nachwachsende rohstoffe dr. lutz stäudel leipzig, 19.09.2014
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Nachwachsende Rohstoffe
Dr. Lutz StäudelLeipzig, 19.09.2014
Was Sie erwartet
10.40 Einführendes Referat11.00 Kurz-Praktikum *) 12.20 Auswertung und Perspektiven
für den Unterricht12.40 Workshop-Ende
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
*) Das vollständige Praktikumsskript finden Sie zum Download unter:http://www.guteunterrichtspraxis-nw.org/ressourcen/Laborskript_NaWaRo_2014.docx
Die Materialien zu diesem Workshop stehen ab Montag zum Download bereit:www.stäudel.de/2014_Leipzig_NaWaRo.html oder
www.guteunterrichtspaxis-nw.org/2014_Leipzig_NaWaRo.html
FNR = Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
Neue Aktualität
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
FNR = Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
Neue Aktualität
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
1998
125.000
7.000
81.000
21.000
(110.000)
4.000
4.000
(352.000)2010
940.000
240.000
650.000
4.000
1.834.000
2.151.000
Bader/Nick/Melle: NaWaRo – Die Natur als chemische Fabrik.
NaW
aRo Leipzig 19.09.2014
NaWaRo-Pflanzen und ProdukteÖlpflanzen Pflanzen, die Zucker
und Stärke produzieren
Faserpflanzen andere „Rohstoffpflanzen“
RapsSonnenblumeLeinSenfRübsen
(harzliefernde Baumarten)
MaisKartoffelnWeizenMarkerbsenZuckerrübenTopinambur
(Zuckerrohr)
Faserlein (Flachs)Hanf
(Baumwolle)(Sisal)
WaidKrappSaflor
(Indigo)
Heilkräuter
verharzende Öle(als Filmbildner für Lacke, zur Linoleum-herstellung u.a.)
etherische Öle(als Lösungsmittel)
Fette, Fettsäuren
Zucker
Stärke
Zellulose
Fasern(Lang- und Kurzfaser)
Farbstoffe
Wirkstoffe(pharmazeutische und andere, z.B. für den Pflanzenschutz)
Produkte:
Farben, Lacke, Kleber, Schmiermittel, Seifen, Tenside, Lösungsmittel, Kosmetika
Produkte:
Papiere und Pappen, Verpackungen, Platten, Waschrohstoffe, Kleber, Folien und Kunststoffe, Füllstoffe, Kosmetik
Produkte:
Textilien, Spezialtextilien (Filter), Seile, Bespannungen
Faserplatten, Dämm-stoffe, Bremsbeläge, Papiere
Produkte:
Farben und Lacke, Kosmetik, Pharmaprodukte, Repellents
NaW
aRo Leipzig 19.09.2014
Motive für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe
Aktuell: CO2-Bilanz / Treibhauseffekt / Klimaveränderungen -> Energiepflanzen / Biosprit
Traditionelle Produkte – „Öko“-Sortiment -> Fasern, Seifen, Kosmetika, Farben, Lacke
Rohstoffe für die industrielle Produktion: geringerer Energieaufwand, nutzbare Strukturen -> APGs für Waschmittel, Schmierstoffe, (Papier, Pappe, auch: Holz für Bauzwecke, Konstruktionen
Umweltaspekte -> Abbaubarkeit (Treibstoffe auf Binnenseen, Tenside), schadstoffarme Technologien, Nachhaltigkeit
Nutzung landwirtschaftlicher Stilllegungsflächen -> Energiepflanzen
Bei mehr als der Hälfte unserer Tenside basiert der lipophile Teil auf nachwachsen-den Rohstoffen (…) wie zum Beispiel das nur für den industriellen Einsatz nutzbare Palmkernöl.
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Die experimentellen Stationen
• Drei Experiment-Gruppen: Treibhauseffekt/Kohlenstoffkreislauf (5)Stärke als nachwachsender Rohstoff (6 + 1)Öle, Fette (5) und ein Färbeversuch (1)
• Bitte arbeiten Sie in Kleingruppen (2 – 3)• Einige praktische Hinweise:
– 1 A: statt Deckel aufs Glas: Pappe– 1 D: bei wenig Sonne: Langzeitexperiment
(statt ind. Wasserfreund auch mit Wasserpest)– 2 A: Passen Sie auf Ihre Finger auf !– 2 C: Popcorn …. – 2 D: Alternativ zu Plexiglas als Unterlage: PE-Folie– 3 B & C: Seien Sie kreativ!
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
Und jetzt …
…. an die Arbeit
Die Auswertung dann um 12.20 Uhr.
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
Thesen zum Umgang mit dem Thema Nachwachsende Rohstoffe im Unterricht
• Wenn die NaWaRo nur als Vehikel für z.B. organische Chemie benutzt werden, bleibt dies für ihr Verständnis wirkungslos
• Wenn NaWaRo nur auf die Frage energetischer Verwertung / Biosprit reduziert werden, können die Schüler deren Bedeutung nicht hinreichend erfassen.
• Zum Verständnis gehört auch unmittelbare stoffliche Erfahrung (die Biologiedidaktik spricht von originaler Begegnung) und deren fachliche Aufarbeitung
• Die Auseinandersetzung mit NaWaRo dient immer auch der Herausbildung von Bewertungskompetenz im Sinne der Bildungsstandards.
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Bezüge zu den Bildungsstandards:
K1 FachwissenK2 ErkenntnisgewinnungK3 KommunikationK4 Bewertung
Basiskonzepte
Struktur – Eigensch.TeilchenChem. ReaktionEnergieumsatz
Hauptaspekt: Nutzung eines Modells, Modellkritik-> ErkenntnisgewinnungAufnahme von Daten und Auswertung:-> Erkenntnisgewinnung & Kommunikation
Am Beispiel Modellversuch zum Treibhaus(effekt)
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Tenside
Schematischer Aufbau
Seife (Na-Salz einer Fettsäure)
Lineares Alkyl-Benzol-Sulfonat (LAS) (anionisches Tensid)
Alkyl-Poly-Glycosid (APG)(nicht-ionisches Tensid)
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APG
Zuckeraus Stärke- oder
Zucker-liefernden Pflanzen
Fettsäureaus Kokos- oder
Palmkernöl
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ProduktlinienanalyseDie PLA ist die umfassendste Methode zur Beurteilung von Produkten.
Dabei werde neben der Umwelt auch die Aspekte Wirtschaft und Gesellschaft berücksichtigt.
Diese Einbeziehung von ökonomischen und gesellschaftlichen Aspekten unterscheidet die PLA von anderen Verfahren wie z.B. der Ökobilanz.
Quelle: Katalyse Institut Köln http://www.umweltlexikon-online.de/RUBrechtmanagement/Produktlinienanalyse.php
In der Praxis stößt man auf zwei prinzipielle Probleme: die große Vielfalt der zu erhebenden Information und die Komplexität ihrer Bewertungen. (z.B. Bilanzraum)
Daher:Vereinfachte Verfahren, die bestimmte Aspekte herausstellen, andere aber nicht berücksichtigen, z.B. Ökobilanz, ökologischer Fußabdruck, virtuelles Wasser ….
Daher aber auch:Unterschiede in den Bewertungen
Technikfolgenabschätzung
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Ökobilanz I Entlang des Lebensweges eines
Produktes werden die Stoff- und Energieströme des gesamten Produktsystems, also aller beteiligten Prozesse, analysiert.
Emissionen in Luft, Wasser und Boden sowie der Natur entnommene Ressourcen – werden systematisch erfasst und in der so genannten „Sachbilanz“ abgelegt.
Die potenziellen Umwelteffekte wie Treibhauseffekt, Sommersmog, Versauerung, Überdüngung etc. werden anschließend im Rahmen der „Wirkungsabschätzung“ ausgewertet.
Das Verfahren zur Erstellung einer Ökobilanz ist in einer DIN Norm geregelt:DIN ISO 14040 ff
Quelle: Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung an der Universität Stuttgarthttp://www.lbp-gabi.de/46-0-Oekobilanz-und-Ganzheitliche-Bilanzierung.html#LCE
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Ökobilanz IIIn vier Schritten :
Festlegung des Ziels und UntersuchungsrahmensDer erste Schritt legt das Ziel und den Unter-suchungsrahmen fest, z.B. was alles eingezogen werden soll, ebenso die Anforderungen an die Datenqualität etc.
Sachbilanz Die Sachbilanz beinhaltet die Datensammlung aller benötigten Inputs (Ressourcen, Vorprodukte) und Outputs (Emissionen, Abfälle) und das Aufstellen einer Bilanz.
Wirkungsabschätzung Bei der Wirkungsabschätzung werden die poten-ziellen Umweltwirkungen, Einflüsse auf die menschliche Gesundheit und Ressourcenverfüg-barkeit mit Hilfe der Sachbilanz abgeschätzt / berechnet.
AuswertungBei der Auswertung werden die Ergebnisse der Sachbilanz und Wirkungsabschätzung im Bezug auf das Ziel der Ökobilanzstudie interpretiert.
Quelle: Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung an der Universität Stuttgarthttp://www.lbp-gabi.de/46-0-Oekobilanz-und-Ganzheitliche-Bilanzierung.html#LCE
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Ecological Footprint IÖkologischer FußabdruckDas Konzept des "Ökologischen Fußabdrucks ab„ wurde Anfang der 90er von Mathis Wackernagel und William Rees entwickelt.Ziel war es, die Frage klären, ob die Erde überhaupt noch ausreicht, um unsere Bedürfnisse zu befriedigen. Als einheitliche Maßeinheit wählten die Fläche (in Hektar).
Der ö. F. setzt sich aus folgenden Flächen zusammen:
"Energiefläche" zum Ausgleich für die Verwendung fossiler Energie,
Siedlungsfläche z.B. für die Häuser, Verkehrs- und Produktionsflächen,
Ackerland für die Erzeugung von pflanzlichen Nahrungs- und Futtermitteln, aber auch Textilfasern oder NaWaRo,
Weideland für unser Vieh und alle Produkte, die von ihm stammen,
Wald für Bauholz und Papierrohstoff sowie
Meeresfläche, aus der wir uns mit Meeresprodukten versorgen.
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Ecological Footpint IIÖkologischer Fußabdruck
Quelle: http://vwl-nachhaltig.de/VGR.htmlGrafik : www.ew.govt.nz/Environmental-information/Environmental-indicators/Community-and-economy/Sustainability/ecofoot-report/
Deutschland liegt beim Vergleich mit anderen Industrieländern mit 5,32 Hektar pro Person im Mittelfeld.
Die Erde hat eine für uns nutzbare Fläche von 7,3 Milliarden Hektar. Bei 7 Mrd Menschen bleiben für jeden Menschen ca. 1 Hektar Land zuzüglich 0,5 Hektar Meer.
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Virtuelles Wasser Ipersonenbezogen
Quelle: Wikipedia; http://de.wikipedia.org/wiki/Virtuelles_WasserGrafik: http://www.waterfootprint.org/ WWF-Grafik und Zitat: http://wendepunkte.wordpress.com/2010/06/13/so-leben-wie-du/
Virtuelles Wasser ist die Wassermenge, die nach einer umfassenden Bilanz als tatsächlich verbrauchte Menge pro Produkt anfällt (John Anthony Allen).
Die Menge des virtuellen Wassers ist praktisch ein (ausgekoppelter) Aspekt des „ecological footprint“.
Seine Bedeutung bekommt das VW dadurch, dass die Menschen in den Industriestaaten oft wasserintensive Rohstoff in Ländern der 3. Welt produzieren lassen, die ohnehin unter Wassermangel leiden.
„Im Mittel hat jeder Deutsche einen täglichen Wasser-Fußabdruck von 5.288 Litern, was etwa 25 Badewannenfüllungen entspricht“ (WWF)
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Virtuelles Wasser IIproduktbezogen
Quelle: Wikipedia; http://de.wikipedia.org/wiki/Virtuelles_WasserBiosprit: Quelle: BUND http://nachrichten.t-online.de/bund-menschheit-verschwendet-grosse-mengen-unsichtbares-wasser-/id_18159038/index
Biosprit: > 1000 l / 1 l
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Unterschiedliche Ergebnisse(wegen Betrachtung verschiedener Kriterien)
Biodiesel & E10
Bauernverband:Bioethanol aus deutscher Produktion verursacht - vom Acker bis in den Tank - heute nur halb so viel CO2 wie Benzin aus fossilem Erdöl Mittelfristig seien Verringe-rungen der Treibhausgase um 70 % möglich.
GreenpeaceDer Einsatz von sogenanntem Bio- anstelle von normalem Mineralöl-Diesel löst keines der im Zusammenhang mit dem Verbrauch von fossilen Treibstoffen diskutierten Probleme.
Kritische ForscherBiodiesel aus Raps kann bis zu 1,7 Mal schädlicher für das Klima sein als herkömmliches Benzin. (…) Grund ist die Düngung mit Stickstoff, der zum Teil als Lachgas (Distickstoffmonoxid) in die Atmosphäre gelangt. Der Stoff ist ein um den Faktor 300 stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid.
NaWaRo Leipzig 19.09.2014
Vier Aufgaben:
A Biosprit – wenn wir allen Diesel …… wie groß wäre die notwendige Fläche?
B Stadtkultur und Ressource Holz
C Baumwoll-T-Shirt – ökologischer Rucksack und virtuelles Wasser
D Ölpalme als NaWaRo-Lieferant
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