In deze taak ga je onderzoeken hoe je van plantaardig materiaal grondstoffen maakt voor een biobrandstof. Hiervoor is het van belang dat je weet wat de eigenschappen een biobrandstof heeft. En waarom planten gebruikt worden als grondstof.
Doelen
Je weet na deze stap:
Welke verschillende biobrandstoffen er zijn in:
- grondstof
- gebruik
- productie
Hoe je in grote lijnen biobrandstof maakt.
Welke biobrandstof jij nodig hebt.
Je kunt aangeven welke reactieprocessen er plaatsvinden
Theorie
Bij de fotosynthese maken planten glucose met behulp van energie uit het zonlicht.
Dit gebeurt in de groene delen van de plant, vooral in de bladeren.
Bestudeer uit de Kennisbank biologie het onderdeel 'Fotosynthese'.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Wat is de invloed van licht op de vorming van zetmeel in een blad? In de groene delen van planten vindt fotosynthese plaats. Onder invloed van (zon)licht wordt van water en koolstofdioxide (CO2), glucose en zuurstof (O2) gemaakt.
Glucose wordt in de cellen van de bladeren direct omgezet in zetmeel.
Zetmeel kun je aantonen met jodium.
Je gaat onderzoeken wat de invloed is van licht op de vorming van zetmeel in een blad.
Laat het verslag vervolgens beoordelen door jullie docent.
Succes.
1B: Waarom zijn bladeren groen?
Bekijk de volgende videoclip van YouTube waarin (in het Engels) wordt uitgelegd waarom bladeren groen zijn. Tip:
Gebruik eventueel de ondertitels in het Engels of laat de ondertitels vertalen naar het Nederlands.
Leg nu in eigen woorden uit waarom een plant groen is.
Bespreek je antwoord met je docent of overleg met klasgenoten.
1C: Examenopgave
Beantwoord ter afsluiting van deze module de volgende examenvragen.
Stap 1:
De eerste stap is dat je gaat onderzoeken wat brandstof en biobrandstof in het bijzonder eigenlijk is. Dat doe je door middel van het vragenblad dat bij deze opdracht zit . Hiervoor kun je internet gebruiken en ook andere bronnen. Sla de internetadressen en andere bronnen op in een Word-bestand en zet er een korte omschrijving bij (bijvoorbeeld: soorten brandstof, of: productieproces).
- Proces beschrijven hoe planten van zonlicht een energierijke organische stof maken(fotosynthese)
- dat je weet wat een brandstof is
- dat je weet wat een biobrandstof is
- dat je weet welke verschillende biobrandstoffen er zijn
- dat je weet hoe de verschillende biobrandstoffen worden gemaakt
- dat je weet wat het nut is van biobrandstoffen
(- dat je kunt kiezen welke productiemethode jij gaat gebruiken)
Voor een goede beoordeling moet je op elk doel een antwoord hebben. Maak van het onderzoek een verslag in Word. Dit verslag heeft een inhoudsopgave, een inleiding en een conclusie. Dit wordt meegenomen in de beoordeling.
Taak 2: productie van biobrandstof
Taakomschrijving
In de vorige opdracht heb je onderzocht wat biobrandstof is. In deze opdracht ga je zelf biobrandstof maken. Dit betekent dat je aan de hand van een onderzoeksplan gaat werken. LET OP! Sommige stoffen zijn gevaarlijk voor jouw gezondheid of die van anderen. Werk dus erg voorzichtig.
Je maakt een filmpje van het hele proces. zie "evaluatie" voor de eisen
De brandstof die je gaat produceren, ga je gebruiken in de volgende taak.
Doelen
Je kunt:
een biobrandstof maken
een verbrandingsmotor (diesel) laten draaien op deze brandstof
omgaan met gevaarlijke stoffen
veilig practicum doen
aangeven welke reactieprocessen er hebben plaatsgevonden (inclusief scheikundige formules)
Biodiesel is een alternatieve brandstof voor dieselmotoren, en wordt gemaakt van plantaardige olie en/of dierlijk vet en een aantal chemische stoffen. Omdat het wordt verkregen uit organisch restmateriaal en het vergeleken met conventionele brandstoffen[1] heeft bewezen schadelijke uitstoot bij verbranding terug te kunnen dringen, heeft biodiesel brede aandacht gekregen als een min of meer "groene" bron van energie. Hier vind je stappen om deze brandstof zelf te kunnen maken.
Stappen
Methode 1 van 2: Voorbereiding
1
Werk in een veilige omgeving. Dit betekent dat je vanuit een laboratorium werkt. Deze vind je niet overal, maar als je er toegang tot hebt, dan kun je proberen ruimte te vinden op een universiteit of misschien op een school. Doe dit niet thuis! De chemische stoffen methanol en loog zijn veel te gevaarlijk om thuis mee te experimenteren. Zoek ook uit of het maken van je eigen biodiesel wel legaal is, ook omdat er een zeer groot brand- en explosiegevaar is.[2]
Een goede werkomgeving is goed geventileerd en er is toegang tot stromend water, oogdouches, een brandblusser, opvangbakken voor restmateriaal en een telefoon.[3
2
Neem de kledingvoorschriften van een lab in acht. De meeste laboratoria hebben kledingvoorschriften waar eenieder zich aan dient te houden. Draag altijd een shirt met lange mouwen, een lange broek en schoenen in welke lab-omgeving dan ook.
Draag altijd een stevig schort bij het maken van biodiesel, chemicaliënbestendige handschoenen (butylrubber is het best bij het werken met methanol en loog) en een veiligheidsbril.[4] De handschoenen moeten tot aan je ellebogen komen, of uitgevoerd zijn met manchetten die je over je lange mouwen heen kunt trekken.
3
Zorg dat je olie van een goede kwaliteit hebt. De gemakkelijkste oliën om te gebruiken bij het maken van biodiesel zijn neutrale, plantaardige oliën, zoals koolzaad-, maïs- en zonnebloemolie - deze kun je gewoon krijgen bij de supermarkt en hebben een laag smeltpunt, wat inhoudt dat ze geen vaste vorm aannemen in een koude omgeving.
Vermijd pinda-, kokos- en palmolie, paraffine en varkensvet. Deze soorten worden al vast bij kamertemperatuur. Biodiesel heeft meestal een lager smeltpunt dan de olie waar het van is gemaakt,[5] maar deze oliesoorten kun je toch beter vermijden, zeker als je een beginner bent.
Gebruik ook geen olijfolie. Evenals pinda- en palmolie, paraffine en varkensvet bevat olijfolie meer zuren dan de aanbevolen neutrale soorten olie. Deze zuren kunnen de reacties verstoren die nodig zijn om biodiesel te maken.
Het is ook mogelijk om plantaardige olie die al gebruikt is voor het koken te hergebruiken om biodiesel te maken. Deze olie moet dan natuurlijk wel eerst gefilterd worden om kleine verontreinigingen eruit te halen, waarna je het 24 uur laat staan om de olie te scheiden van water en onzuiverheden. Pure olie is helder en doorzichtig, zonder bezinksel.[6]
4
Zorg dat je alle bakken van duidelijke labels voorziet. Gebruik deze bakken alleen voor het maken van biodiesel – gebruik ze nooit meer voor het opslaan of bewerken van voedsel, hoe goed je ze naderhand ook wast.
Methode 2 van 2: Procedure
1
Voeg 200 ml methanol toe aan een glazen blender of mixer. Let op dat je niets morst of verspilt. Stel de blender of mixer in op een lage stand.
2
Voeg er 3,5 gram loog aan toe. Probeer het loog snel te wegen, omdat het vocht opneemt uit de lucht. Dat is ook de reden waarom je de bak waar je het loog in bewaart goed moet afsluiten.
De reactie tussen de methanol en het loog produceert natriummethoxide. Natriummethoxide kan niet lang aan de lucht worden blootgesteld, omdat het door lucht en vocht afbreekt.[7]
3
Laat het loog volledig oplossen in de methanol. Dit proces neemt ongeveer 2 minuten in beslag. Ga verder zodra het mengel doorzichtig is, zonder deeltjes die zijn overgebleven.
Nogmaals, zorg dat je goed oplet – de natriummethoxide zal snel afbreken, dus ga verder met de volgende stap zodra het loog volledig opgelost is.
4
Verhit 1 liter plantaardige olie tot 55°C en voeg de hete olie naderhand toe aan het mengsel. Laat het nieuwe mengsel ongeveer 20-30 minuten in de blender draaien.
De reactie gaat verder en vormt twee producten - biodiesel en glycerine.
5
Giet het mengsel in een glazen bak of karaf met een brede opening. Laat het mengsel rusten.
Het mengsel zou nu gescheiden moeten zijn in 2 lagen - biodiesel en glycerine. Omdat biodiesel minder dicht is dan glycerine, is de bovenste laag dus biodiesel.
6
Laat het mengsel een aantal uren rusten. Zodra de splitsing volledig is, is het zaak om de bovenste laag (biodiesel) en de onderste laag van elkaar te scheiden.
Scheid de bovenste laag van de onderste door deze voorzichtig uit te schenken, of door gebruik te maken van een pomp.
7
Gooi de glycerine op de juiste manier weg. De glycerine kun je als afval beschouwen. Ga na of glycerine beschouwd kan worden als normaal afval – meestal is dit het geval.
Als je de glycerine niet wilt verspillen, bekijk dan of het te gebruiken is op een composthoop om de mate van compostering te versnellen. Je kunt er eventueel ook zeep mee maken.
Tips
Door de temperatuur van het mengsel te verhogen zal de reactie sneller verlopen. Als de temperatuur echter te hoog oploopt, zal er uiteindelijk minder biodiesel worden gevormd.[8]
Gebruik glazen en geen plastic bakken. Methanol gaat een reactie aan met plastic, waardoor dit van invloed is op de bedoelde reactie. Dit heeft een onbekend resultaat als gevolg.
Als er zich toch een bezinksel vormt op de bodem van je bak met biodiesel, zorg dan in ieder geval dat dit niet in de brandstoftank terechtkomt. Filter de biodiesel tot het bezinksel is verdwenen.
Werk in een omgeving waar voldoende ventilatie is. De meeste universiteiten en onderzoekslaboratoria hebben werkplekken met afzuigkappen die ontworpen zijn om het risico van blootstelling aan schadelijke dampen te minimaliseren.
Zelf biodiesel maken
Hier vind je een handleiding voor het maken van biodiesel. Let goed op welke dingen je nodig hebt en welke stappen je door moet lopen. Gebruik dat voor je eigen productieproces.
Evaluatie/ beoordeling
Je maakt een filmpje van het proces. Hierin komen de volgende dingen aan de orde:
wat je hebt gedaan (stappen, denk ook aan de voorbereidende stappen!)
reactievergelijkingen
test van het resultaat (laat zien dat je een goed product hebt gemaakt)
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands 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.
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
Fotosynthese
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.
Bij de fotosynthese maken planten glucose met behulp van energie uit het zonlicht.
Wat is de invloed van licht op de vorming van zetmeel in een blad? In de groene delen van planten vindt fotosynthese plaats. Onder invloed van (zon)licht wordt van water en koolstofdioxide (CO2), glucose en zuurstof (O2) gemaakt.
Bekijk de volgende videoclip van YouTube waarin (in het Engels) wordt uitgelegd waarom bladeren groen zijn.
Beantwoord ter afsluiting van deze module de volgende examenvragen.
Onderzoek biobrandstof.docx
