet. Die Auszeichnung erhalten Initiativen, die das Anliegen dieser weltweiten Bildungsoffensive der Vereinten Nationen vorbildlich umsetzen: Sie vermitteln Kindern und Erwachsenen nachhaltiges Denken und Handeln.
Beschreibung BNE Dekade-Projekt_Nr_2785
Mehr zu "Bildung für nachhaltige Entwicklung" (BNE)...
Bioethanol / Biodiesel : Vom Acker in den Tank?
Wie viel Acker braucht ein Auto?
Ursprünglich ein Kooperationsprojekt zwischen
- Schulbiologiezentrum Hannover
- Schul-LAB / IGS Mühlenberg (heute Energie-LAB)
- Motoren-LAB der BBS 6
- Wilhem-Raabe-Schule (biochemisches Labor)
Mehlstaubexplosion
Foto:Ingrid Nolte, Ada-Lessing-Schule
Mehl (Stärke) brennt, denn es
enthält Sonnenenergie.
Um mit Energie Auto fahren zu können muss die Stärke in Zucker
und dann in Alkohol verwandelt werden.
Das gelingt auch in der Schule.
Aber ist es gut und richtig Getreide durch den Motor zu jagen statt auf
den Teller zu bringen?
250 kg Getreide ernähren einen
Menschen ein Jahr lang -
Oder man stellt "Bioethanol" daraus her:
Das reicht für einige hundert Kilometer...
"Workshop Bioethanol"
Foto: Michael Rockstedt (Autostadt)
Neben vielen erprobten und schultauglichen "Kochrezepten" (wie entsteht "Bioethanol"?) ging es um die Frage, wieviel Acker braucht das Auto?
"Grünmalz": Keimende Gerste
Foto: Ingo Mennerich
Ein "zündendes Thema":
Treibstoff aus Rübenzucker, Mais oder Kartoffeln hergestellt, vom Rohprodukt Zucker oder der (durch angekeimtes oder gemälztes Getreide verzuckerten) Stärke bis zum fertigen "hochprozentigen" und brennbaren Destillat.
Der ganze Prozess der Bioethanol-Herstellung reduziert auf ein in der Schule leicht durchführbares "Küchen-Niveau"!
Darüber hinaus geht es um Energiegehalt(e), Flächenverbrauch pro Kilometer und CO2-Emissionen, physikalisch/chemische Eigenschaften und CO2-mindernde Motorentechnik, Sozialverträglichkeit im globalen Maßstab und die Problematik genveränderter Pflanzen.
Bioethanol: Vom Acker in den Tank?
Ein Thema mit vielen Aspekten!
Im Rahmen unseres, von vier hannoverschen Einrichtungen getragenen Projekts "Bioethanol: Vom Acker in den Tank?" stellen Schüler aus Zuckerrüben, Mais und Kartoffeln kleine Mengen Bioethanol her, untersuchen Stoffeigenschaften und Energiegehalte von fossilen und regenerativen Treibstoffen, setzen sich mit Motoren auseinander und lernen Techniken gentechnischer Veränderungen kennen .
- Der erste Teil, die Herstellung
vonm Ethanol aus pflanzlichen Rohstoffen, findet in erster Linie im
Schulbiologiezentrum statt,
eingeschränkt und in Verbindung mit fossilen Treibstoffen (Erdöl, Diesel, Benzin) auch im Energie-LAB..
In diesem ersten Modul werden Zuckerrüben (oder andere "süße" Rohstoffe) in Zucker verwandelt.
Stärkehaltige Kartoffeln, Mais oder andere Getreide (Weizen, Gerste) müssen zunächst durch die in gemältzem (angekeimten) Getreide gebildeten Amylasen bei optimalen Temperaturen und pH-Wert in Zucker verwandelt werden.
Nach Prüfung des Zuckergehaltes (Jodprobe, Saccharometer, refraktorische Messung) wird die "Würze" mit Hefe vergoren, der Alkoholgehalt gemessen und schließlich unter Ausnutzung der unterschiedlichen Siedepunkte von Wasser und Alkohol zu "Hochprozentigem" gebrannt. - Das Destillat im Energie-LAB
wird auf seine Brennbarkeit und seinen Energiegehalt ("Heizwert")
untersucht und mit "konventionellen" Treibstoffen (Benzin,
Diesel) und "modernen" Alternativen (Wasserstoff) verglichen.
Nach Absprache kann durch (einfache) fraktionierte Destillation auch
aus Erdöl Erdgas, Benzin und Diesel gewonnen werden.
Die Gegenüberstellung von fossilen,
aus Rohöl gewonnenen und "nachwachsenden" Treibstoffen
führt zur Frage ihrer Umweltrelevanz: Wie viel (zusätzliches)
CO2 entsteht beim Fahren mit fossilen und nachwachsenden
Energieträgern?
Wie groß ist der Flächenbedarf von Energiepflanzen?
Welche Folgen für Ökologie, Agrarstruktur und Wirtschaft ergeben
sich aus der Umstellung auf nachwachsende Energieträger?
Materialien:
Arbeitshilfe
"Bioethanol in der Schule - Vom Acker in den Tank?
Biologische Aspekte: Photosynthese, Zucker, Stärkeverzuckerung,
Vergärung, Destillation
Arbeitsblätter
"Bioethanol: Vom Acker in den Tank? (Stand 03.10.12, noch in
Überarbeitung)
Teilweise mit der Arbeitshilfe "Bioethanol" deckungsgleich,
darüber hinaus auch physikalische und chemische Aspekte
BNE: Nachhaltigkeitsdimensionen Bioethanol
"Bioethanol in der Schule": Projektangebot (Falter)
Kreuzworträtsel "Bioethanol" (Lernzielkontrolle)
Arbeitsblätter
"Biodiesel: Vom Acker in den Tank? (Stand 21.02.12, Arbeitsfassung)
Der
kleine CO2-Rechner
Wie viel CO2 erzeugt mein Auto?
Verbrennung Kohlenwasserstoffe, Reaktionsgleichung,
Molmasse, Dichte, O2-, CO2 und H2O-Massen und -Volumina bei Verbrennung
von einem oder mehreren Litern des Kohlenwasserstoffes.
Für Benzin kann z.B. eine Mischung aus Pentan (C5H12)
- Nonan (C9H20),
für Diesel eine Mischung von Dekan (C10H22) - Pentadekan
(C15H32) angenommen werden.
Biokraftstoff-Ackerflächen-Rechner
Biokraftstoff-Ackerflächen-Rechner
(EINFACHE VERSION)
Wie viel Ackerfläche (oder Regenwald) braucht mein Auto?
Verbrennung fossiler bzw. biogener Kraftstoffe, Energiegehalt, Fahrleistung, Durchschnittsverbrauch, Acker- bzw. Plantagenfläche bezogen auf Fahrtleistung
Arbeitsblatt
dazu
Zahlen zu Hektar-Roherträgen, Ausbeute (kg bzw. Liter), Anzahl Fahrzeuge
(Deutschland), Benzin-/Diesel-Flottenverbrauch usw
Der
kleine Bindungsenergie-Rechner für Kohlenwasserstoffe
Wie viel Energie wird bei der Verbrennung von fossilen oder biogenen Treibstoffen
umgesetzt?
Welcher Stoff hat mehr "Power"?
Das Programm berechnet die Verbrennungs-Enthalpie beliebiger Kohlenwasserstoffe
auf der Basis ihrer Summenformel.
Reaktionsgleichung, Molmassen, molekulare Bindungsenergien, Berechnung
des "Gewinns" aus "Input" der Ausgangsstoffe (Edukte)
und "Output" der Produkte.
Unser Bioethanol-Projekt macht Schlagzeilen in Japan:
"Autofahren mit Mais?
Deutsche Schüler lernen die Herstellung von Bioethanol"
in der auflagenstärksten Zeitung
der Welt,
der YOMIURI SHIMBUN
(Artikel vom 15. Dezember 2010)
Bäume in den Tank? Foto:Ingo
Mennerich
Nehmen wir mal an...
man könnte Bäume in Cellulose, in Zucker und
diesen dann in Alkohol verwandeln. Zu "Bioethanol" zum Autofahren.
Tatsächlich:
Holz (Cellulose) kann man verzuckern, mit Hefe vergären und zu Ethanol
destillieren.
Oder Holzgas daraus machen.
Wir beschäftigen uns schon einige Zeit lang mit diesem Thema.
Aber hat sich eigentlich schon mal jemand Gedanken darüber gemacht, wie viele Bäume wir dann auf der Straße "verheizen" würden?
Wie weit kann könnte mit einem
Baum Auto fahren?
Würde ein Baum für ein Leben eines Autofahrers reichen?
Und gäbe es dann noch genug Bäume für die nächsten
Generationen?
Dazu muss man wissen,
wie viel Energie Holz enthält und wie viel Holz ein Baum enthält.