Experiment Biomasse Arbeitsblatt

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Richard Fischer
vor 6 Jahren
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Ziel Die SuS können den Fermentationsprozess eigenständig miterleben und begleiten. Sie dokumentieren den Experimentverlauf korrekt und nachvollziehbar.

1 Lehrerinformation 1/5 Arbeitsauftrag Zum Thema Biomasse wird ein Vergärungs-Experiment durchgeführt. Dadurch kann die zukunftsweisende Technik optimal dargestellt und von den SuS nachvollzogen werden. Ziel Die SuS können den Fermentationsprozess eigenständig miterleben und begleiten. Sie dokumentieren den Experimentverlauf korrekt und nachvollziehbar. Material Experimentmaterial (siehe ) Informationen für die LP Lösung Sozialform GA Zeit 30 (Ansetzen des Versuchs) Dauer: 5 7 Tage Zusätzliche Informationen: Besuchen Sie doch mit Ihrer Klasse eine Kompogas-Anlage. Genaue Angaben und Adressen finden Sie unter "08 Exkursionen".

2 2/5 Aufgabe: Führ das Experiment gemäss Anleitung durch und beantworte die Fragen. Bananenschale powert MP3-Player! Dieser Titel könnte einen Zeitungsartikel einleiten, welcher Stromerzeugung mittels vergärbarer Biomasse zum Inhalt hat. Wie dieser Prozess abläuft, hast du bereits kennen gelernt. Damit jedoch der Vorgang 1:1 mitverfolgt werden kann, benötigt man ein kleines Experiment, das über mehrere Tage stattfinden wird. Material: PET-Flaschen oder andere abschliessbare Behältnisse/Glasflaschen Biomasse unterschiedlichster Art (frischgeschnittener Rasen, Grünabfälle aus der Küche, Pferdeäpfel etc.) Waage Evtl. Vakuumpumpe Evtl. Kolbenprober zur Messung der entstandenen Gasmenge Dokumentationsheft/Notizbuch/Fotoapparat Kolbenprober Vergärbare Biomasse Durchführung: In Gruppen setzt ihr Flaschen mit unterschiedlichen Biomassen an. Achtet dabei darauf, dass das Gewicht der eingefüllten Biomasse bei allen Flaschen gleich ist, sodass ein optimaler Vergleich möglich ist. Mit Hilfe der Vakuumpumpe wird der Sauerstoff abgezogen und die Flasche luftdicht verschlossen. Wenn möglich wird ein Kolbenprober angeschlossen, um das entweichende Gas zu messen. Tipp: Es ist ebenfalls spannend, das gleiche Gärgut (z. B.: Rasenschnitt) mit und ohne Wasser anzusetzen. Die Flaschen werden an eine warme Stelle im Schulzimmer positioniert und in regelmässigen Zeitabständen kontrolliert.

3/5 Kontrolliert und notiert die folgenden Angaben: 1. Entweichendes Gas 2. Veränderung des Gärgutes / der Biomasse (Fotoprotokoll) 3.

verglichen und die Dokumentationen einander gegenübergestellt.

Die folgenden Angaben sind Durchschnittswerte: Methan 60 % Kohlendioxid 35 % Wasserdampf 3,1 % Stickstoff 1 % Sauerstoff 0,3 % Wasserstoff < 1 % Ammoniak 0,7

3 3/5 Kontrolliert und notiert die folgenden Angaben: 1. Entweichendes Gas 2. Veränderung des Gärgutes / der Biomasse (Fotoprotokoll) 3. Veränderungen im Innern der Flasche (Fotoprotokoll) Anschliessende Analyse: Im anschliessenden Vergleich werden die unterschiedlichen Biomassen miteinander verglichen und die Dokumentationen einander gegenübergestellt. Wertet man die einzelnen Gase aus, so erhält man die folgenden Werte, wobei der Methan-Anteil für die Qualität des energiereichen Gases am wichtigsten ist. Die folgenden Angaben sind Durchschnittswerte: Methan 60 % Kohlendioxid 35 % Wasserdampf 3,1 % Stickstoff 1 % Sauerstoff 0,3 % Wasserstoff < 1 % Ammoniak 0,7 mg/m³ Schwefelwasserstoff 500 mg/m³ Was denkst du: Welche Biomasse hat den höchsten Methangehalt? 1 Zuckerrübensilage Maissilage Hühnermist 1 Silage: Das Pflanzenmaterial wird luftdicht abgeschlossen, verdichtet und gelagert. Dadurch wird die Entstehung von Schimmelpilzen und Bakterien verhindert.

Informationen für die LP/Lösung 4/5 Info: Hintergrundinformationen zum Experiment Methangas In dieser Übung spielt Methan als Gas eine wichtige Rolle, da dieses Gas für den Energiegehalt von Biogas

4 Informationen für die LP/Lösung 4/5 Info: Hintergrundinformationen zum Experiment Methangas In dieser Übung spielt Methan als Gas eine wichtige Rolle, da dieses Gas für den Energiegehalt von Biogas am wichtigsten ist. Als Hintergrundinfo eine Kurzdefinition zu diesem speziellen und vielversprechenden Gas: Methan (auch Methylwasserstoff genannt) ist ein farbloses und geruchloses Gas. Es ist das einfachste Alkan und der einfachste Kohlenwasserstoff überhaupt, die Summenformel lautet CH 4. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Sumpfgas und ein wichtiger Bestandteil von Holzgas. Nach Kohlenstoffdioxid ist es das bedeutendste von Menschen freigesetzte Treibhausgas, wobei es 20- bis 30-mal wirkungsvoller ist, allerdings in kleineren Mengen in der Atmosphäre vorkommt. Methan wird als Heizgas verwendet und dient als Ausgangspunkt für viele andere organische Verbindungen. Methan wird bei biologischen und geologischen Prozessen ständig neu gebildet und freigesetzt. Silage Der Begriff Silage kommt bei einer Zusatzaufgabe zum Tragen. Hier eine Erläuterung als Hintergrundinformation für die Lehrperson. Silage oder Gärfutter ist durch Milchsäuregärung konserviertes hochwertiges Grünfutter für Nutztiere, hier vor allem Wiederkäuer und insbesondere Rinder, da diese durch die Fermentation im Pansen in der Lage sind, Struktur- Kohlenhydrate zu verdauen. Silage ist auch eine hervorragend geeignete Konservierungsmethode für nachwachsende Rohstoffe als Energiequelle für Biogasanlagen. Für diese Art der Konservierung sind grundsätzlich alle Grünfuttermittel geeignet: unter anderem Gras, Mais, Klee, Luzerne, Ackerbohnen, Hafer und Rübenblätter. Ablauf der Silierung Das Pflanzenmaterial wird luftdicht abgeschlossen, verdichtet und gelagert. Dabei werden pflanzeneigene Enzyme sowie aerobe und fakultativ anaerobe Mikroorganismen (Bakterien, Hefen, Schimmelpilze) unterdrückt. Die Milchsäurebakterien wandeln den Zucker in Säure um und der ph-wert fällt auf typischerweise 4,0 bis 4,5 ab. Dadurch werden weitere gärschädliche Bakterien am Wachstum gehindert.

5 Informationen für die LP/Lösung 5/5 Lösung: Zuckerrübensilage Maissilage Hühnermist 72 % Methangehalt 52 % Methangehalt 60 % Methangehalt

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