Arbeitsvorhaben (AV) / Ziele und Konzept
Pflanzen, Mikroorganismen oder Reststoffe als Grundlagen für Biokraftstoffe –
erneuerbare Energiequellen für Umwelt- und Klimaschutz?
| A. Arbeitsvorhaben und nicht Arbeitsmaterial Eigentlich sollte ergänzend zum Exkurs B “Enzyme” nur ein mehrseitiges Arbeitsmaterial zum Thema “Biokraftstoffe” erstellt werden, das vorrangig die Herstellung von Biokraftstoffen auf der Grundlage von Mikroalgen behandelt. Die Beschäftigung damit führte dann jedoch dazu, die vielfältigen Gesichtspunkte, die das Thema “Biokraftstoffe” grundsätzlich berührt, zu erkennen – ein spannendes Thema! Leider in der Gesellschaft und erst recht in der Schule kaum ein Thema, obwohl es in Hinblick auf die Energiewende und den Klimawandel alle betrifft. Kurz und gut – aus wenigen Seiten in WORD wurden im Zeitraum von über einem Jahr mehr als 150 Seiten, die ein hochaktuelles Thema hoffentlich angemessen behandeln – der Begriff „Arbeitsmaterial“ passt da allerdings nicht mehr. Dennoch werden Enzyme überall dort ausführlich behandelt, wo sie im Kontext der Biokraftstoffe eine Rolle spielen! B. Zielsetzungen des Arbeitsvorhabens Biokraftstoffe werden häufig mit dem Begriff „erneuerbare Energie“ verknüpft. In Hinblick auf den Klimawandel wird ihnen damit grundsätzlich eine positive Eigenschaft bescheinigt. Entsprechende Aussagen stammen häufig von einigen – auf den ersten Blick – sehr unterschiedlichen Unternehmen, Interessenverbänden und anderen Institutionen national und weltweit. Vorwiegend sind sie den Bereichen der Land- und Energiewirtschaft zuzuordnen. Wenn auch auf ganz anderen Grundlagen basierend, kommen positive Bewertungen von Biokraftstoffen auch aus den Arbeits- bzw. Forschungsgebieten angewandter Natur- und Ingenieurswissenschaften (u.a. Biotechnologie, Gentechnologie, Mikrobiologie, Systembiologie). Bei der Beschäftigung mit den verschiedenen Wegen der Herstellung von Biokraftstoffen zeigt sich schnell, wie komplex dieses Thema ist und die pauschale Verwendung des Begriffes „erneuerbare Energie“ nicht ganz unproblematisch ist. Vor diesem Hintergrund ergeben sich viele Fragen bzw. Probleme in Hinblick auf Umwelt- und Klimaschutz, aber auch zu sozial-politischen, ökonomischen und technischen Gegebenheiten. Damit keine Missverständnisse entstehen: Hier geht es nicht um die Verbreitung der Meinung des Autors oder irgendwelcher Unternehmen, Interessenverbänden etc. Es wird sich bemüht, das komplexe Thema sachlich, aber auch kritisch darzustellen. |
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C. Zielgruppen und Nutzung des Arbeitsvorhabens
Wie alle anderen Inhalte ist auch diese Arbeitsvorhaben in erster Linie für den Einsatz im Biologieunterricht gedacht – im Normalfall allerdings wohl kaum als Ganzes nutzbar.
Folgende Nutzungsmöglichkeiten der Inhalte dieses Arbeitsvorhabens im Unterricht sind denkbar:
- Abschnitt(e) als Anwendungsbeispiel(e) für die Nutzung von Enzymen
- Anwendungsbeispiel(e) als Vertiefung zum Thema Enzyme
- Abschnitte(e) als Veranschaulichung der Stoffwechselleistungen von Pflanzen und/oder Mikroorganismen
- Exemplarische Behandlung von Möglichkeiten der Biokraftstoff-Herstellung mithilfe von Pflanzen und Mikroorganismen
- Gruppenpuzzle zu z.B. vier verschiedenen Möglichkeiten der Biokraftstoff-Herstellung unter einer oder mehreren Fragestellung/en
- Planspiel (siehe hier) zu verschiedenen Möglichkeiten der Biokraftstoff-Herstellung
- Projektlernen zur Biokraftstoff-Herstellung unter verschiedenen Fragestellungen (z.B. Treibhausgase, Landnutzung, Biodiversität, Umweltbelastung u. -schutz, Klimawandel, Energiewende)
- Vermittlung von Grundbegriffen und -prozessen zum Klimaschutz für die Anwendung am Beispiel anderer Produkte oder Tätigkeiten (Kulturpflanzenanbau, Biodiversität, Regenwaldvernichtung etc. / siehe Mat. I)
- Einführung in die europäische und nationale Umweltgesetzgebung am Beispiel der Biokraftstoffe (siehe Mat. I)
- etc.
Über den Unterricht hinaus können die Inhalte des Arbeitsvorhabens auch interessierten Laien umfangreiche Einblicke in das Thema „Biokraftstoffe“ unter Berücksichtigung vielfältiger Aspekte vermitteln. Das würde dazu beitragen, dass dieses Thema in der Gesellschaft vermehrt wahrgenommen wird.
D. Aufbau des Arbeitsvorhabens
Der Haupttext behandelt zunächst in kurzer, anschaulicher Form die Zusammenhänge zwischen CO2-Haushalt, Klimawandel und (Bio-)Kraftstoffen.
Die sich anschließenden Erläuterungen zur Herstellung von Biokraftstoffen, ausgehend von Pflanzen, -resten, Abfällen, Algen oder Bakterien, vermitteln einen ersten Einblick in die sogenannten „vier Biokraftstoff-Generationen“ (Abschnitte 1.-2.4).
Ergänzt werden diese Abschnitte durch ausführliche und vertiefende Materialien (Mat. I – Mat. XIV). Beide Elemente – Haupttext und Materialien – bilden eine Einheit. Dennoch sind viele einzelne Bestandteile auch für sich allein verwendbar. Am deutlichsten wird dieses in Hinblick auf das Mat. I „Produkte in Zeiten des Klimawandels – mögliche Kriterien, auch zur Beurteilung der Herstellungswege von Biokraftstoffen“. Die dort behandelten Inhalte bzw. Grundlagen stehen auch in Beziehung zu vielen anderen Handelsgütern.
E. Gestaltung des Arbeitsvorhabens
Die große Komplexität der Biokraftstoffe im Kontext des Klimawandels möglichst verständlich und anschaulich darzustellen, war nicht immer ganz einfach. Vor allem die Vielfalt von Abbildungen und möglichst angemessen formulierte Fachtexte sollen dazu beitragen, die meisten Sachverhalte den Schülerinnen und Schülern ab Klassenstufe 10 näherzubringen.
An vielen Stellen besteht die Möglichkeit, Aufgaben zu Inhalten zu bearbeiten. Dieses trägt dazu bei, die teilweise komplexen Inhalte besser zu verstehen.
Die vorgenommenen Verlinkungen zwischen Haupttext und Materialien ermöglichen an vielen Stellen Sachverhalte leichter und schneller zu erfassen. Die Nutzung umfangreicher Linklisten innerhalb des Haupttextes, der Materialien sowie spezieller Link-Seiten ermöglicht einen vertiefenden Informationsgewinn.
Arbeitsvorhaben (AV) / Übersicht
Pflanzen, Mikroorganismen oder Reststoffe als Grundlagen für Biokraftstoffe –
erneuerbare Energiequellen für Umwelt- und Klimaschutz?
1. Grundlagen und Zusammenhänge
Mat. I: Produkte in Zeiten des Klimawandels – Kriterien und Grundlagen zur Beurteilung der Herstellung, auch von Biokraftstoffen
2. Generationen der Biokraftstoff-Herstellung
2.1 Die erste Generation der Biokraftstoff-Herstellung
Mat. II: Produktionsmengen von Bioethanol und Biodiesel / 1. Generation der Biokraftstoffe
Mat. III: Bioethanol aus Zuckerrohr
Mat. IV: Bioethanol aus Zuckerrüben
Mat. V: Bioethanol aus Getreide
Mat. VI: Biodiesel aus Rapssamen
2.2 Die zweite Generation der Biokraftstoff-Herstellung
Mat. VII: Bioethanol aus Lignocellulose
Mat. VIII: Biomass-to-Liquid / to-Gas
Mat. IX: Biogas zu Bio-Erdgas (SNG)
Mat. X: Exkurs Zellwand
Mat. XI: Jatropha und Camelina – eine jüngere und eine sehr alte pflanzliche Alternative für die Biokraftstoff-Herstellung !?
2.3 Die dritte und vierte Generation der Biokraftstoffe
Mat. XII : Biokraftstoffe aus Algen-Biomasse
Mat. XIII : Biokraftstoffe auf der Grundlage von Algen-Stoffwechselprozessen
Mat. XIV : Optimierung von Mikroorganismen zur Herstellung von Biokraftstoffen und anderen Produkten – ein Sicherheitsproblem?
3. Und nun?
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