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

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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!

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Und jetzt …

…. an die Arbeit

Die Auswertung dann um 12.20 Uhr.

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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.

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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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