bravo.s · Web view Στην...

Click here to load reader

  • date post

    23-Jan-2020
  • Category

    Documents

  • view

    1
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of bravo.s · Web view Στην...

1

Παραγωγή βιοαιθανόλης από πεσμένα πορτοκάλια και μετατροπή των τηγανέλαιων σε βιοντίζελ

Περίληψη

Σε μια παγκοσμίως και διαρκώς μεταβαλλόμενη, κοινωνικοοικονομική κατάσταση, το σχολείο καλείται εκτός και πέρα από τις βασικές γνώσεις, που προβλέπει το αναλυτικό πρόγραμμα, να καλλιεργεί δεξιότητες αλλά και να εμπλουτίζει τα ενδιαφέροντα των μαθητών σε τομείς αιχμής όπως η αειφόρος ανάπτυξη.

Με αυτό το σκεπτικό θελήσαμε να συνδυάσουμε τις γνώσεις χημείας και βιολογίας και να τις αξιοποιήσουμε μελετώντας το θέμα των βιοκαυσίμων. Έτσι λοιπόν καταλήξαμε σε δύο επιμέρους βιωματικές δράσεις. Την μετατροπή των τηγανέλαιων σε βιοντίζελ και την παραγωγή βιοαιθανόλης από πεσμένα πορτοκάλια.

1. Εισαγωγή

Στο αναλυτικό πρόγραμμα του λυκείου αναφέρονται τέσσερις παιδαγωγικές αρχές, :

α. Η αρχή της διερευνητικής προσέγγισης της μάθησης,

β. Η αρχή της διεπιστημονικής -διαθεματικής αντιμετώπισης της νέας γνώσης

γ. Η αρχή της διαφοροποίησης του περιεχομένου, της διαδικασίας και του πλαισίου της μάθησης

δ. Η αρχή της ομαδικής συνεργασίας των μαθητών.

Οι παραπάνω παιδαγωγικές αρχές, όταν εφαρμόζονται συντονισμένα, αποδεδειγμένα αλλάζουν τους διδακτικούς ρόλους των εκπαιδευτικών, τους μαθησιακούς ρόλους των μαθητών, καθιερώνουν νέες εκπαιδευτικές πρακτικές διερεύνησης και συνεργασίας και, εν γένει, δημιουργούν μια εκπαιδευτική κουλτούρα που ενθαρρύνει ακόμη περισσότερο την πρωτοβουλία, την επιλογή, τον πειραματισμό και την ατομική και ομαδική ευθύνη.

Στο μάθημα της χημείας οι μαθητές μαθαίνουν για τα ορυκτά καύσιμα που χρησιμοποιούνται σήμερα (πετρέλαιο, λιγνίτης) αλλά και καύσιμα που χρησιμοποιήθηκαν παλαιότερα (ακετυλένιο, αιθανόλη), διδάσκονται την χημική δομή και την αντίδραση της καύσης των υδρογονανθράκων και των αλκοολών, τις ενεργειακές μεταβολές που την συνοδεύουν, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης τους, ενώ και στην χημεία και στην βιολογία μαθαίνουν για την δομή και τον ρόλο των λιπών και των ελαίων αλλά και την δομή των αλκοολών, την αντίδραση της αλκοολικής ζύμωσης και την δράση των ενζύμων.

Στην προσπάθεια μας, λοιπόν, τα παιδιά να αγαπήσουν και να κάνουν κτήμα τους τη νέα γνώση θέσαμε ως στόχο να συνδέσουμε τις ανάγκες της κοινωνίας τα καθημερινά τους ενδιαφέροντα και τις προοπτικές που ανοίγονται από την αξιοποίηση της χημείας για την παραγωγή εναλλακτικών καυσίμων.

2. Αρχική ιδέα και μέθοδος εργασίας

Μετά από συζήτηση με τους μαθητές αναδείχθηκαν δύο επίκαιρα προβλήματα. Το ενεργειακό, η ελάττωση, δηλαδή των αποθεμάτων καυσίμων, παγκοσμίως, αλλά και της αναμενόμενης απαγορευτικής τιμής του πετρελαίου θέρμανσης ενόψει του επερχόμενου χειμώνα. Μέσα από αυτόν τον προβληματισμό και δεδομένου ότι στη μελέτη θεμάτων του φυσικού κόσμου η επιστημονική μέθοδος χρησιμοποιεί ως εργαλεία την παρατήρηση και τον πειραματισμό σε συνθήκες εργαστηρίου αποφασίσαμε να μελετήσουμε το γενικότερο θέμα των βιοκαυσίμων και μάλιστα αν μπορούσαμε και πειραματικά.

Ακολούθησε μια βιβλιογραφική έρευνα για το θέμα των βιοκαυσίμων τόσο στο χώρο της σχολικής βιβλιοθήκης όσο και στο διαδίκτυο, η οποία μας οδήγησε σε κάτι απρόσμενο. Τα ονομαζόμενα βιοκαύσιμα μπορούν πολλές φορές να είναι πιο ΑΚΡΙΒΑ από τα συμβατικά καύσιμα, αν παράγονται από χρήσιμες πρώτες ύλες (π.χ καλαμπόκι). Για τον λόγο αυτό επιλέξαμε να μελετήσουμε την παραγωγή Βιοντίζελ από τηγανέλαια και Βιοαιθανόλης πο πεσμένα πορτοκάλια.

Τα, τηγανέλαια αποτελούν σοβαρό περιβαλλοντικό ρύπο, ειδικά τους θερινούς μήνες, κατά τους οποίους λειτουργούν πολλά καταστήματα εστίασης στο νησί και οι ποσότητες του εν λόγω απόβλητου είναι μεγάλες. Μπορούν όμως να αποτελέσουν δωρεάν πρώτη ύλη παραγωγής βιοντίζελ.

Τα πορτοκάλια που πέφτουν από τα δέντρα λόγω των ανέμων δεν μπορούν να αξιοποιηθούν οικονομικά, αποτελούν όμως πλούσια και δωρεάν πρώτη ύλη σακχάρων η οποία με την μέθοδο που περιγράφουμε μετατρέπεται σε μίγμα πλούσιο σε βιοαιθανόλη.

3. Θεωρητικό Υπόβαθρο

Α. Το πρώτο καύσιμο που χρησιμοποιήθηκε ως υποκατάστατο της βενζίνης σε κινούμενα οχήματα είναι η βιοαιθανόλη. Η βιοαιθανόλη παράγεται κυρίως από την αλκοολική ζύμωση της ζάχαρης. Μπορεί επίσης να συντεθεί βιομηχανικά από την χημική αντίδραση του αιθυλενίου με ατμό.

Οι κύριες πηγές ζάχαρης που απαιτούνται για την παραγωγή αιθανόλης προέρχονται από ενεργειακές καλλιέργειες, δηλ από καλλιέργειες που αναπτύσσονται ειδικά για ενεργειακούς σκοπούς. Οι καλλιέργειες αυτές μπορεί να είναι το σόργο, τα τεύτλα, το καλαμπόκι, το σιτάρι, τα άχυρα, το ξύλο ιτιάς και άλλων δέντρων, το πριονίδι, ο μίσχανθος, η αγριαγκινάρα και άλλες. Παράλληλα, βρίσκονται σε εξέλιξη έρευνες σχετικά με την αξιοποίηση των δημοτικών στερεών αποβλήτων για την παραγωγή βιοαιθανόλης.

Η αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη ( C2H5OH ) είναι ένα άχρωμο διαυγές υγρό. Είναι βιοαποικοδομήσιμη, χαμηλής τοξικότητας και προκαλεί πολύ μικρή περιβαλλοντική μόλυνση αν χυθεί στο περιβάλλον. Κατά την τέλεια καύση της παράγεται διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η αιθανόλη είναι ένα καύσιμο υψηλού αριθμού οκτανίων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο αύξησης του αριθμού οκτανίου της βενζίνης. Με τη ανάμιξή της με τη βενζίνη επιτυγχάνουμε επίσης τον εμπλουτισμού του καυσίμου μίγματος σε οξυγόνο, με αποτέλεσμα μια πιο ολοκληρωμένη καύση, άρα και μειωμένες εκπομπές επικίνδυνων καυσαερίων.

Μίγματα καυσίμου αιθανόλης με βενζίνη πωλούνται ευρύτατα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το πιο συνηθισμένο μίγμα είναι αυτό που α