Chemie im Fokus der Nachhaltigkeit - ein Projekt der Projektwoche 2013
Versuchsanordnung zum sensorischen Vergleich von natürlichen und künstlich erzeugten Duftstoffen
Der Steamcracker
Die bioliq-Anlage, eine Moderne Version des Rumpelstilzchen-Prinzips: Stroh zu Gold
Das riesige Endspektrometer von KATRIN beim Transport durch Leopoldshafen
Weiß-Kittel-Party im TeensLab der BASF
Eine Gruppe von 20 Chemie-Interessierten aus der MSS11 und MSS12 nutzten die Tage, um abseits vom Unterricht reale Anwendungen der Chemie und die chemische Forschung zu erleben.
Montag, 1.7.2013
- Ausstellung im Besucherzentrum der BASF Ludwigshafen
- Besichtigung des Styroportechnikums
- Besichtigung des Steamcrackers
1. Besucherzentrum der BASF Ludwigshafen:
Kommentar: Ein Gang durch das Besucherzentrum ist hoch interessant. Man sollte sich dafür (etwa zwei Stunden) Zeit nehmen und erhält dann auf mehreren Stockwerken viele Informationen, beispielsweise über:
- die Geschichte der BASF
- die Produktpalette des Werkes Ludwigshafen
- die Größe des Ludwigshafener Betriebsgeländes (das größte zusammenhängende weltweit)
- viele Wertschöpfungsketten - vom Rohstoff bis zum Endprodukt
- Elektrolyse von Wasser durch Einsatz von Muskelkraft
- Knallgasexperiment zum selbst Durchführen
- viele digitale Simulationen
- Filme z.B. über Forschungsarbeiten
2. Besichtigung des Styroportechnikums
Die Gruppe konnte wesentliche Stationen im Produktionsprozess von Styropor beobachten, beispielsweise die Produktion des kleinkugeligen Basismaterials, das Aufschäumen in schrankgroße Blöcke und ihr Zerschneiden mit Hilfe von stromgeheizten Drähten. Insgesamt für Jedermann sehr beeindruckend.
3. Besichtigung des Steamcrackers
Der Steamcracker ist das „Herzstück“ der BASF Ludwigshafen. Seine Investitionskosten 1980 betrugen (umgerechnet) etwa 1 Mrd. Euro, davon 10 Mio. Euro für ein maßstabsgetreues Modell. An diesem Modell wurden uns die wesentlichen Bauteile und ihre Funktion anschaulich erklärt: Längerkettige Kohlenwasserstoffe (Rohbenzin/Naphtha) werden mithilfe von Wasserdampf in kurzkettige Kohlenwasserstoffe „gecrackt“ (hauptsächlich Ethen, Buten und Propen), um Ausgangsstoffe für Synthesen zu erhalten.
Während der Werksrundfahrt erfuhren wir die wesentlichen Arbeitsschwerpunkte der BASF, ließen uns von den riesigen Rohrstraßen beeindrucken, sahen die Baustelle der TDI (Toluoidiisocyanat)-Anlage (wo bis zu 2000 Arbeiter beschäftigt sind), lernten den Industriehafen und seine Schutzmaßnahmen gegen Öl-Unfälle kennen und hatten immer wieder richtige Aha-Effekte beim gedanklichen Übertragen der riesigen Anlagen auf bereits durchführte chemische Schulexperimente.
Begleitet wurden wir an diesem Tag von einem BASF-Pensionär, der als promovierter Chemiker über alle interessanten Details den Schülerinnen und Schülern kompetent Auskunft geben konnte.
Zum Abschluss des Tages wurden wir zu einem fürstlichen Mittagessen in eine der BASF-Kantinen eingeladen – ein weiterer Höhepunkt des Besuchs.
Dienstag, 02.07.2013
- Vortrag über die Arbeitsschwerpunkte im KIT Campus Nord
- Besichtigung der bioliq-Anlage
- Besichtigung des KATRIN Großexperiments
1. Arbeitsschwerpunkte im KIT
Das KIT (Karlsruher Institut für Technologie) ist der Zusammenschluss der Technischen Universität Karlsruhe, der Fredericiana mit dem früheren (Kern-)Forschungszentrum Karlsruhe. Letzteres firmiert seit einigen Jahren unter „KIT Campus Nord“.
2. Besichtigung der bioliq-Anlage
„bioliq“. Der Name erklärt die Funktion: Aus Biomasse wie z.B.Stroh (damit es nicht auf Kosten der Nahrungs- und Futtermittelproduktion geschieht) wird flüssiger (liquid) Kraftstoff gewonnen. Dabei sollte die Energiebilanz insgesamt positiv sein. In einem Informationsraum werden die chemischen Prozesse anhand von Postern detailliert erklärt, die einzelnen Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte sind real vorgestellt.
3. Besichtigung des Großexperiments KATRIN (KArlsruher TRitium Neutrino)
In diesem Experiment wird die Masse des Neutrinos beim Tritium- Betazerfall bestimmt. Die dabei freiwerdende Energie von 18600 eV teilt sich beliebig auf Elektron und Neutrino auf. Findet man nach langen Messreihen das energiereichste Elektron, lässt sich die niedrigste Energie des Neutrino – und damit seine Masse – bestimmen. Hierfür werden im Experiment mit Hilfe von riesigen Spektrometern die langsameren Elektronen ausgefiltert bis nur noch das schnellste (und damit energiereichste) übrig ist.
Die 70m lange Anlage mit dem 10m hohen und 40m langen Endspektrometer ist in den Details durch Plakate gut erklärt, so dass das Versuchsprinzip auch für Nicht-Physiker verständlich ist. Die Installation ist ungemein beeindruckend – nicht nur wegen der Wichtigkeit des Messergebnisses für die Grundlagenforschung und viele astronomische Modelle.
Als Zuschauer kommt man in unmittelbare Nähe zum gigantischen Endspektrometer. Da wegen der extrem hohen Magnetfelder die Erzeugerspulen supraleitend und deshalb in die Nähe des absoluten Nullpunktes abgekühlt werden müssen, ist der Besucherraum trotz der sicher vorhandenen üppigen Isolation aber auffallend kalt.
Mittwoch, 03.07.2013
Experimente im Schülerlabor TeensLab der BASF
– Thermogenerator (Seebeck-Effekt; Peltier-Effekt)
– Organische Solarzellen (Grätzel-Zelle)
– Magnetische Flüssigkeiten (Ferrofluide)
Die tolle Ausstattung des Labors (viel Platz zum Experimentieren, jede Gruppe hat eigene Schränke für die benötigten Geräte; jede Gruppe hat einen eigenen Abzug) lässt die allermeisten Schülerexperimente erfolgreich abschließen. Die Mitbetreuung durch geschultes und erfahrenes BASF-Personal ist sehr nützlich. Für Experimente, die von einer Schule nur schwer zu finanzierende Gerätschaften und/oder Chemikalien erfordern, unbedingt zu empfehlen!