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Nachhaltige Mobilität: Biodiesel

Entwickelt im Rahmen des Projektes

Für eine nachhaltige Zukunft

Überblick über das Schülerlaborangebot

Biokunststoffe für eine nachhaltigere Zukunft

Die folgende Tabelle zeigt die Teilthemen des Schülerlaborangebotes und die dazu-

gehörigen Versuche. Die Komplexität der Versuche nimmt innerhalb eines Teilthemas zu.

Tabelle 1 Angebot an Teilthemen und Versuchen im Schülerlaborangebot Biokunststoffe für eine nachhaltigere Zukunft

Teilthema Versuch

1 Eigenschaften von Biokunststoffen

1 Bruchverhalten von Kunststoffen

2 Beständigkeit von Kunststoffen

3 Schmelzverhalten von Kunststoffen

4 Dichtebestimmung bei Kunststoffen

5 Brennverhalten von Kunststoffen

6 Kunststoffe bestehen aus Kohlenstoff und

Wasserstoff

2 Herstellung von Biokunststoffen

1 Kunststoff aus Stärke herstellen

2 Kunststoff aus Citronensäure

3 Kunststoff aus Chitosan herstellen

4 Kunststoff aus Bananenschalen

5 Kunststoff aus Milch

6 Vulkanisierung von Latex

3 Recycling und Anwendung von

Biokunststoffen

1 Kaltzerkleinerung von Gummi

2 Recycling von Gummigranulat

3 Kompostierung von Biokunststoffen

4 Geschirr aus Biokunststoff

5 Herstellung einer Biokunststoffschale

Beispiele aus dem Schülerlaborangebot

Teilthema 1

Bringe die Dominosteine in die richtige Reihenfolge:

Forschungsauftrag:

Lege die Dominosteine in

die richtige Reihenfolge.

Folge dann der Arbeits-

anweisung.

Bei dem Versuch entsteht

viel Rauch! Halte steht

den Abzug so gut es geht

geschlossen.

An dieser Station lernst du, dass Kunststoff aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen

besteht.

Versuchsaufbau:

Beobachtung:

Erdölkunststoff:

Kieselgel: ____________________________________________

Kalkwasser:___________________________________________

Biokunststoff:

Kieselgel: ____________________________________________

Kalkwasser:___________________________________________

Fülle die Lücken als Wortgleichung aus:

Kohlenstoffdioxid bildet mit Kalkwasser einen weißen Niederschlag. Es entsteht Cal-

ciumcarbonat. Dadurch trübt sich das Kalkwasser.

________________ +________________ ___________________

Der Wasserstoff aus der Verbrennung reagiert mit dem Sauerstoff aus der Luft zu

Wasser. Das Wasser oxidiert das orange Phenolphthalein (PhenH3+) im Kieselgel zu

PhenH2 (farblos) und Wasserstoff.

______________+______________ ____________+_____________

Was hat dir der Versuch über den Aufbau von Bio- und Erdölkunststoffe

gezeigt?

_____________________________________________________________

Du brauchst:

o Stärkekunststoff

o Polyethylen

o Kalkwasser

o Kieselgel

o Glastrichter

o Stativ

o Stopfen

o Glasrohr

o Wasserstrahl-

pumpe

o Bunsenbrenner

o Porzellanschale

o Wassersaugflasche

o U-Rohr

o Eis

Versuch: Kunststoffe beste-hen aus Kohlenstoff und

Wasserstoff

Wortgleichung

Die Stoffe stehen hier in einer falschen Rei-henfolge. Außerdem sind die Buchstaben durchei-nander geraten:

(1) KDOIHSTFFOXDINELO, CRACALU-

MIBOTRAN, SRESAWLKAK

(2),SFWASRETFOF, PHNE3+H, SRE-

WAS, PHNEH2


Wasserstoff

Wortgleichung

Die jeweils drei einzutragenden Stoffe ste-hen hier in einer falschen Reihenfolge:

(1) Kalkwasser, Calciumcarbonat, Kohlen-

stoffdioxid

(2) PhenH2, PhenH3+, Wasserstoff, Was-

ser


Wasserstoff

Wortgleichung

Zwei Reaktionen sind abgelaufen:

(1) Kohlenstoffdioxid + Kalkwasser

Calciumcarbonat

(2) Wasser + PhenH3+ Wasserstoff +

PhenH2

Versuch: Kunststoffe beste-

hen aus Kohlenstoff und Wasserstoff

Tabelle

Beobachtung Erdölkunst-

stoff

Beobachtung Biokunststoff

Kieselgel Entfärbt

sich

Kalkwas-ser

Trübt sich


Wasserstoff

Tabelle

Beobachtung Erdölkunst-

stoff

Beobachtung Biokunststoff

Kieselgel Entfärbt

sich Trübt sich

Kalkwas-ser

Entfärbt sich

Trübt sich


Wasserstoff

Domino


Wasserstoff

Domino


Wasserstoff

Domino

2

3

4


Wasserstoff

Domino

5

..

..

1

2

3

..

Forschungsauftrag:

Hilf Lynn, die Kunststoffproben

richtig zu bestimmen. Finde da-

zu heraus, welcher Kunststoff in

welchem Reagenzglas ist.

2

3

1

Ups! Ich habe vergessen, die Rea-

genzgläser mit den Kunststoffproben

zu beschriften...!

Was mach ich jetzt nur?

Hmm! Ich habe drei Behälter:

Im ersten befindet sich Wasser.

Im zweiten befindet sich Salzwasser.

Im dritten befindet sich eine

Thiosulfat-Lösung.

Ob mir das weiter hilft?

Was meint ihr?

Ich weiß: Salzwasser hat eine Dichte

1,17 g/cm3

Die Dichte von Natriumthio-

sulfat-Lösung beträgt 1.37

g/cm3

Wasser hat die Dichte

1,00g/cm3

Außerdem weiß ich: PVC hat die Dichte 1,40

g/cm3

Die Dichte von PLA beträgt

0,9 g/cm3

PC hat die Dichte 1,20 g/cm3

An dieser Station lernst du, wie du die Dichte von Kunststoffen bestimmen kannst.

_

Wie gehst du vor?

_____________________

_____________________

_____________________

_____________________

Was hast du beobachtet?

Kunststoff aus

Reagenzglas Wasser Salzwasser

Natriumthiosulfat-

Lösung Kunststoffart

1

2

3

Fülle die Lücken aus um zu verstehen, warum manche Kunststoffe

schwimmen, und manche nicht.

Damit ein Kunststoff _________________(1) kann, muss er leichter sein als Wasser.

Ist er schwerer, _____________(2) er. Dies hat mit der sogenannten Dichte eines

Gegenstandes zu tun. Die Dichte ist eine physikalische Einheit und bezeichnet das

Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. Das ________________(3)

gibt den Rauminhalt eines Gegenstandes an, das heißt wie viel Platz er im

________________(4) einnimmt. Die Masse beschreibt sein ________________(5).

Ist die Dichte eines Gegenstandes geringer als die des Wassers, schwimmt er. Ist

seine ________________(6) dagegen größer, sinkt der Kunststoff.

Du brauchst:

o 3 kleine Bechergläser (250 ml)

o 50 ml Kochsalzlösung

o 50 ml Wasser

o 50 ml Natriumthiosulfatlösung

o Papier zum Abtrocknen

o Kunststoffproben (PVC, PLA, PC)

..

Versuch: Dichtebestimmung von Kunststoffen

Versuchsanleitung

Wenn ein Kunststoff eine größere

Dichte als die Flüssigkeit hat, dann sinkt er.

Wenn ein Kunststoff eine geringe-re Dichte als die Flüssigkeit hat,

dann schwimmt er oben.


Versuchsanleitung

Rea-genz-glas

Wasser Salz-

wasser Natrium-thiosulfat

Kunststoff-art

1 - - PVC

2 - +

3 +

+ = schwimmt - = schwimmt nicht


Versuchsanleitung

Rea-genzglas

Wasser Salz-

wasser

Natrium-thiosul-

fat-Lösung

Kunststoff-art

1 - - - PVC

2 - - + PC

3 + + + PLA

+ = schwimmt - = schwimmt nicht


Auswertung

Die fünf Begriffe stehen hier in einer fal-

schen Reihenfolge. Außerdem sind die

Buchstaben durcheinander geraten:

UMAR, KINTS, WCIHGET,

IDHTCE, SIMHNWECM,

MULOVNE


Auswertung

Die fünf einzutragenden Begriffe stehen

hier in einer falschen Reihenfolge:

Raum, sinkt, Gewicht, Dichte,

schwimmen, Volumen


Auswertung

(1) schwimmen

(2) sinkt

(3) Volumen

(4) Raum

(5) Gewicht

(6) Dichte


Teilthema 2

Lies dir folgende Foreneinträge durch:

Forschungsauftrag:

Stelle wie Umwelt-

Checker Kunststoff aus

Milch her. Anschließend

kannst du einen Antwort-

Post entwerfen.

Trage Handschuhe

zum Ausdrücken!

Essigsäure ist

ätzend!

An dieser Station lernst du, wie du aus Milch Kunststoff erzeugen kannst.

Wie soll dein Versuch aussehen?

Was hast du beobachtet?

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

Schreibe dem Forum einen Antwort-Post, indem den Mitgliedern erklärst, ob und wa-

rum du diesen Kunststoff verwenden bzw. nicht verwenden würdest.

Du brauchst:

o Bechergläser o Heizplatte o Messzylinder o Baumwolltuch o Spatel o 5 ml Natronlauge

o

o Löffel o Einweghandschuhe o Alufolie o 100 ml frische Milch o 15 ml Essigessenz

20 mL Essig-

essenz

Milch

80 °C 10 Min.

Versuch: Kunststoff aus Milch erstellen

Anleitung


Anleitung


Anleitung

Forschungsauftrag:

Die 16-Jährige Elif erhielt 2013 den Google Sci-

ence Fair-Preis für die Erfindung des Bananen-

Kunststoffs. Ihre Anleitung dazu hat sie veröf-

fentlicht. So können alle diesen Kunststoff sel-

ber herstellen. Probiere es doch selber einfach

mal aus!

..

..

Elif lebt in Istanbul

Sie suchte nach einer Idee,

um der Umwelt zu helfen. Da kam ihr eine Idee…

… aber dann … …nach 2 Jahren–Endlich! Nicht alles klappt auf Anhieb…

Hmm, gegen all den

Dreck muss man doch

was tun können…

Ich muss eine Möglichkeit

finden, wie man mehr Müll

recyceln kann.

Hmm, vielleicht kann ich da-

mit was anfangen…

Vielleicht wenn

ich hier….und

dann… und dann

muss ich….

Sei vorsichtig: HCl

und NaOH sind

ätzend!

ver

An dieser Station lernst du, wie du aus Bananenschalen Kunststoff gewinnen kannst.

So gehst du vor:

Diskutiere, welche Vorteile und Nachteile Kunststoff aus einem Abfall-

produkt wie Bananenschalen gegenüber einem aus Kartoffelstärke hat.

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

Du brauchst:

o Pipette

o Bananenschalenpüree

o HCl

o NaOH

o Glycerin

o Trockenschrank

o

o Petrischale

o Glasstab

o Waage

o Becherglas

o Glasstab

10g

130°C 10-15 min

Versuch: Kunststoff aus Ba-nanenschalen

Auswertung

Tipp 1:

Kartoffeln sind Lebensmittel,

Bananenschalen dagegen Ab-

fall.


Auswertung

Tipp 2:

Bananenschalen sind Abfall, al-

so sehr günstig.


Auswertung

Tipp 3:

Wenn man Kunststoff aus Le-

bensmitteln herstellt, werden

die Lebensmittel teurer, weil

mehr gebraucht werden.


Durchführung

Die Sätze befinden sich der falschen Reihenfolge:

Fülle das Gemisch in eine Petrischale.

Fülle 10g des Bananenschalenpürees in ein

Becherglas.

Stelle die Petrischale für 10-15 Minuten bei

130°C in den Trockenschrank.

Fülle mit der Pipette 3 mL HCl, 2 mL Glycerin

und 3 mL NaOH in das Becherglas.

Rühre das Gemisch mit einem Glasstab um.


Durchführung

Die Sätze befinden sich der falschen Reihenfolge:

1. Fülle 10g des Bananenschalenpürees in ein

Becherglas.

2. Fülle mit der Pipette 3 mL HCl, 2 mL Glycerin

und 3 mL in das Becherglas.

3. Rühre das Gemisch mit einem Glasstab um.

Fülle das Gemisch in eine Petrischale.

4. Stelle die Petrischale für 10-15 Minuten bei

130°C in den Trockenschrank.


Teilthema 3

Forschungsauftrag:

Amanda hat euch das Rezept für

Gummi-Matten aufgeschrieben.

Probiert es doch einmal aus. Über-

legt danach, was man aus recycel-

tem Gummi noch alles herstellen

könnte.

Hey Daniel, bist du

bereit für unsere Fahr-

radtour?

Hey Amanda, leider

kann ich nicht mit, mein

Reifen hat ein Loch.

Kein Problem, ich habe alles zum

Flicken dabei: Gummigranulat

und Gummikleber. Damit bekom-

men ihn wir schnell wieder heil!

Super, hoffent-

lich klappt es!

Wow, das Zeug ist ja

super praktisch. Ob man

daraus auch andere Sa-

chen machen kann??

Klar, ich hab noch

ein Rezept für Gum-

mimatten-das kannst

du gerne haben!

An dieser Station lernst du, wie aus Gummigranulat eine Gummimatte entsteht.

Leider sind bei der Versuchsanleitung einige Wörter unle-

serlich geworden. Schreibe die Wörter in die Lücken.

Nenne Beispiele dafür, was sich noch aus recyceltem Gummi machen

lässt:

____________________________________________

____________________________________________

____________________________________________

Du brauchst:

o Gummigranulat

o Gummilösung

o harte Unterlage

o Handschuhe

Achtung Gummilö-

sung enthält entzünd-

liche Lösungsmittel!

Rezept für neue Gummi-Matten

1. Streiche eine Schicht Gummi-Lösung

____________(1) auf die Platte

_________(2).

2. Lasse die Lösung kurz antrocknen

____________(3).

3. Streue dann eine Schicht Gummigranulat

_____________(4) darüber und presse

diese gut auf die Gummilösung.

4. Du hast jetzt die erste Schicht deiner

Gummi-Matte_____________(5). Um sie

stabiler zu bekommen, kannst du die

Schritte 1 bis 3 wiederholen.

5. Lasse deine Matte gut an der Luft

trocknen _____________(6). Dann kannst

du sie einfach abziehen.

Versuch: Recycling von

Gummigranulat

Anleitung

Die vier einzutragenden Begriffe stehen

hier in einer falschen Reihenfolge. Au-

ßerdem sind die Buchstaben durchei-

nander geraten:

GMIUM-TAMTE, RCTENONK,

GMIULSMUNÖ, NARKNTECNO,

UMGMIRLATUGA


Gummigranulat

Anleitung

Die vier einzutragenden Begriffe stehen hier in einer falschen Reihenfolge:

Gummimatte, trocknen, Gum-

milösung, antrocknen, Gummig-

ranulat


Gummigranulat

Anleitung

Lösung:

(1) Gummilösung

(2) Platten

(3) antrocknen

(4) Gummigranulat

(5) Gummimatte

(6) trocknen


Gummigranulat

Auswertung

Tipp 1:

Für manche Gegenstände wird recyceltes

Gummi mit neuem Gummi gemischt.

Schreibe auf, wo man das machen könnte.


Gummigranulat

Auswertung

Tipp 2:

Recycelte Gummimatten verhindern beim

Spielen Verletzungen. Erkläre, wo sie ge-

nutzt werden.


Gummigranulat

Auswertung

Tipp 3:

Recycelte Gummimatten verhindern

beim Spielen Verletzungen. Solche

Matten werden auf Spielplätzen

oder Sportplätzen für Laufbahnen

genutzt. Aber auch Gummireifen

können aus recyceltem Gummi her-

gestellt werden.

o Pipette o Stoppuhr o Waage o Heizplatte o Erde o Glasstab

Du brauchst:

o Lackmusindikator o Polystyrolfolie, o Stärkefolie o Erlenmeyerkolben o Gährröhrchen o 2 Erlenmeyerkolben

Forschungsauftrag:

Elif hat die Anleitung für den Ver-

such etwas durcheinander ge-

bracht. Helfe Elif und Daniel die

Versuchsvorschrift in Ordnung zu

bringen. Verbinde dazu die Bilder

mit dem jeweiligen Text. Probiere

dann den Versuch selber aus.

Hallo Daniel, ich werfe nur

meinen Biomüll weg, bevor

die Mülltonne abgeholt wird.

Hey Elif, was

machst du

gerade?

Hä? Du kannst doch kei-

nen Plastikbecher in die

Biotonne werden?

Doch, das geht.

Denn er besteht aus

Biokunststoff. Der

kann von Bakterien

abgebaut werden!

Und was soll

dann daraus

werden? Na, das gleich, wie wenn

man altes Obst wegwirft:

Kompost!

Ich kann es dir sogar be-

weisen! Komm mit ins Labor

und ich zeige es dir!

Okay….das will

ich sehen!

An dieser Station lernst du, welche Abbauprodukte durch Biokunststoff entstehen.

Ordne die Bilder den Texten zu:

1

Wiege zuerst 1 g Polystyrolfolie und 1g

Stärkefolie in einer Petrischale ab und reiße

sie in kleine Stücke.

2

Gib mit einem Spatel Komposterde in beide

Erlenmeyerkolben, bis der Boden bedeckt

ist.

3 Gib die Folienstücke jeweils einen mit Erde gefüllten Erlenmeyerkolben.

4

Gib ein paar Tropfen Wasser auf die Kom-

posterde, sodass die Erde leicht feucht ist.

Rühre alles dann mit einem Glasstab um.

Drücke die Folienstücke mit einem Glasstab

in die Erde.

5 Fülle vorsichtig mit einer Pipette 3 mL

Lackmusindikator in das Gärröhrchen.

6

Verschließe die Erlenmeyerkolben mit den

Gärröhrchen und stelle sie in ein 60 °C

warmes Wasserbad.

7 Stoppe die Zeit mit einer Stoppuhr bis sich

die Lackmusindikator-Lösung entfärbt hat.

Wie lang war die Verfärbungszeit?

Verfärbungszeit

[in sek.]

Polystyrolfolie

Stärkefolie

Fülle die Lücken im Text aus.

Biokunststoffe bestehen aus Wasserstoff- und ________________(1)-atomen.

Wird der Kunststoff abgebaut, zersetzen __________________(2) den Kunst-

stoff wieder in seine Edukte. Der frei werdende Wasserstoff steigt in das

________________(3). Dort sinkt der pH-Wert und wird immer saurer.

Dadurch _________________(4) sich das der Lackmusindikator.

Du brauchst:

o Thymolphthalein-Lösung

o Wasser

o Heizplatte,

o Kristallisierschale

o Thermometer

o Erlenmeyerkolben

o Gärröhrchen

o Pipette

o Schere

Versuch: Abbau von Bio-kunststoffen

Anleitung

2

3


Anleitung

4

5


Anleitung

6

7


Auswertung

Die vier einzutragenden Begriffe stehen

hier in einer falschen Reihenfolge. Au-

ßerdem sind die Buchstaben durchei-

nander geraten:

RVEFRÄBT, TBKRNEAI,

RÄRHGHREHCÖNR,

NHESOFLTOFK


Auswertung

Die vier einzutragenden Begriffe stehen hier in einer falschen Reihenfolge:

verfärbt, Bakterien, Kohlenstoff,

Gährröhrchen


Auswertung

Lösung: (1) Kohlenstoff

(2) Bakterien

(3) Gährröhrchen

(4) verfärbt

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