Over deze quest... De economie van de 21e-eeuw is niet lineair, maar heeft de vorm van een donut. De buitenkant van de donut stellen de grenzen aan de planeet voor. Een aantal grenzen zijn overschreden. Dat zie je aan de rode vlakken. Eén van die grenzen is het gebruik van stikstof en fosfaten in de landbouw om gewassen te bemesten. Maar de gewassen nemen niet alle mest op, een deel komt in de oceaan terecht. Hierdoor snakken de oceanen naar adem. Dat noem je dode zones.
Met deze quest werk je aan: Economie (onderbouw) - Biologie - Aardrijkskunde
Begeleiding
Hierover maakt je docent met jou afspraken.
Tijdbesteding
Mate van vrijheid
Dit is een gecontroleerde quest. Je bepaalt zelf wanneer en waar je deze quest doet. Je maakt deze quest alleen.
Leerspier
Centraal in deze quest staat vragen stellen: je onderzoekt de omvang, de oorzaken en mogelijke oplossingen van de dode zones in kustwateren. Door je kennis te vergroten over de stikstofcyclus en de fosforcyclus krijg je inzicht in de aard van de oplossingen en kun je in jouw show laten zien hoe mensen ingrijpen in deze cycli en wat daar de gevolgen van zijn voor de natuur en voor de mensen.
Motivatiemotor
Passie uitoefenen
Naar een doel streven
Nieuwsgierigheid
Iets totaal nieuws leren
"Ik ben enorm gefascineerd door oceanen."
"Ik wil de oceanen gezonder maken."
"Wat als we onze gewassen niet meer bemesten?"
"Ik wil weten hoe mensen ingrijpen in natuurlijke processen."
Zet in (online) dossier welke van deze vier pijlers jou het meest motiveert om deze quest tot een goed einde te brengen en waarom.
Routeplanner
Planning
Tijd
Onderdelen
1. Motivatiemotor
(Online) dossier: jouw motivatiemotor
2. Reis(blog)
(Online) dossier een tekening van de stikstofkringloop.
(Online) dossier een beschrijving van de fosforkringloop.
3. Dode zones
(Online) dossier: de kaart van de Oostzee.
(Online) dossier: screenshot van het resultaat van jouw toets met 3 goede antwoorden.
4. Show
(Online) dossier: show
5. Terugkijker
(Online) dossier: terugkijker
Verderkijker
Dit doe je voor jezelf (individueel), dit doet een bedrijf en de overheid volgt dezelfde stappen. In deze quest kijken we naar de keuzes die producenten van meststoffen, landbouwbedrijven en overheden maken om ervoor te zorgen dat jij voedsel op je bord krijgt. Maar kan dat ook anders, door anders te kiezen, samen te werken en te verdelen?
Bemesten van het land
Deze economie quest stelt als vraag: hoe grijpt de mens in de stikstof en fosfor cyclus in?
Kate Raworth heeft een nieuw economisch model gemaakt. Dat model heeft de vorm van een donut, vandaar “donut economie”. Raworth stelt dat één van de doelen van de economie moet zijn, dat alle aardbewoners voldoende voedsel hebben. Dat is ook één van de duurzame ontwikkelingsdoelen van de Verenigde Naties (VN). Dit doel is een onderdeel van het sociale fundament, de binnenste rand van de donut.
De econoom Thomas Malthus berekende aan het eind van de 18e eeuw dat er voedseltekorten dreigden als de wereldbevolking met hetzelfde tempo bleef groeien. Door de industriële landbouw en het gebruik van meststoffen en bestrijdingsmiddelen is die voorspelling niet uitgekomen. Maar de moderne landbouw leidde tot andere problemen: het overschrijden van het ecologische plafond, de buitenste rand van de donut.
De buitenste ring van de donut (het ecologisch plafond) ziet Raworth als de uiterste mogelijkheden die de aarde biedt. Zodra de buitenste ring van de donut wordt aangetast, worden de aardse bronnen overbelast. Het model laat zien dat de grenzen van de aarde reeds overschreden worden.
Je ziet op het plaatje dat we het ecologisch plafond overschreden hebben met de stikstof en fosfor die we in de natuur hebben gebracht.
Een verviervoudiging in vijftig jaar
Het aantal dode zones in de oceanen is verviervoudigd in de voorbije vijftig jaar. Om een verdere teloorgang te stoppen moet de mens zowel de klimaatverandering als de bemesting aanpakken, waarschuwt een nieuwe studie in Science. De studie telde meer dan 500 zones met een te laag zuurstofgehalte in de kustwateren.
In de dode zones is het zuurstofgehalte zo laag dat de meeste zeedieren er niet kunnen overleven. Vissen mijden de plekken en moeten zich terugtrekken in kleinere habitats. Een laag zuurstofgehalte kan ook de vorming van gevaarlijke chemicaliën zoals stikstofoxide aanjagen, een broeikasgas dat tot 300 keer krachtiger is dan CO2.
Het begin van de reis
Om de oorzaak van en mogelijke oplossingen voor dode zones beter te begrijpen, ga je je eerst verdiepen in de stikstof- en fosforkringloop.
De Stikstofkringloop
Bekijk het bovenstaande filmpje van bioleren.be. Het filmpje legt de stikstofkringloop uit. Maak een tekening van deze kringloop.
Zet een foto of een scan van jouw tekening in je (online) dossier .
Bekijk het schema hierboven. Het laat de fosforcyclus zien. Beschrijf deze cyclus in eigen woorden en voeg jouw beschrijving toe aan je (online) dossier.
Dode zones - het probleem
Dode zones - wat is het probleem?
Het filmpje hierboven vertelt waardoor dode zones ontstaan en reikt ook oplossingen aan. Bekijk het filmpje en beantwoord onderstaande vragen.
Dode zones - verdieping
Stap 1: Wat is de oorzaak van dode zones?
Bemesten
Afvalwater
Mensen grijpen door bemesten, de aanleg van rioleringen, en het gebruik van water in industriële processen in ecologische cyclussen in. Neem bemesting. In de volgende aflevering van Crash Course Great Minds vertelt Hank Green over de uitvinding van de fabricage van ammonia uit stikstofgas in de atmosfeer, en de uitvinder Haber:
Ammonia wordt gebruikt voor de productie van meststoffen. Bekijk de aflevering en geef op het plaatje hieronder aan waar bemesten ingrijpt in de stikstofcyclus: Neem de productie van meststoffen én het toepassen van meststoffen op.
Je kunt het plaatje opslaan en daarna bewerken. Je gebruikt het aangepaste plaatje in je show.
Stap 2: Wat is de omvang van het probleem?
Het tijdschrift Science publiceerde in 2018 de laatste cijfers over het aantal dode zones in de wereld: 500.
Maar waar bevinden die dode zones zich? Dat zie je op de volgende kaart:
Van deze kaart is ook een interactieve versie beschikbaar. Hiervoor heb je Adobe Flash en een browser nodig die dat ondersteunt. Op het moment van schrijven ondersteunde Microsoft Edge de kaart, al treedt er af en toe een fout op. Als je een bolletje op de kaart selecteert lees je wanneer de dode zone voor het eerst gedocumenteerd is. Daarnaast vind je onder aan de informatieve tekst de datum waarop de informatie voor het laatst is bijgewerkt.
Kun je de Golf van Mexico vinden op de kaart?
Beantwoord de volgende vragen:
Als je naar het antwoord op de laatste vraag kijkt, dan begrijp je dat een deel van de informatie op de kaart verouderd is. Als je wilt weten of er in een bepaalde zone nog steeds zuurstofgebrek is, zul je dieper moeten graven. Hier komen we later nog op terug.
Stap 3: Zijn er dode zones in Nederlandse kustwateren?
Je ziet op de kaart met dode zones een pop-up met informatie over de Waddenzee. Je leest hier dat in deze zee zo'n 3.000 km2 kustwater periodiek wordt getroffen door een laag zuurstof gehalte. De laatste informatie is van 1994. Dat is een tijd geleden, daarom zijn we zelf naar nieuwere informatie op zoek gegaan.
In het rapport De ecologische toestand van de Eems monding van 2009 lezen we dat de minimum zuurstofgehaltes in de monding van de Eems zijn gedaald van 8 mg/l in 1980 tot 0 mg/l sinds het begin van de jaren 2000. De Eems mondt uit in de Waddenzee. Je spreekt van een zuurstoftekort bij zuurstofgehaltes van minder dan 2 mg/l.
In het rapport staat verder dat de toevoer van stikstof en fosfor in de monding van de Eems de afgelopen decennia aanzienlijk is afgenomen, maar de concentraties liggen nog steeds boven de natuurlijke concentraties. Er is in de getijdenrivier de afgelopen 20 jaar een zeer sterke afname van de biodiversiteit van planten en dieren die op de bodem leven, vooral als gevolg van ernstige zuurstoftekorten.
Stap 4: De grootste Europese dode zone: De Baltische zee
De grootste dode zone van Europa ligt in de Oostzee (Baltische zee).
Zoek de Oostzee op Google maps op. Voeg een kaart van de Oostzee toe aan je (online) dossier.
Op de website van de stichting Baltic Sea 2020 lezen we dat de kustgebieden van de Oostzee momenteel getroffen worden door grote algenbloei, dode zones en verminderde populaties roofvissen. Dit is vooral het gevolg van het vrijkomen van fosfor en stikstof uit de landbouw, rioolwaterzuiveringsinstallaties, afvalwatersystemen en transport over de zee.
De stichting onderneemt projecten om deze situatie te verbeteren, zoals een demonstratie-installatie voor beter mestbeheer.
Doordat de vraag naar vlees toeneemt in het Oostzeegebied, wordt een verschuiving verwacht van kleinschalige naar intensieve veeteelt. Mestbeheer bij intensieve veeteelt wordt vaak verwaarloosd. Hierdoor komen grote hoeveelheden stikstof en fosfor terecht in de Oostzee.
Een varken produceert grote hoeveelheden mest, met drie tot vier keer meer stikstof en fosfor dan een mens. Toen landbouwbedrijven nog niet gespecialiseerd waren in veeteelt of akkerbouw, werd de mest gebruikt als goedkope meststof op de boerderij. Tegenwoordig is de landbouw vaak gespecialiseerd en wordt dit natuurlijke gebruik van meststoffen doorbroken.
De stichting denkt met het project aan te tonen, dat de belasting van de Oostzee door de intensieve varkensteelt aanzienlijk verminderd kan worden. Bovendien willen het laten zien dat varkensmest een middel is dat de groei van planten bevordert en de kosten van meststoffen voor de boer verlaagt.
Waar grijpt de intensieve veeteelt in de stikstofcyclus in? Geef dit aan op de stikstofcyclus hieronder. Wat verandert er als het mestbeheer wordt verbeterd? Teken dit ook op het diagram hieronder.
Je kunt het plaatje opslaan en daarna bewerken. Gebruik het aangepaste plaatje in je show.
Stap 5: Fabricage van meststoffen - ammonia
Mocht je vergeten zijn hoe de ammonia die gebruikt wordt voor de fabricage van meststoffen gemaakt wordt, kijk dan nog een keer naar de uitleg van Hank Green:
Het Haber-Boschprocedé vergt een hoge temperatuur, 500 graden Celcius, en vindt plaats onder hoge druk. Om de stevige driedubbele binding in stikstofgas te breken is niet alleen veel fossiele energie nodig, maar ook waterstof. Het winnen van waterstof is eveneens een energieverslindend proces. Daarmee is ammoniaproductie verantwoordelijk voor zo’n 1 à 2 procent van de CO2-uitstoot in de wereld. (Bron: De Standaard, Kunstmest wordt klimaatvriendelijk (op papier), 20 oktober 2020)
Ammonia Proudctie Installatie - Foto door Tseno Tanev
Stap 6: Fabricage van meststoffen - fosfaten
Fosfor wordt niet gefabriceerd, maar gemijnd. In Europa zijn geen fosformijnen. Europa importeert fosforhoudend gesteente - fosfaaterts:
Herkomst van de import van fosfaaterts door Europese landen. Bron: ec.europe.eu
De Europese Unie importeert jaarlijks gemiddeld 6 miljoen ton fosfaaterts.
China en de Verenigde Staten mijnen ook fosfaaterts, maar exporteren het niet. Beide landen vinden de grondstof van strategisch belang. Fosfor is namelijk een niet-hernieuwbare grondstof. Afhankelijk van het tempo waarin we het verbruiken raakt het over 30 tot 100 jaar op. Fosfor wordt niet alleen gebruikt als grondstof voor meststoffen. Het wordt bijvoorbeeld ook gebruikt als bindmiddel in de voedingsindustrie en als brandvertrager in plastics. (Bron: SchoolTV Eindig Fosfor - Labyrint voor de tweede fase)
In het taartdiagram hieronder zie je het aandeel in de wereldproductie van fosfaaterts van de fosfaaterts producerende landen:
Fosformijn in Israël
Het mijnen van fosfaten transformeert de natuur, waardoor het karakter van het natuurlandschap onherstelbaar verandert. De mijnen verdringen soorten en vernietigen ecosystemen. Het grootste deel van de ontginning van fosfaaterts bestaat uit het verwijderen van grote delen van de aanwezige vegetatie en het opgraven van de bodem onder de vruchtbare grondlaag om de fosfaaterts te bereiken. De fosfaaterts wordt opgeschoond met water om zand en klei te verwijderen. Hierdoor ontstaat een 'vijver' van klei die het ecoysteem nog verder vernietigt.
De opgeschoonde fosfaaterts wordt daarna met zwavelzuur behandeld om er de grondstoffen uit te halen die gebruikt worden in de productie van kunstmest. Hierbij wordt fosforgips geproduceerd. Gips wordt in de bouw gebruikt in gipsplaten, maar fosforgips is radioactief en wordt daarom in de Verenigde Staten opgeslagen in stapels die honderden hectaren breed en honderden meters hoog zijn - bovenop waterhoudende lagen in de bodem. In Florida bijvoorbeeld levert dit grondwater drinkwater aan 10 miljoen mensen. In andere landen is het toegestaan om het fosforgips in de bouw te gebruiken, waar het een bedreiging is voor de gezondheid van de bewoners van de huizen waarin het gips is gebruikt.
(Bron: Center for Biological Diversity, geraadpleegd op 22 oktober 2020 en de video Phosphate Mining )
Naast fosfaaterts importeert Europa ook fosfaten, die in meststoffen worden gebruikt:
Herkomst van de import van fosfaten (meststoffen) door Europese landen. Bron: ec.europe.eu
De fosforfabriek in Vlissingen werd in 2012 failliet verklaard. Sindsdien produceert Nederland geen fosfaten meer.
Toets
In deze stap maak je de toets 'Dode zones'.
De toets bestaat uit een aantal gesloten vragen, waarbij je het juiste antwoord moet kiezen.
Als je alle vragen beantwoord hebt, zie je je score.
Je krijgt van de vragen die je fout hebt, het goede antwoord te zien.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Zet in je (online) dossier een screenshot met het resultaat van jouw toets met de goede antwoorden.
Stikstofoxides in de atmosfeer
Stikstof zorgt niet alleen voor dode zones in meren en kustwateren. Stikstofoxiden in de atmosfeer - dat zijn verbindingen van stikstof en zuurstof - hebben een vermogen om de aarde op te warmen dat tot 300 keer groter is dan CO2. Stikstofoxiden komen bijvoorbeeld vrij bij het verbranden van fossiele brandstoffen of biomassa. Ze zijn ook een restproduct van een proces dat denitrificatie heet in de stikstofcyclus. Denitrificatie zet stikstof die door planten opgenomen kunnen worden - nitraten - om in stikstofgas. Soms is er in dat proces een teveel aan zuurstof en komen er ook stikstofoxiden vrij.
Stikstofoxiden ontstaan ook als er ammonia in de atmosfeer komt. Ammonia is een verbinding van stikstof met waterstof. In de atmosfeer verbinden stikstof en waterstof zich met zuurstof, waardoor ook stikstofoxiden ontstaan.
Begrippen
Ammonia
Een oplossing van het gas ammoniak in water. Ammoniak is een verbinding van stikstof en waterstof. Als het is opgelost in water kan het door planten worden opgenomen als voedingsstof.
Atmosfeer
De lucht om de aarde die door zwaartekracht aan de aarde gebonden is.
Biodiversiteit
De samentrekking van de woorden ‘biologische’ en ‘diversiteit’. Diversiteit betekent verscheidenheid. Biodiversiteit is dus de verscheidenheid van alle levende wezens op aarde: dieren, planten, zwammen en micro-organismen.
Biomassa
Een verzamelnaam voor al het materiaal dat van planten en dieren afkomstig is, bijvoorbeeld hout, bladeren, mest, vet, olijven, zonnebloemen en afval uit de tuin en uit de keuken (gft-afval).
Ecosysteem
Een ruimtelijk systeem waarin tussen de levende (dieren en planten) en niet-levende (lucht, water en bodem) onderdelen bepaald wordt welke planten en dieren er leven en kringlopen op gang brengen die met elkaar in evenwicht zijn.
Emissie
Uitstoot van bijvoorbeeld schadelijke stoffen met als gevolg vervuiling van de lucht.
Exporteren
Goederen naar een afnemer in het buitenland versturen.
Als een buitenlander naar ons land komt en geld uitgeeft, bijvoorbeeld voor een vakantie, noem je dat ook exporteren.
Fosfaaterts
Gesteente waar fosfaten uit gewonnen worden. Fosfaten zijn fosforverbindingen, ze worden gebruikt voor de productie van meststoffen.
Fosforcyclus
Het circuit dat de beweging van fosfor binnen het ecosysteem van de aarde beschrijft.
Getijdenrivier
Een rivier of monding van een rivier die onder invloed staat van de getijden.
Habitat
Alle mogelijke plaatsen waar een bepaald organisme voorkomt. Deze plekken voldoen aan de minimale levensvoorwaarden van het organisme.
Importeren
Goederen van een leverancier in het buitenland afnemen.
Als je naar het buitenland gaat en geld uitgeeft, bijvoorbeeld voor een vakantie, noem je dat ook importeren.
Intensieve veeteelt
Wanneer een boer veel vee houdt en het vee niet of nauwelijks buiten komt, spreken we van intensieve veeteelt.
Megaton
1.000 miljoen kilogram.
Mestbeheer
De manier waarop een veehouder omgaat met de mest van zijn of haar vee.
Monding
De plaats waar een rivier de zee instroomt.
Stikstofcyclus
Het circuit dat de beweging van stikstof binnen het ecosysteem van de aarde beschrijft.
Stikstofoxide
Verzamelnaam voor verbindingen van stikstof en zuurstof. Deze ontstaan bij alle vormen van verbranding op hoge temperatuur.
Vegetatie
De verzameling van planten die op een bepaalde plaats samen groeien.
Waterstof
Het meest voorkomend element in het universum. Onder normale omstandigheden is het gasvormig en spreken we over waterstof gas.
Show - Hoe kun je dode zones voorkomen?
Kies één van de oorzaken die genoemd zijn in de invultekst. Welke oplossing zou je kunnen bedenken om deze oorzaak weg te nemen? Hierover ga jij jouw show makenIn de show vertel je waarom je jouw oplossing hebt gekozen. Vertel welke oorzaak je op denkt te lossen en hoe jouw oplossing de stikstofcyclus en de fosforcyclus herstelt. Leg ook uit hoe je met jouw oplossing bijdraagt aan een beter grondstoffengebruik. Vergeet niet om andere voordelen te noemen, zoals de gevolgen van jouw oplossing voor klimaatverandering en biodiversiteit.
Je kunt deze show de vorm geven die je zelf wilt: een poster, een presentatie, een rapportage etc. Je mag vanzelfsprekend de schema's van de stikstof- en fosforcycli gebruiken.
Klaar?
Laat de show beoordelen door jouw docent en presenteer je show in je coachgroep.
Jouw show wordt beoordeeld op:
de inhoud: de show laat zien welke oorzaak van dode zones je met jouw oplossing aanpakt.
de vorm: de show is origineel en is met zorg gemaakt.
Om je op weg te helpen vind je hieronder een paar suggesties:
De stad Alkmaar had vanaf de jaren 1880 tot in de jaren tachtig van de negentiende eeuw een inzamelsysteem voor menselijke uitwerpselen. De uitwerpselen werden gebruikt voor de productie van mest. Deze foto is van 1954, toen er nog zo'n 3000 emmers in gebruik waren. Tegenwoordig wordt dit systeem in een land als Haiti gebruikt.
Fotograaf: Onbekend / Collectie Regionaal Archief Alkmaar / FO 1002762.
Hergebruiken van varkensmest:
De onderstaande filmpjes horen bij elkaar. Ze zijn gericht op boeren en leggen uit hoe boeren kunnen bijdragen aan het tegengaan van klimaatverandering: Door het microleven in de bodem niet te verstoren, groenbemesters en compost te gebruiken is er minder kunstmest nodig.
Precisiebemesting met behulp van drones:
Meststoffen winnen uit rioolwater. Bekijk het fragment van 0:20 tot 2:20:
Terugkijker
Stikstofcyclus
Plaats in je (online) dossier een reflective journal (in het mapje Economie) met daarin antwoord op de volgende vraag:
"Hoe grijpt de mens in de stikstof en fosfor cyclus in?"
Het arrangement Dode zones in de oceaan is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Henny van Dongen
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2021-01-21 19:19:26
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Een les over hoe menselijk handelen leidt tot dode zones in kustwateren en hoe we ons handelen kunnen verbeteren.
Een les gemaakt door 21steconomics.org.
Een les over hoe menselijk handelen leidt tot dode zones in kustwateren en hoe we ons handelen kunnen verbeteren.
Een les gemaakt door 21steconomics.org.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
Oefeningen en toetsen
Dode zones
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat
alle
informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen
punten,
etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Je ziet op de kaart met dode zones een pop-up met informatie over de Waddenzee. Je leest hier dat in deze zee zo'n 3.000 km2 kustwater periodiek wordt getroffen door een laag zuurstof gehalte. De laatste informatie is van 1994. Dat is een tijd geleden, daarom zijn we zelf naar nieuwere informatie op zoek gegaan.
