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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE INFORMATIONSMATERIALIEN FÜR BERUFSBILDENDE SCHULEN BASISMODUL

GESAMTPAKET TEIL 1 – 3

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE IMPRESSUM

BASISMODUL SEITE 01/01

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ALS UNTERRICHTSTHEMA IN BERUFSSCHULEN Herausgeber

Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH, mit Förderung durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)

Text und Konzeption

Peter Wiedemann (Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH)

Redaktion

Peter Wiedemann, Frank J. Richter (Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH)

Mathias Sauritz (FNR)

Didaktische Beratung

Prof. Dr. Werner Kuhlmeier (Universität Hamburg, Institut für Berufs- und Wirtschaftspädagogik)

Kay Reichmann (Knobelsdorff-Schule Berlin, Oberstufenzentrum Bautechnik I)

Gestaltung

KAMA GbR, Berlin, www.visual-kama.de

Gesamtherstellung

Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH, Berlin

Stand

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Februar 2016

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Nachwachsende Rohstoffe inhaltsverzeichnis: Gesamtpaket

MATERIALIEN FÜR DEN UNTERRICHT Kapitel I. Einführung in das Thema nachwachsende Rohstoffe M1 Kopiervorlagen

Kopiervorlage 1: Nawaro im Alltag – Neue Wege

Kopiervorlage 2: Nawaro im Alltag – Olivenblätter und Rhabarber

Kopiervorlage 3: Nachhaltigkeit – Projekt Zukunft

Kopiervorlage 4: Rohstoffe – Jenseits des Erdöls

Kopiervorlage 5: Nachwachsende Rohstoffe – Anbau

Kopiervorlage 6: Nachwachsende Rohstoffe – Verwertung

Kopiervorlage 7: Bioökonomie – Nachhaltiges Wirtschaften

Kopiervorlage 8: Bioökonomie – Eine Million neue Jobs

Kopiervorlage 9: Bioökonomie – Im Kreislauf

M2 Arbeitsblätter

Arbeitsblatt 1: Frau Mustermann geht einkaufen

Arbeitsblatt 2: Nachhaltigkeit – An die Zukunft denken Arbeitsblatt 3: Wissenstest

ANLAGE:

M3

Hintergrundinformationen

ANLAGE:

M4

Grafiken

Nachhaltigkeit Nachwachsende Rohstoffe Bioökonomie

Biomasse in der Anwendung

Vor- und Nachteile von nachwachsenden Rohstoffen

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Produkte im Alltag Anbau

Flächennutzung Land- u. Forstwirtschaft Bioökonomie

Basismodul Seite 01/04

Nachwachsende Rohstoffe inhaltsverzeichnis: Gesamtpaket

Kapitel II. Stoffliche Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen M5 Kopiervorlagen

Kopiervorlage 10: Bauen – Interview mit Zimmerin

Kopiervorlage 11: Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen

Kopiervorlage 12: Bioverbundstoffe – Naturfasern im Auto

Kopiervorlage 13: Biowerkstoffe – Bambusfahrrad

Kopiervorlage 14: Biokunststoffe – Schaumstoff

Kopiervorlage 15: Biokunststoffe – Elektrogeräte

Kopiervorlage 16: Biokunststoffe – Büro und Freizeit

Kopiervorlage 17: Pflanzenstoffe – Waschmittel und Farben Kopiervorlage 18: Bioschmierstoffe

M6 Arbeitsblätter

Arbeitsblatt 4: Vergleich fossile und nachwachsende Rohstoffe

Arbeitsblatt 5: Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen Arbeitsblatt 6: Plastikmüll Arbeitsblatt 7: Wissenstest

M7 Versuchsanleitungen

Versuch 1: Formteil aus Naturfasern Versuch 2: Schaumstoff aus Kartoffelstärke Versuch 3: Kunststofffolie aus Maisstärke

ANLAGE: M8 Hintergrundinformationen

Übersicht: Stoffliche Nutzung (Ausgangsstoffe)

Übersicht: Stoffliche Nutzung (Anwendungen)

Vorteile Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen

Übersicht: Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen Biokunststoffe Biowerkstoffe

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ANLAGE:

M9

Grafiken

Übersicht: Stoffliche Einsatzmengen

Übersicht: Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen

Anteil Holzbauweise an Wohngebäuden u. Einsatz Dämmstoffe Biokunststoffe Kreislauf Biokunststoffe

Bioverbundstoffe NFK u. WPC

Industriepflanzen Bioschmierstoffe

Basismodul Seite 02/04

Nachwachsende Rohstoffe inhaltsverzeichnis: Gesamtpaket

Kapitel III. Energetische Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen (Bioenergie) M10 Kopiervorlagen

Kopiervorlage 19: Zeitungsartikel aus der Zukunft Kopiervorlage 20: Energie aus Biomasse Kopiervorlage 21: Die Biogasanlage Kopiervorlage 22: Energiegewinnung aus Biogas Kopiervorlage 23: Das Biomasse-Heizwerk Kopiervorlage 24: Das Biomasse-Heizkraftwerk Kopiervorlage 25: Heizen zu Hause Kopiervorlage 26: Kraftstoffe aus Biomasse Kopiervorlage 27: Reggae-Festival mit Biostrom

M11 Arbeitsblätter

Arbeitsblatt 7: Erneuerbare Energien Arbeitsblatt 8: Photosynthese

Arbeitsblatt 9: Biomasse und Klimaschutz Arbeitsblatt 10: Biogasanlage Arbeitsblatt 11: Biodiesel Arbeitsblatt 12: Kreuzworträtsel

M12 Versuchsanleitungen

Versuch 4: Wie funktioniert eine Biogasanlage?

Versuch 5: Entstehung von Holzgas

ANLAGE: M13 Hintergrundinformationen

Übersicht Bioenergie Bioenergie und Nachhaltigkeit

Biomasse und Energiepflanzen Das Energiekonzept Biogas Feste Brennstoffe Biokraftstoffe

Fünf Gründe für Bioenergie

Bioenergie – kritisch nachgefragt

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ANLAGE:

M14 Grafiken

Bioenergie – Anteil an der Energieversorgung

Bioenergie – Wirtschaft u. Bedeutung

Übersicht Energiepflanzen

Steckbrief Energiepflanzen

Nutzungspfade von nachwachsenden Rohstoffen

Biogas – vielfältige Nutzung von Biogas Biogas – Substrateinsatz Nutzungspfade von Energieholz Schaubild Biomasse-Heizkraftwerk

Biokraftstoffe – Anteil am Kraftstoffverbrauch

Biokraftstoffe im Vergleich, Biomass-to-Liquid (BtL) Deutschlandkarte Bioenergiedörfer

Basismodul Seite 03/04

Nachwachsende Rohstoffe inhaltsverzeichnis: Gesamtpaket

Matererialübersicht

LINKS

VIDEOLIste

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INFORMATIONEN FÜR LEHRKRÄFTE

Basismodul Seite 04/04

Nachwachsende Rohstoffe MATERIALÜBERSICHT

Kopiervorlagen

Arbeitsblätter

INHALT

INHALT Versuche

Hintergrundinformationen

ANLAGE

ANLAGE

M1 – M5 – M10

M2 – M6 – M11

M7 – M12

M3 – M8 – M13

M4 – M9 – M14

KV 1

AB 1

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INHALT

Nachwachsende Rohstoffe im Alltag/Produkte Nachhaltigkeit/ Klimaschutz

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Grafiken

M4-1 M4-2

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M3-1

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AB 10 Nachwachsende Rohstoffe/ Industriepflanzen Energiepflanzen

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KV 17

M14-5 Bioökonomie

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KV 8 KV 9 Biomasse

Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen

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Biowerkstoffe

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KV 11

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KV 13 Biokunststoffe

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Bioschmierstoffe

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Bioenergie

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M14-5

Biogas

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KV 22 Energetische Nutzung von Holz

Biokraftstoffe

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KV 24

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AB 12

M13-7

AB 13 Erneuerbare Energien/ Energiewende

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AB 8

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M14-1 M14-2

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 1: IM ALLTAG

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

Neue Wege Ein Auto aus Pflanzenfasern? Es klingt erst einmal wie eine Schnapsidee. Schon heute enthalten viele Autos im Innenraum Bauteile aus Naturstoffen. Neu ist aber: auch die Karosserie kann aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Forscher arbeiten intensiv daran, die Hightech-Technologie weiterzuentwickeln. Pflanzenfasern aus Flachs oder Leinen werden mit Harz getränkt und zu Bauteilen geformt.

So entsteht eine Karosserie in Leichtbauweise, die trotzdem sehr stabil ist. Das spart sogar Sprit. Im Vergleich zu einem Auto aus Stahlblech wiegt das Fahrzeug bis zu 70 kg weniger.

DER LÖWENZAHN IM REIFEN Reifen sollen in Zukunft umweltfreundlicher und nachhaltiger hergestellt werden, mit weniger Rohöl und weniger Kautschuk.

Dafür aber mit einem ungewöhnlichen Rohstoff: Löwenzahn.

Bereits in wenigen Jahren sollen die Löwenzahn-Autoreifen serienmäßig vom Band rollen.

Reifen aus Löwenzahn (noch in der Entwicklung) statt Reifen aus Erdöl

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© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

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Fahrrad mit Rahmen aus Bambus statt Rahmen aus Stahl, Carbonfaser oder Aluminium

Karosserie aus Pflanzenfasern (noch in der Entwicklung) statt Karosserie aus Stahl oder Aluminium

MEHR WISSEN Biowerkstoffe: tinyurl.com/q8tjdxa

Reifen aus Löwenzahn: tinyurl.com/q8zc6ox

Bambusfahrrad: tinyurl.com/onkbfwk

YOUTUBE-VIDEO: BIOCONCEPT-CAR

VIDEO: REIFEN AUS LÖWENZAHN

YOUTUBE-VIDEO: KAROSSERIE AUS PFLANZENFASERN

tinyurl.com/nvabt2v

tinyurl.com/pm88gfb

tinyurl.com/qh2yejq

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 2: IM ALLTAG

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

Olivenblätter und Rhabarber Ein Ledersofa ist etwas Schönes. Leder wird aber meist mit giftigem Chrom gegerbt. Forscher haben jetzt ein neues Verfahren zur Ledergerbung entwickelt: sie nutzen Olivenblätter. So verwandelt sich das Gerben von einer umweltschädlichen zu einer ökologisch unbedenklichen Arbeit.

Neuerdings gibt es sogar Ledergerbung mit Extrakten aus der Rhabarberwurzel. Beide Lederarten sind frei von Schadstoffen, für Allergiker geeignet und können problemlos entsorgt werden, denn das Leder ist biologisch abbaubar.

Dübel aus Rizinusöl statt Dübel aus Erdöl

EIN KINDERAUTO AUS PFLANZEN Plastik aus Pflanzen? Das gibt es.

Bioplastik, auch Biokunststoff genannt, wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, z. B. aus Mais- oder Kartoffelstärke. Der große Vorteil: es wird kein Erdöl benötigt.

Wenn sie als Abfall in die Müllverbrennungsanlage kommen, wird bei der Verbrennung nur so viel CO2 freigesetzt, wie die Pflanzen während ihrer Wachstumsphase aus der Atmosphäre entnommen haben.

Spielzeug aus Biokunststoff statt aus Erdölkunststoff

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© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

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Ledergerbung mit Olivenblätterextrakt statt mit giftigem Chrom

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Computergehäuse, Tastatur, Maus, Kugelschreiber mit Gehäuse aus Biokunststoff statt aus Erdölkunststoff

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Teppichboden mit Kunststofffasern aus Maisstärke statt Kunststofffasern aus Erdöl

MEHR WISSEN Leder & Olivenblätter: tinyurl.com/pgg4wyw Leder & Rhabarberwurzel: tinyurl.com/ogxudxb

Spielzeug aus Biokunststoff: tinyurl.com/pho5dvb

YOUTUBE-VIDEO: BIOÖKONOMIE IM ALLTAG

YOUTUBE-VIDEO: AUS PFLANZEN WIRD PLASTIK

tinyurl.com/oedzqmk

tinyurl.com/obzrued

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 3: NACHHALTIGKEIT

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

Projekt Zukunft

Um 2050 werden wohl neun Milliarden Menschen auf der Erde leben. Das bedeutet: wir brauchen noch mehr Energie, Nahrung, Rohstoffe, Wasser. Es besteht die Gefahr, dass sich die natürlichen Ressourcen erschöpfen. Wie kann es da gelingen, die Lebensgrundlagen der Menschheit langfristig zu bewahren? Die mögliche Lösung lautet Nachhaltigkeit!

1713 Hans Carl von Carlowitz war für die sächsischen Bergwerke zuständig.

Diese brauchten sehr viel Holz, die Wälder schwanden. Er formulierte sinngemäß den bis heute gültigen Grundsatz nachhaltigen Handelns: „Schlage nur so viel Holz ein, wie nachwachsen kann!“

Wirtschaft Nachhaltigkeit

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G e s e ll s c h

Nachhaltigkeit heißt, dass die Menschen heute so handeln, dass auch künftige Generationen ihre Chance auf ein gutes Leben haben. Ein einfaches Prinzip und doch so schwer umzusetzen. Bei der Nachhaltigkeit geht es um Schutz von Natur und Umwelt, soziale Sicherheit und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit. Diese Ansprüche müssen für Nachhaltigkeit gleichermaßen erfüllt werden.

Und: Alle drei Bereiche (auch Dimensionen genannt) sind miteinander verbunden und stehen gleichberechtigt nebeneinander!

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

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Wirtschaft Der Wohlstand für alle soll langfristig sicher sein.

Es müssen intelligente Formen des Wirtschaftens entwickelt werden, die Ressourcen schonen und Natur und Umwelt schützen, sodass auch unsere Nachfahren noch wirtschaften können.

Umwelt Die natürlichen Lebensgrundlagen wie Klima, Boden, Wasser, Luft, Vielfalt der Arten und Ökosysteme müssen geschützt werden.

Stichwort: keine Ausbeutung der Natur! So bleiben die natürlichen Lebensgrundlagen auch für die nachfolgenden Generationen erhalten.

MEILENSTEINE DER NACHHALTIGKEIT

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Gesellschaft Wichtig sind demokratische Strukturen und soziale Gerechtigkeit – heute und in Zukunft.

Soziale Ziele sind u.a.: Wohlstand für alle, Frieden, individuelle Freiheit, Chancengleichheit, Gesundheit, Bildung und Ausbildung, Erwerbsmöglichkeit.

1972 Der Club of Rome warnt: „Wenn die gegenwärtige Zunahme der Weltbevölkerung, der Industriealisierung, der Umweltverschmutzung und der Ausbeutung natürlicher Rohstoffe anhält, werden die Wachstumsgrenzen der Erde in 100 Jahren erreicht.“ 1992 Erste UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro.

Das Abschlussdokument, (Agenda 21), stellt den Begriff „Nachhaltige Entwicklung“ in den Mittelpunkt der Politik. Schutz der Umwelt sowie Verwirklichung sozialer und ökonomischer Ziele.

1710 1720 1730 1740 1750 1760 1770 1780 1790 1800 1810 1820 1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940

2002 In Johannesburg trifft sich 10 Jahre nach Rio erneut die UN-Konferenz. Gesucht werden Wege zu einer nachhaltigen Weltwirtschaft („Green Economy“), in Verbindung mit der Armutsbekämpfung (Milleniumsziele) und dem Schutz der Artenvielfalt.

MEHR WISSEN Projekt Zukundo: tinyurl.com/q3qrw6h

1700

Lexikon der Nachhaltigkeit: tinyurl.com/nl9bytx

YOUTUBE-VIDEO: NACHHALTIGKEIT EINFACH ERKLÄRT

YOUTUBE-VIDEO: WAS IST NACHHALTIGKEIT

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 4: ROHSTOFFE

JEDER VON UNS

12,0

VERBRAUCHT PRO JAHR

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

1.866

LITER ERDÖL

Jenseits des Erdöls

TEPPICH

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SMARTPHONE

Der fossile Rohstoff Erdöl hat unseren modernen Lebensstandard erst möglich gemacht.

Ohne Erdöl würde es die moderne Welt nicht geben. Aber nicht nur zum Heizen und als Treibstoff nutzen wir Erdöl. Schon lange basiert die Herstellung von vielen Produkten des alltäglichen Lebens auf Erdöl als Rohstoff.

Ob Haushaltsgeräte, Matratzen, Computergehäuse, Textilien oder sogar die Zahnbürste – Erdöl steckt fast überall drin. Erdöl ist aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung sehr gut geeignet, um daraus mit technischen Verfahren die ganze Palette moderner Produkte herzustellen. Das Problem dabei ist: Öl muss teuer importiert werden, die Förderung, Transport und Verarbeitung sind gefährlich für Mensch und Umwelt und die Ölvorräte werden in absehbarer Zukunft zur Neige gehen.

LITER ERDÖL

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FERNSEHER

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SHAMPOOFLASCHE

1,0

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0,5 LITER ERDÖL

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T-SHIRT

NUR FÜR DIE HERSTELLUNG

VON DINGEN DES TÄGLICHEN LEBENS.

LITER ERDÖL

um 1930 Nylon, Perlon (Textilien) und Styropor (Baumaterial Dämmung) werden erfunden.

1960 Die erste Plastiktüte wird patentiert und beginnt weltweiten Siegeszug.

MEHR WISSEN

ZEITSTRAHL: DAS ZEITALTER VON ERDÖL UND KUNSTSTOFF

YOUTUBE-VIDEO: DAS PLASTIKZEITALTER

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2050

2040

2030

2020

2013/14 250 Mio. t Plastik aus Erdöl wird jährlich weltweit produziert. 60–90 Mio. t Plastikmüll treibt in den Ozeanen. 10 Mio. t kommen jährlich dazu.

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1978 Jute statt Plastik: als Symbol für eine alternative Bewegung, gegen die Wegwerfgesellschaft.

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um 1860 Erste Ölraffinerien entstehen, zur Produktion von Petroleum. (Lampenöl)

1910

1941 Polyester (Textilien) wird erfunden und verdrängt in den Jahren danach Naturfasern.

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1900/1912 Polyethylen (PE) u. PVC werden erfunden. Es entstehen daraus hunderte verschiedene Produkte.

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um 1850 Erste industrielle Bohrungen nach Erdöl (USA, Deutschland, Aserbeidschan)

1880

DAS ZEITALTER VON ERDÖL UND KUNSTSTOFF

um 1990 Biokunststoffe aus Mais- oder Kartoffelstärke werden zunehmend eingesetzt.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 5: ROHSTOFFE

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

Nachwachsende Rohstoffe Deutschland ist relativ arm an Rohstoffen. Eine sichere und nachhaltige Rohstoffversorgung hat für unser Land aber eine besondere Bedeutung.

Nachwachsende Rohstoffe machen Deutschland unabhängiger von Importen. Deutschland gehört weltweit zu den führenden Ländern bei der Nutzung nachwachsender Rohstoffe.

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9,8 Mio. ha 58,3 % Futtermittel

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Energiepflanzen

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Industriepflanzen

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Quelle: Statistisches Bundesamt, BMEL, FNR

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Klimaschutz und Umwelt Nachwachsende Rohstoffe leisten einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz. Dadurch dass fossile Rohstoffe ersetzt werden, tragen nachwachsende Rohstoffe zur Minderung von CO²-Emissionen bei.

Versorgungssicherheit Für ein rohstoffarmes Land wie Deutschland sind nachwachsende Rohstoffe als alternative, umweltverträgliche Rohstoffquelle besonders interessant. Wir haben das Wissen und die Technologie, diese Rohstoffquelle effizient nutzen zu können und machen uns damit unabhängiger von Erdölimporten.

Wirtschaftliche Vorteile Der Anbau der Industrie- und Energiepflanzen bietet Einkommensalternativen für die Landwirtschaft und stärkt somit die ländlichen Räume. Der Anbau und die Erstverarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen schaffen Einkommen und Beschäftigung in Regionen, in denen es häufig an Arbeitsplätzen mangelt.

Anbau in Deutschland Nachwachsende Rohstoffe wurden im Jahr 2014 in Deutschland auf rund 2,4 Millionen Hektar angebaut – das sind knapp 15 % der Landwirtschaftsfläche Deutschlands. Zusätzlich wächst auf über 11 Millionen Hektar Waldfläche Holz. Die gesamten Holzvorräte Deutschlands liegen bei 3,4 Mrd. Kubikmeter – ein Spitzenwert in Europa – der noch viel Potenzial für die stoffliche bzw. energetische Nutzung bietet.

MEHR WISSEN

YOUTUBE-VIDEO: NACHWACHSENDE ROHSTOFFE

BMEL VIDEO: WÄLDER FÜR MENSCHEN

tinyurl.com/o676m44

tinyurl.com/nqkbqp6

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 6: ROHSTOFFE

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG 0,18 Mio. ha Bioethanol Die wichtigsten Energiepflanzen sind Holz, Raps, Mais, Getreide, Gräser, Zuckerrüben. Erzeugt werden damit Strom und Wärme in Biogasanlagen und Heizkraftwerken sowie Biokraftstoffe wie Biodiesel und Bioethanol.

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0,09 Mio. ha Industriestärke

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0,15 Mio. ha Ölpflanzen

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0,01 Mio. ha Industriezucker 0,012 Mio. ha Arznei- und Färbepflanzen

Die Alternative

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0,01 Mio. ha Festbrennstoffe

Die wichtigsten Industriepflanzen sind Raps, Kartoffeln, Getreide, Mais, Holz, Lein, Hanf, Flachs, Sonnenblume.

Erzeugt werden damit Biokunststoffe, Biowerkstoffe, Schmierstoffe, Baustoffe, Arzneimittel und Farbstoffe.

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Quelle: FNR

0,62 Mio. ha Biodiesel/ Pflanzenöl

1,39 Mio. ha Biogas

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0,18 Mio. ha

Wir müssen früher oder später weg vom Erdöl. Also, warum nicht schon heute schauen, wie man Erdöl ersetzen kann?

Pflanzen dienen dabei als einheimische Rohstoffquelle: nachwachsende Rohstoffe, die jedes Jahr geerntet werden können. Pflanzen eignen sich nämlich sehr gut als Rohstoff für die Herstellung verschiedenster Produkte und zur Erzeugung von Energie und sind deshalb eine gute Alternative zum Erdöl. Pflanzen, die als nachwachsende Rohstoffe angebaut werden, sind nicht als Nahrungs- oder Futtermittel vorgesehen. Es gibt die energetische Verwertung von Energiepflanzen zur Erzeugung von Strom, Wärme und Kraftstoffen und die stoffliche Verwertung von Industriepflanzen zur Herstellung von Produkten. Zusätzlich können auch die Reststoffe und Abfälle aus Landwirtschaft, Industrie, Gewerbe und Haushalten genutzt werden.

Anbau nachwachsender Rohstoffe, in Deutschland, in Mio. Hektar 2,6

* geschätzt

2,4

2,47* Mio. ha

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2005

2007

MEHR WISSEN Industriepflanzen: tinyurl.com/pfuq65j

Energiepflanzen: tinyurl.com/nh5aplp

YOUTUBE-VIDEO: PRODUKTE AUS NATUR GEMACHT

VIDEO: WIE WIRD AUS KARTOFFELN PLASTIK?

tinyurl.com/odv7ooe

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2009

2011

2013

2015

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 7: BIOÖKONOMIE

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© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Bioökonomie ist eine umweltfreundliche Form des Wirtschaftens – ganz im Sinne der Nachhaltigkeit.

Dazu nutzt die Bioökonomie natürliche Ressourcen, wie z. B. Ackerpflanzen, Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft, Tierprodukte und Mikroorganismen.

Um daraus alltagsfähige Produkte hervorzubringen, wird mit Hightech-Werkzeugen geforscht und gearbeitet. Neue Entwicklungen aus der Molekularbiologie, dem Maschinenbau, der Informatik, der Biotechnologie und der Chemie liefern dafür die Basis.

Neue Perspektiven Biobasiertes Wirtschaften eröffnet für die Landwirtschaft neue Perspektiven. In Zukunft stellt sie nicht nur Nahrungsmittel für Mensch und Tier bereit, sondern ist immer mehr die Grundlage für die Rohstoffversorgung der biobasierten Wirtschaft.

Ernährungswirtschaft, Chemie- und Pharmaindustrie, Maschinen- und Anlagenbau, IT-Branche, Bauindustrie, Automobilindustrie, Umwelttechnologie und Energiewirtschaft – sie alle werden in Zukunft neue Technologien nutzen können. In der Folge profitieren auch Handel und Verbraucher von neuen und nachhaltigen Produkten. Die Idealvorstellung ist es, dass der Wandel von einer erdölbasierten hin zu einer biobasierten Industrie in naher Zukunft, große Chancen für ein nachhaltiges Wirtschaftswachstum bietet und in der Folge zahlreiche neue Arbeitsplätze schafft.

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

Nachhaltiges Wirtschaften Die biobasierte Wirtschaft – auch als Bioökonomie bezeichnet – verwendet nachwachsende Rohstoffe, um daraus Produkte sowie Lebens- und Futtermittel herzustellen.

Durch die Nutzung biologischer Ressourcen ermöglicht die Bioökonomie ein biobasiertes nachhaltiges und umweltfreundliches Wirtschaftswachstum.

Die Bioökonomie verknüpft auf intelligente Weise Ökonomie und Ökologie miteinander.

biobasiert

Bioökonomie

nachhaltig

MEHR WISSEN

YOUTUBE-VIDEO: BIOÖKONOMIE

YOUTUBE-VIDEO: BIOÖKONOMIE

tinyurl.com/pnqcjfh

tinyurl.com/nje23ue

umweltfreundlich

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 8: BIOÖKONOMIE

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG

2009 21 2009 2009 21 21 ERWIRT-

IM ERWIRTJAHR SCHAFTETEN

SCHAFTETEN

ERWIRTSCHAFTETEN

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Eine Million neue Jobs

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AUS DEM LABOR AUF DEN MARKT

Die Bioökonomie könnte sich schon in der nahen Zukunft als ein besonders aussichtsreicher Zukunftsmarkt entwickeln. EU-weit erwirtschafteten bereits 2009 mehr als 21 Millionen Beschäftigte in allen Branchen der Bioökonomie über 2 Billionen Euro Jahresumsatz. In Deutschland waren es 2009 zwei Millionen Menschen, die zu einem Umsatz von rund 300 Milliarden Euro beitragen. Die Europäische Kommission geht davon aus, dass durch die Bioökonomie in ganz Europa bis zum Jahr 2020 bis zu eine Million neue Arbeitsplätze entstehen.

Eine Vielzahl von Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Fachrichtungen wie z. B. aus der Agrarwissenschaft, der Biotechnologie, Chemie, Materialwissenschaften und Pharmazie entwickelt derzeit in verschiedenen Forschungseinrichtungen neue Materialien, Technologien und Anwendungen für biobasierte Produkte. Folgende Fragen stehen dabei im Mittelpunkt: • Welche Stoffe und Stoffgruppen sind in Pflanzen enthalten, die als Grundlage für Produkte dienen können?

• Auf welchem Weg kann man diese Rohstoffe gewinnen?

• Wie lassen sich daraus im industriellen Maßstab hochwertige Produkte erzeugen?

Noch können erdölbasierte Produkte zu vergleichsweise günstigen Preisen produziert werden. Die Bioökonomie wird in Zukunft aber mehr und mehr aufholen. Schon heute gilt Bioökonomie als Innovationsmotor – ähnlich wie die Erneuerbaren Energien – der für Deutschland als Hightech-Standort Wettbewerbsvorteile und neue Märkte schafft.

Großes Potenzial steckt vor allem in der Entwicklung biobasierter Kunststoffe und Werkstoffe. Neue Produkte aus Biokunststoffen, aber auch aus Holz, Naturfasern und anderen nachwachsenden Rohstoffen werden Schritt für Schritt auf den Markt kommen.

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Zwischen 2010 und 2016 werden im Rahmen der „Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030“ der Bundesregierung 2,4 Milliarden Euro für die Forschung zur Verfügung gestellt.

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in der europäischen Union, 2009

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Jahresumsatz in Mrd. Euro

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375

269 1.800

Beschäftigte in Tsd. Lebensmittel

Quelle: www.bioeconomy.de

Landwirtschaft

Papier/ Zellstoff

3.000 50

Forstwirtschaft/ Holzindustrie

150

Biobasierte Chemikalien und Kunststoffe

6

150

Biokraftstoffe

MEHR WISSEN

VIDEO: ARBEITSPLÄTZE DURCH BIOÖKONOMIE

VIDEO: FORSCHUNG UND AUSBILDUNG FÜR EINE NACHHALTIGE BIOÖKONOMIE

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 9: BIOÖKONOMIE

BASISMODUL M1: EINFÜHRUNG H2O

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE

Energie

CO2 ENERGIEGEWINNUNG

CELLULOSE, STÄRKE, ZUCKER, PFLANZENÖL …

Rohstoffgewinnung

Im Kreislauf

Idealer Nutzungskreislauf in der Bioökonomie

Bioraffinerie, Grundstofferzeugung, Verarbeitung

Recycling

Mehrfachnutzung

SAMMELN/ VERWERTEN

Produkterzeugung, Verarbeitung zu Endprodukten

BIOKUNSTSTOFFE, PAPIER, SCHMIERÖL, WERKSTOFFE …

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Der Anbau nachwachsender Rohstoffe zur Herstellung von biobasierten Produkten darf nicht zu Lasten der Versorgung mit Nahrungsmitteln gehen. Deshalb sind nachhaltige Konzepte gefragt, die eine vollständige Nutzung der pflanzlichen Rohstoffe ermöglichen. Besonders wichtig ist dabei, dass auch die großen Mengen an organischen Rest- und Abfallstoffen genutzt werden. Außerdem sollten nachwachsende Rohstoffe und daraus hergestellte Produkte – wenn möglich – mehrfach genutzt und erst danach zur Gewinnung von Energie eingesetzt werden.

Koppelproduktion und Kaskadennutzung Beim biobasierten Wirtschaften sollen wo immer möglich alle Bestandteile der verwendeten Pflanzen genutzt werden. Dabei spielt die Bioraffinerie-Technologie eine zentrale Rolle. In Bioraffinerien können Holzreste oder Stroh aufgespalten und weiterverarbeitet werden. Daraus entsteht im Anschluss eine Vielzahl biobasierter Produkte. Diese parallele Herstellung verschiedenster Produkte in der biobasierten Wirtschaft wird auch Koppelproduktion genannt. Um die Rohstoffe möglichst lange nachhaltig und effektiv zu nutzen (Stichwort: keine Verschwendung!) kommen sogenannte Kaskadennutzungen und Recyclingverfahren zum Einsatz.

Holz zum Beispiel wird zuerst als Baumaterial oder für Fenster oder Möbel genutzt, kann später dann zu Spanplatten verarbeitet werden und dient am Ende seiner „Lebenszeit“ zur Wärme- oder Energieerzeugung.

Grundsätzlich gilt: zwischen der stofflichen Nutzung und der energetischen Nutzung sollten so viele Nutzungsschritte wie möglich liegen.

Ausblick Biobasierte Grundstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen können im Prinzip so gut wie alle Kunststoffe aus Erdöl ersetzen. Der technische Fortschritt wird noch weitere neue Anwendungen ermöglichen. Durch die Massenproduktion werden sie kostengünstiger und wettbewerbsfähiger. Es wird künftig kaum einen Lebensbereich – von Wohnen über Mobilität und Freizeit bis hin zur Arbeitswelt – geben, der von den neuen Möglichkeiten biobasierter Produktion nicht profitieren wird.

MEHR WISSEN

KASKADENNUTZUNG

WIKIPEDIA: KOPPELPRODUKTION

WISSENS-QUIZ: BIOÖKONOMIE

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 1: IM ALLTAG

BASISMODUL M2: EINFÜHRUNG 1. Was würden Sie Frau Mustermann und ihrer Tochter Rosie empfehlen?

AUFGABEN

Recherchieren Sie im Internet nach den entsprechenden Produkten, die gesund­ heitsverträglich sind. Stellen Sie eine Liste Ihrer Empfehlungen zusammen.

2. Welche Inhalststoffe werden jeweils verwendet?

Tragen Sie Ihre Ergebnisse in die entsprechenden Zeilen ein.

Frau Mustermann geht einkaufen

FUSSBODENBELAG

KINDERAUTO

LACK

MATRATZE

WANDFARBE

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

SCHREIBTISCH

Samstagvormittag im Kaufhaus. Frau Mustermann und ihre 17-jährige Tochter Rosie wollen Rosies Zimmer neu einrichten. Es ist an der Zeit für was Neues, der ganze alte Kram fliegt raus. Die beiden wollen Wände und Decke neu streichen, die alte Kommode von Oma lackieren und was Praktisches für den Fußboden suchen. Das alte Bett mit der durchgelegenen Matratze kommt auch weg und der Schreibtisch ist mittlerweile sowieso zu klein.

Ein junger Verkäufer nähert sich den beiden, als sie verwirrt vor einer Hinweistafel stehen. Man sieht an seinem freundlichen Gesichtsausdruck, dass es ihm durchaus gefällt, die beiden zu bedienen. „Wie kann ich Ihnen helfen?“ „Wir wollen ihr Zimmer neu einrichten“, antwortet Frau Mustermann und deutet dabei auf ihre Tochter. „Wir suchen aber nur Sachen, die gesundheitlich unbedenklich sind“, meint Rosie, „ich hab’ nämlich Asthma. „Wir sind auf so spezielle Kundenwünsche vorbereitet“, erwidert der junge Verkäufer. Mit einer einladenden Geste bittet er Mutter und Tochter ihm zu folgen. „Ich zeige Ihnen mal, was wir so haben“. „Mama, denk dran, wir dürfen das Kinderauto für Simons Geburtstag nicht vergessen“, erinnert Rosie ihre Mutter, als die beiden dem Verkäufer folgen.

Wir wissen nicht, was der freundliche junge Mann den beiden empfehlen wird. Aber vielleicht können sie etwas dazu beitragen?

INFORMATIONEN, DIE IHNEN BEI DER AUFGABE HELFEN, FINDEN SIE HIER:

BIOBASIERTE PRODUKTE

NACHHALTIG LEBEN

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www.nachhaltigleben.ch

BEWUSSTES EINKAUFEN www.bewussteinkaufen.info

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 2: NACHHALTIGKEIT

BASISMODUL M2: EINFÜHRUNG

1. Nehmen Sie Stellung zu den unten aufgeführten Aussagen!

2. Was sagt die Karikatur im Hinblick auf Nachhaltigkeit aus?

3. Wie können Sie in ihrem eigenen Alltag zu einem nachhaltigeren Lebensstil beitragen!

AUFGABEN

Erstellen Sie eine Liste der Handlungsmöglichkeiten. Orientieren Sie sich an folgenden Bereichen: Wohnen, Essen und Trinken, Mobilität, Freizeit/Urlaub, Konsum

An die Zukunft denken

Wirtschaft

G e s e ll s c h

Nachhaltigkeit

el

t

aft

Um

w

„Erfunden“ wurde der Begriff der Nachhaltigkeit um 1713.

Weil durch den Bergbau immer mehr Wälder gerodet wurden und die Gefahr bestand, dass nicht mehr genug Holz vorrätig sein würde, formuliert der sächsische Forstaufseher Hans Carl von Carlowitz sinngemäß folgenden gültigen Grundsatz des nachhaltigen Handelns:

„Schlage nur so viel Holz ein, wie nachwachsen kann!“

DER DREIKLANG DER NACHHALTIGKEIT Nachhaltigkeit bezieht sich heute auf den Schutz von Umwelt und Natur (Ökologie) und gleichermaßen auf soziale und wirtschaftliche (ökonomische) Aspekte. Das Dreieck der Nachhaltigkeit, in dem diese drei Bereiche miteinander verknüpft sind, steht symbolisch für diese Idee.

Während sich der Nachhaltigkeitsgedanke ursprünglich nur auf die Forstwirtschaft bezog, ist er heute bedeutend für viele Lebensbereiche. Umweltverschmutzung, Ressourcenknappheit, Klimawandel, Armut, soziale Ungerechtigkeit oder Finanzkrisen machen deutlich, dass sich etwas ändern muss, wenn wir auch in Zukunft eine lebenswerte Welt vorfinden wollen.

AUSSAGEN „ Wir als Konsumenten haben keinen Einfluss auf die Art des Wirtschaftens.“

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

„ Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen entspricht den Prinzipien einer nachhaltigen Entwicklung.“ „ In unserer heutigen Industriegesellschaft ist keine Veränderung hin zu nachhaltigem Wirtschaften möglich.“ „ Es ist nicht realistisch, dass sowohl Wirtschaft wie auch Umwelt und Soziales in einer modernen Welt gleichberechtigt nebeneinanderstehen können.“

HINWEISE FINDEN SIE HIER

NACHHALTIGKEIT

BEWUSST LEBEN

TIPPS ZUR NACHHALTIGKEIT

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tinyurl.com/paz597x

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 3: LERNKONTROLLE

AUFGABE

BASISMODUL M2: EINFÜHRUNG

Testen sie Ihr Wissen!

1. Nennen Sie fünf Produkte des Alltags, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden.

2. Was ist Biomasse und welche Art der Biomasse wird am meisten genutzt?

3. Welche Vorteile bietet die Nutzung nachwachsender Rohstoffe?

Nennen Sie fünf Argumente.

4. Nennen Sie fünf Energiepflanzen und fünf Industriepflanzen.

5. Was versteht man unter Kaskadennutzung und welche Vorteile bietet sie?

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

6. Benennen Sie die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit und charakterisieren Sie die Inhalte.

7. Was versteht man unter dem Begriff Bioökonomie?

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 10: BAUEN

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Chats

Ökologisches Bauen ist die Zukunft

Simone online

Simone, erzähl doch mal von deiner Ausbildung.

Ich wollte ein Handwerk lernen. Und dann ergab sich die Gelegenheit in einer Zimmerei, die sich mit ökologischem Bauen beschäftigt, eine Lehrstelle zu bekommen.

Welche Bauprojekte hast du schon kennengelernt?

Ich war beim Bau eines Mehrfamilienhauses dabei, das wir mit nachwachsenden Rohstoffen erstellt haben. Es war neu für mich, so etwas zu erleben und eine spannende Erfahrung. Ich habe gelernt, wie das nachhaltige Bauen im Alltag vonstatten geht.

Wie sah das konkret aus?

Das Haus wurde aus Buchen- und Fichtenholz errichtet, sowohl die Außen- und Innenwände wie auch die Fußböden und Decken. Die Arbeit war ganz schön anstrengend, aber sehr abwechslungsreich.

Ich bin ja noch nicht so lange dabei und muss noch viel lernen.

Simone, 18 Jahre alt, lernt Zimmerin und ist im 2. Lehrjahr.

Eine schöne Aufgabe für eine Zimmerin!

So hatte ich mir das vorgestellt, als ich mich bei meinem Betrieb als Azubi beworben habe. Ich arbeite sehr gerne mit Holz und anderen Naturstoffen und jetzt lerne ich, wie es geht.

Was ist das Besondere an dem Gebäude?

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Dass es mit nachwachsenden Rohstoffen gedämmt wurde. Wir haben Zellulose-Dämmplatten eingebaut, man hätte aber auch Strohballen, Schafwolle, Flachs oder Hanf verwenden können. Es fühlt sich viel besser an, mit diesen Materialien zu arbeiten, als mit den üblichen Dämmstoffen wie Styropor, Stein- oder Glaswolle.

Was gefällt Dir am meisten an deiner Arbeit?

Ich lerne einen alten und anerkannten Handwerksberuf und mache durch das ökologische Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen neue Erfahrungen. Wenn ich eine eigene Familie habe, möchte ich selbst so ein Haus bauen. Wenn man es richtig plant und einiges selber macht, ist das nicht so viel teurer als ein herkömmliches Haus.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 11: BAUEN

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Natürlich Bauen Beton und Stahl sind seit über 100 Jahren die wichtigsten Werkstoffe für das Bauen. Das ist zwar in vielerlei Hinsicht praktisch, aber für die Umwelt wegen der energieintensiven Herstellung weniger gut. Dazu kommt: beide Baumaterialien sind nicht erneuerbar. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes sind Holz und andere Pflanzenmaterialien als Ausgangstoffe für das Bauen wieder „in“.

Ein Haus kann nämlich vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen gebaut werden. Die Hauptrolle spielt dabei der Rohstoff Holz.

Kein anderer Baustoff schneidet in der Ökobilanz besser ab als Holz. Holz ist das beste Beispiel für eine nachhaltig umweltfreundliche Stoffnutzung. Bei der Herstellung der Holzbauteile wird im Vergleich zu Stahl, Beton und Ziegeln viel weniger Energie verbraucht, der Baustoff Holz ist dazu auch noch ein CO2–Speicher. Am Ende des „Lebenszyklus“ kann Holz, wenn es nicht erneut verwendet wird, auch noch in Form von Hackschnitzeln oder Pellets verbrannt werden, um Energie zu erzeugen. Es fällt somit so gut wie kein Abfall an, der entsorgt werden müsste.

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Dach Es müssen nicht immer gebrannte Dachziegel sein. Holzschindeln, z. B. aus Lärche, Kiefer oder Eiche sind robust und halten lange.

Oder man deckt das Dach mit Schilfrohr (Reetdach).

Türen und Fenster werden ebenfalls aus Holz gefertigt. Bei richtiger Behandlung können sie über 100 Jahre halten.

Mit Naturfarben behandelt oder beschichtet, sind sie noch umweltfreundlicher.

Dämmung Flachs, Hanf, Holzfasern, Stroh, Wiesengras oder Schafwolle haben ebenso gute Dämmeigenschaften wie die herkömmlichen Dämmmaterialien (Styropor, Glas- und Steinwolle).

Und sind deutlich besser für die Umwelt.

Fassade/Innenwände Die Fassade kann mit Holz verkleidet werden. Auf die Innenwände kommt ein Lehmputz. Dieser sorgt für ein gutes Raumklima.

Die Wände werden mit Naturfarben gestrichen. Verwendet werden Pigmente, Harze, Pflanzenöle, Bienenwachs oder Kreide.

Konstruktion Holz ist der wichtigste Rohstoff für den nachhaltigen Hausbau. Außen- und Innenwände, Decken, Fußböden und das Dach können aus Holz gefertigt werden.

Außenwände können z. B. mit Strohballen, die in eine Holzkonstruktion eingepasst sind, gedämmt werden.

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: BAUEN UND WOHNEN

YOUTUBE-VIDEO: BUNDESWETTBEWERB HOLZBAUPLUS – WOHNHAUS

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 12: BIOBASIERTE WERKSTOFFE

BEI EINIGEN AUTOS

SIND BIS ZU

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

300

BAUTEILE AUS

NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN

Naturfasern im Auto Der Einsatz von Naturfasern im Automobilbau ist nichts Neues. Der Autohersteller Borgward fertigte Anfang der 50erJahre die Karosserie einiger seiner Autos aus mit Kunstleder bezogenem Sperrholz – wofür der Volksmund die Bezeichnung „Leukoplastbomber“ erfand. Wenige Jahre später ersetzte man das Sperrholz dann durch Stahlblech. In der ehemaligen DDR wurde die Karosserie des Trabant aus Phenolharz, das mit Holz- und Baumwollfasern verstärkt war, hergestellt. Grund für die Verwendung der Naturfasern war die Materialknappheit nach dem Krieg bzw. in der DDR. Heute dagegen werden Naturfaserverbundstoffe wegen ihrer speziellen Eigenschaften weiter entwickelt und weil man Wege sucht, Alternativen zu fossilen Rohstoffen wie Erdöl oder Erzen zu finden. Der Gedanke des Umwelt- und des Klimaschutzes spielt dabei auch eine wichtige Rolle.

PFLANZEN IM AUTO

Kunststoffe, die mit Naturfasern versetzt sind, sind deutlich leichter als Bauteile aus Stahl. Das macht sie hochinteressant für die Entwicklung moderner spritsparender Autos und für die Elektromobilität.

Ein weiterer Pluspunkt von Flachs, Kokos, Sisal und Co. ist ihre geringe Splitterneigung, die bei der Verarbeitung und bei Unfällen von Vorteil ist.

Bei der Herstellung des Armaturenbretts und des Innenraums (Kofferraum und Türen) nutzen Autobauer deshalb Naturfasern als Verstärkungsmaterial. Sitzbezüge und Kopfstützen können ebenfalls bald aus Biokunststoffen hergestellt werden.

Schon heute bestehen bei einigen Modellen über 300 Bauteile aus nachwachsenden Werkstoffen.

Weitere Möglichkeiten zum Einsatz nachwachsender Rohstoffe im Automobilbau werden mit Computersimulationen erforscht. Welche Naturfasern eignen sich am besten? Wie sind die jeweiligen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs und wie gut sind sie zu verarbeiten? Und ist das Bauteil sicher?

Computermodelle simulieren dafür am Bildschirm Crashtests, die zeigen, wie sich das Material im „Fall der Fälle“ verhalten wird.

Hutablage aus Holzfunier, Flachs Blenden aus Kokosfaser

Armaturen aus Kokosfaser, Holzfunier

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Biosprit aus Raps, Getreide, Mais, Zuckerrübe, Sonnenblume, Ölpalme etc.

Verkleidungen aus Kokosfaser, Flachs, Bioplastik

Sitzpolsterung aus Baumwolle

Aktivkohlefilter aus Olivenkernen

MEHR WISSEN

PFLANZENAUTOS

YOUTUBE-VIDEO: DAS BIOCONCEPT-CAR

FNR-VIDEO: KURZFILM NATURFASERVERBUNDE

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 13: BIOWERKSTOFFE

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Ein Bike aus Bambus Dieses Rad ist ein echter Hingucker. Ein Rad mit einem Rahmen aus Bambus. Kein Material, das für den Bau von Rädern genutzt wird, vereinigt so viele Vorteile, wie Bambus: ein umweltfreundlicher und nachwachsender Baustoff, der leicht zu ernten ist und gut zu verarbeiten. Bambus ist ein natürliches Leichtbaumaterial. Ein Rahmen aus Bambus rostet nicht und wiegt nur etwas mehr als zwei Kilogramm. Bambus hat eine sehr harte Oberfläche – das Fahrrad bekommt daher selten Dellen oder Kratzer. Aluminium, Stahl und Carbonfasergewebe sind zwar gute Werkstoffe für einen Fahrradrahmen, ihre Herstellung ist aber wenig umweltfreundlich, weil dabei viel Energie und Wasser gebraucht werden. Ein Rad mit Bambusrahmen kann man sich mit etwas handwerklichem Geschick sogar selber bauen. Im Internet finden sich etliche Webseiten mit Infos und Videos, die zeigen, worauf es beim Bau ankommt.

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RAHMEN

2,0 KILOGRAMM

In Deutschland ist Bambus als Bau- und Werkstoff wenig bekannt. In Asien dagegen wird Bambus seit Jahrhunderten zum Bau von Häusern und zur Herstellung einer Vielzahl von Gebrauchsgegenständen genutzt. Bambus verbindet extreme Härte sowie große Druck- und Zugfestigkeit mit hoher Elastizität und geringem Gewicht. Diese Eigenschaften resultieren direkt aus dem Wuchs der Pflanze: Die härtesten Schichten eines Bambusstabs liegen außen, also da, wo sie für die Stabilität des Rohres am wichtigsten sind. Sogenannte Knoten unterteilen das Bambusrohr in einzelne Abschnitte, es erhält dadurch eine zusätzliche Aussteifung.

Bambuspflanzen sind - botanisch gesehen – eigentlich riesige Grashalme. Bambus gehört zur Familie der Süßgräser, zu denen auch unserer Getreidepflanzen zählen. Bambus gedeiht natürlicherweise in den Tropen und Subtropen.

Die Pflanze wächst schnell und laufend nach, in den Tropen schaffen manche Arten bis zu einem Meter pro Tag!

MEHR WISSEN

YOUTUBE-VIDEO: BAMBUSBIKE SELBER BAUEN

VIDEO: MIT DER NATUR UNTERM HINTERN – DAS BAMBUS RADL

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 14: BIOKUNSTSTOFFE

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Let’s go Surfin!

Epoxidharz

Glasfasergewebe

Fiberglas

Foam = Schaumstoff aus Algen

Surfer lieben den Ozean und die Natur und. Deshalb sind viele Surfer zu Meeres- und Umweltschützern geworden.

Das Problem dabei ist: Die meisten Surfboards werden schon lange nicht mehr aus Holz gefertigt, sondern besitzen einen Kern aus Hartschaum, der von einer Hülle aus Polyesteroder Epoxidharz- getränktem Glasfasergewebe umgeben ist.

Die Herstellung eines Surfboards und die spätere Entsorgung sind wegen der Materialien nicht gerade gut für die Umwelt.

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Der Schaumstoff besteht aus Polyurethan. Bei der Herstellung reagieren zwei Substanzen unter Zusatz von Wasser zum Polyurethan-Weichschaumstoff. Diese beiden Substanzen werden aus Erdöl gewonnen. Studenten der Universität San Diego in Kalifornien haben zusammen mit ihren Professoren nun ein Brett entwickelt, dessen Innerstes aus einem neuartigen Schaumstoff besteht, der auf dem umweltfreundlichen Rohstoff Algenöl basiert. Andere Umweltfreunde haben damit begonnen, ihre Bretter aus dem leichten, aber sehr stabilen Balsaholz zu fertigen.

AUF SONNENBLUMEN GEBETTET Schaumstoffmatratzen werden üblicherweise ebenfalls aus Erdöl hergestellt. Es gibt sie mittlerweile aber auch aus dem nachwachsenden Rohstoff Sonnenblumenöl. Für eine Matratze werden ungefähr 3,5 Liter Sonnenblumenöl benötigt. Auch Schaumstoffe in Polstermöbeln oder im Fahrzeugbau könnten zukünftig aus Pflanzenölen hergestellt werden. Neben Sonnenblumenöl, eignen sich auch Rapsöl und Sojaöl für die Herstellung von Natur-Schaumstoff.

Der Schaumstoff im Innern des Bretts entstammt somit einer nachwachsenden Quelle. Zukünftig sollen auch die übrigen Materialien eines Surfboards durch Naturstoffe ersetzt werden: der Mantel aus Fiberglas, der den Schaumstoffkern umhüllt und die äußere Wachsschicht aus Epoxidharz sollen dann ebenfalls aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

MEHR WISSEN

SURFING INTO A GREENER FUTURE

YOUTUBE-VIDEO: SURFING INTO THE FUTURE (IN ENGLISCH)

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 15: BIOKUNSTSTOFFE

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Aus Natur gemacht

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Laptop, Tablet und Smartphone Moderne Elektrogeräte besitzen ein Gehäuse aus Kunststoff und Metall. Moderne elektronische Geräte verbindet man erst einmal nicht mit Pflanzenstoffen. Aber Forscher aus vielen Ländern – Deutschland, USA, China, Süd-Korea – forschen intensiv daran, Biokunststoffe alltagstauglich zu machen. Das Gehäuse von Laptops, Tablets, Smartphones und anderen elektronischen Geräten bestehen aus Erdölplastik. Doch bereits heute können diese Gehäuse aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, zum Beispiel aus dem Biokunststoff Polymilchsäure (PLA – engl. für Poly Lactid Acid), der mit Hilfe von Bakterien aus Melasse (Zuckersirup) oder Traubenzucker (Maisstärke) gewonnen wird.

Eco-Maus und Handyhülle Von außen sieht man keinen Unterschied, doch genau das Äußere wird gerade neu entdeckt: Das Gehäuse der „Eco-Maus“ besteht aus den Naturstoffen Lignin und Cellulose-Acetat. Lignin ist der Stoff, der das „Baugerüst“ von Holz bildet, Cellulose-Acetat wird aus Cellulose (ein Holzbestandteil) und aus Essigsäure hergestellt.

Auch das Gehäuse von Computertastaturen oder Spielekonsolen kann mittlerweile aus diesen Stoffen hergestellt werden. Die Geräte sehen aus wie die herkömmlichen Modelle aus Erdölplastik und verfügen auch über die gleichen Funktionen. Sogar Handy-Schutzhüllen gibt es mittlerweile aus nachwachsenden Rohstoffen. In Zukunft könnten die Rohstoffe für viele IT-Geräte auf dem nächsten Acker oder im nahe gelegenen Wald wachsen.

Mit der Entdeckung des Erdöls als Rohstoff für die chemische Industrie begann vor ca. 100 Jahren der Siegeszug der Kunststoffe aus Erdöl. Sie waren relativ einfach herzustellen, das Erdöl billig und die Anwendungsmöglichkeiten schier unerschöpflich. Aber im Lauf der Jahrzehnte begann aus Gründen der Rohstoffsicherheit und des Umwelt- bzw.

Klimaschutzes ein Umdenken einzusetzen. Wie könnte man das Erdöl ersetzen?

Auf der Suche nach einem Ersatz für Erdöl wurden Biokunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, wie z. B. Stärke aus Mais, Cellulose aus Holz oder Zucker aus Zuckerrohr bzw.

Zuckerrüben entwickelt und die Anwendungen mit modernen wissenschaftlichen Methoden immer mehr verfeinert.

So soll die Umwelt geschont, der CO�-Ausstoß gesenkt und nachhaltig gewirtschaftet werden.

Kaffeemaschine und Föhn Wer hätte gedacht, dass es einmal einen Föhn, eine Kaffeemaschine, Toaster oder sogar einen Wasserkocher aus Biokunststoff geben würde? Kein Erdöl wird hier zur Herstellung gebraucht. Stattdessen sind Biokunststoffe und Bioverbundstoffe aus PLA, Cellulose-Acetat, Lignin oder sogar Flachs und Sisal das Ausgangsmaterial für das Gehäuse der Haushaltsgeräte.

MEHR WISSEN

YOUTUBE-VIDEO: BIOKUNSTSTOFFE

WIKIPEDIA: BIOKUNSTSTOFF

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 16: BIOKUNSTSTOFFE

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

IN DER FREIZEIT

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Kinderspielzeug lässt sich nicht nur aus Holz sondern auch aus Biokunststoff herstellen. Für das neue Kinderauto sind Stärke oder Cellulose die Ausgangsmaterialien. Ab sofort heißt es: kein Plastikgranulat aus Erdöl mehr. Einige dieser Spielsachen sind sogar biologisch abbaubar und frei von Schadstoffen wie Weichmachern.

Am Schreibtisch

Wer geht nicht gerne mal auf ein Musikfestival? Leider fallen da an den Essensständen oft große Mengen an Plastik-Einweggeschirr an, das dann am Ende im Abfall und letztendlich in der Müllverbrennungsanlage landet. Teller, Besteck, Becher und Trinkhalme gibt es aber auch aus Biokunststoffen z. B. auf der Basis von Polymilchsäure (PLA). Dieses spezielle Geschirr wird zusammen mit den Essensresten im Abfall gesammelt und kann dann in Kompost- oder Biogasanlagen weiter verwertet werden. Aber noch besser für die Umwelt ist: Mehrweg statt Einweg!

Papier und Bleistift verwendet jeder. Es sind Produkte, die schon lange aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz hergestellt werden. Bei vielen anderen Dingen, die wir täglich beim Arbeiten verwenden könnten biobasierte Materialien in Zukunft eine größere Rolle spielen. Moderne Arbeitsplätze sind hochtechnisiert und jede Büroausstattung enthält eine Reihe von Produkten und Geräten, deren Herstellung fossile Rohstoffe und Energie verbraucht. Zeit also, auch hier nach Alternativen Ausschau zu halten. Kugelschreiber nutzt jeder, die tägliche Kuli-Produktion geht in die Millionen. Meist werden sie aus normalem Kunststoff hergestellt. Kulis gibt es mittlerweile jedoch auch aus Biokunststoff – der Polymilchsäure (PLA). Aufgrund seiner guten Materialeigenschaften eignet sich PLA nämlich für die Herstellung vieler Produkte, die aus Kunststoff gefertigt werden. Diese Schreibtischutensilien aus nachwachsenden Rohstoffen gibt es bereits oder sie werden gerade entwickelt.

Wie wäre es mit Sneaker aus Bio-Baumwolle und Leinen, deren Sohlen aus Pflanzenölen hergestellt werden? Der Schaft des Schuhs soll sich nach seiner Lebensdauer einfach in Kompostanlagen zu Humus zersetzen, die Sohle zersetzt sich zu CO2 und Wasser. Was dazu beitragen könnte, die großen Mengen an Abfall deutlich zu reduzieren.

Auch Outdoor-Kleidung und Trainingsjacken, ja sogar Skibrillen; Rücksäcke und Trinkflaschen werden schon aus Pflanzenstoffen produziert: Die Ausgangstoffe sind Stärke, Zucker, Cellulose oder Lignin.

MEHR WISSEN

YOUTUBE-VIDEO: ZUKUNFT BIOKUNSTSTOFF

YOUTUBE-VIDEO: BIOKUNSTSTOFF AUS MILCH

RESET: BIOKUNSTSTOFFE

tinyurl.com/qess2qt

tinyurl.com/nb8dmhr

tinyurl.com/qbfx79l

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 17: NATURROHSTOFFE

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

Clean and Green Geschirr spülen mit Maisstärke? Boden schrubben mit Pflanzenfett? Reinigungs- und Körperpflegemittel auf Naturbasis erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Kein Wunder: Die verwendeten Substanzen sind nicht nur biologisch abbaubar, sondern zudem höchst effizient. Bis vor etwa hundert Jahren wurden Reinigungs- und Waschmittel mit Hilfe von natürlichen Rohstoffen (Pflanzenöle und –fette, Tierfette, Mineralien) hergestellt. Später verdrängten jedoch billigere Produkte auf Erdölbasis die traditionellen Seifen.

Inzwischen aber wird wieder die Hälfte der Schmutzlöser (Tenside) in Waschmitteln, Spülmitteln und Shampoos – aus Pflanzen gewonnen. Diese Tenside basieren auf den Zutaten Zucker und Fettalkohol. Gewonnen werden sie aus der Maisstärke und aus Kokos-, Palmkern- oder Rapsöl. Die pflanzlichen Seifen und Reiniger sind ungiftig biologisch leicht abbaubar und gleichzeitig hervorragende Schmutzlöser. Auch Messbecher für Waschmittel und Shampoo- oder Spülmittelflaschen aus nachwachsenden Rohstoffen gibt es mittlerweile. Sogar die Zahnbürste kann man heute aus Pflanzenöl herstellen.

GÜTESIEGEL

Gütesiege sollen Verbraucher auf umwelt- und gesundheitsfreundliche Produkte hinweisen: label-online.de/nachhaltig-einkaufen

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Europäisches Umweltzeichen

Blauer Engel

hochaufgelöste Logos schicken

Forscher arbeiten daran, Farbstoffe umweltfreundlich aus Algen zu gewinnen. Sie stellen eine natürliche Alternative zu den synthetischen Farbstoffen dar und könnten diese sowohl bei Lebensmitteln als auch in Kosmetika, Farben, Lacken oder Textilien ersetzen.

GANZ SCHÖN BUNT HIER Färben mit Pflanzenfarben und Mineralfarben hat eine lange Tradition in der Menschheitsgeschichte. Dann verschwanden die Naturfarben nahezu aus dem Alltag, weil Farbstoffe aus Erdöl leichter, schneller und billiger zu produzieren waren. Vor allem Lacke werden heute noch immer fast ausschließlich aus Erdöl hergestellt.

Naturlacke werden aus natürlichen Ölen, Harzen und Pigmenten hergestellt und kommen im Vergleich zu herkömmlichen Lacke mit sehr viel weniger Lösungsmitteln aus. Die verwendeten Alkohole, Öle oder Terpene sind ganz oder teilweise pflanzlichen Ursprungs. Daneben gibt es inzwischen lösungsmittelfreie Wasserlacke, die haltbar und widerstandsfähig sind.

Sustainable-cleaning.de

MEHR WISSEN

RESET: UMWELTSCHONENDE WASCH- UND PUTZMITTEL

INFOS ZU NATURLACKEN

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tinyurl.com/owvfast

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 18: BIOSCHMIERSTOFFE

MEHR ALS

80%

DER

BASISMODUL M5: STOFFLICHE NUTZUNG

SÄGEKETTENÖLE

SIND AUS

Läuft wie geschmiert!

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Schmierstoffe sind für unsere technische Welt extrem wichtig. Schmierstoffe verringern die Reibung und den Verschleiß, sie dienen zur Kraftübertragung, zur Kühlung und zur Schwingungsdämpfung, sie dichten ab und schützen vor Korrosion. Die meisten Schmierstoffe basieren auf Erdöl. Viele dieser Stoffe sind gesundheitsgefährdend und dürfen auf keinen Fall in die Umwelt gelangen, v. a. nicht in Gewässer. Hydrauliköle aus Erdöl schädigen wegen der geringen biologischen Abbaubarkeit die Umwelt, wenn sie durch Lecks oder Unfälle austreten. Gerade bei Bauarbeiten muss oft auf das Grundwasser geachtet werden und darauf, dieses nicht zu verschmutzen. Hier leisten die Naturöle gute Dienste.

Bio-Kettenöl schützt nicht nur die Kettensäge (und das Fahrrad), sondern auch die Natur.

Mittlerweile sind mehr als 80 Prozent der auf dem Markt befindlichen Sägekettenöle aus nachwachsenden Rohstoffen wie Rapsöl.

PFLANZENÖLEN

in %

25 Rapsöl 25 tierische Fette 20

Palmkernöl

15 Palmöl 8 Andere 5 Rizinusöl 2 Sonnenblumenöl

ROHSTOFFQUELLEN FÜR BIOSCHMIERSTOFFE Es gibt mittlerweile viele Arten von Bioschmierstoffen, die überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, die biologisch abbaubar und daher für die Umwelt gut verträglich sind. Vor allem beim Einsatz in besonders sensiblen Bereichen wie Wasserschutz- Forst-, Ski- oder Baugebieten, sind biologisch abbaubare Schmiermittel eine wichtige Alternative zu den konventionellen Schmiermitteln aus Erdöl. Die biologische Abbaubarkeit bedeutet allerdings nicht, dass diese Produkte nach dem Gebrauch unkontrolliert entsorgt werden dürfen. Bei der Entsorgung gelten ebenso strenge Vorschriften wie für Mineralölprodukte.

Als nachwachsende Rohstoffe werden für die Produktion von Bioschmierstoffen pflanzliche Öle oder tierische Fette verwendet. In Deutschland kommt vor allem Rapsöl zum Einsatz. Für die Herstellung eines Schmierstoffs können die pflanzlichen Öle in natürlicher Form verwendet werden oder sie werden durch chemische Verfahren umgebaut.

MEHR WISSEN

BIOGENER SCHMIERSTOFF

BIOSCHMIERSTOFFE – EINE SAUBERE ALTERNATIVE

tinyurl.com/na7mm5g

tinyurl.com/oe8ktuc

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 4: ROHSTOFFE

BASISMODUL M6: STOFFLICHE NUTZUNG

Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile bei der stofflichen Nutzung der Rohstoffquellen!

AUFGABE

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ROHSTOFFVERFÜGBARKEIT ?

UMWELTSCHUTZ

KLIMASCHUTZ

GESUNDHEITSSCHUTZ

ABFALLENTSORGUNG MATRATZE

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NACHHALTIGKEIT

HEIMISCHE ARBEITSPLÄTZE

FOSSILE ROHSTOFFE

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 5: BAUEN

AUFGABE

BASISMODUL M6: STOFFLICHE NUTZUNG

Sie planen Ihr Eigenheim und möchten dafür möglichst viel Naturmaterialien verwenden. Welche Materialien wählen Sie? Tragen Sie in die Zeilen die zugehörigen Informationen ein.

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Konstruktion

Dämmung

Türen und Fenster

Dach

Fassade/Innenwände

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 6: KUNSTSTOFFE

BASISMODUL M6: STOFFLICHE NUTZUNG Informieren Sie sich zu folgenden Themen und erwägen Sie das Für und Wider: a) Ersatz von Plastiktüten (Biokunststoffe, Recyclingtüten) b) Verbot von Tüten c) Pfand auf Tüten oder kostenlose Rückgabe d) Mehrwegbehälter (Einkaufskorb)

AUFGABE

Nutzen Sie für die Recherche Zeitschriften- und Zeitungsartikel und das Internet.

6

MIO. TONNEN

KUNSTSTOFF WERDEN JÄHRLICH IN DEUTSCHLAND

VERBRAUCHT

Eine Welt voller Plastik

DAS ENTSPRICHT

73

Nur 42 % des Plastikmülls werden recycelt, 56 % werden verbrannt und gehen damit der Kreislaufwirtschaft für immer verloren. Rund 6 Milliarden Plastiktüten werden in Deutschland jährlich verbraucht.

Die Anzahl genutzter Plastiktüten pro Person und pro Jahr (Einweg und Mehrweg)

421

71

Stück in Deutschland

2013: ~299

in Mio. Tonnen

2011: ~280

350

2009: 250

300

PRO PERSON

DIE PLASTIKTÜTE

Weltweit werden jährlich Millionen Tonnen Kunststoffe (vulgo: Plastik) hergestellt. Die Produktion steigt dabei seit vielen Jahren ständig an. Weltweit wurden 2013 rund 300 Millionen Tonnen Kunststoffe produziert. In Europa lag die Produktion im gleichen Jahr bei 58 Mio. Tonnen. In Deutschland wurden 20 Mio. Tonnen Kunststoff erzeugt.

Weltproduktion von Kunststoffen

KG

18

Welt

2002: 200

18 Stück in Irland

Stück in Bulgarien

198

Stück im EU-Durch­ schnitt

250 200

1989: 100

150 100

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

50

Es gibt für die Plastiktüten Alternativen: Stofftaschen, Papiertüten und Körbe sowie Taschen, Tüten und Behälter aus Biokunststoffen.

1977: 50 Europa

1950: 1.5

0

1950

1960

Deutschland 1970

1980

1990

2000

2010

2020

Quelle: PlasticsEurope e. V. (2013)

Verwendung von in Deutschland verarbeiteten Kunststoffen:

35

24

10

6

Verpackungsbereich

Bauwesen

Automobilbereich

Elektro-/ Elektronikbereich

Deutschland verfügt über ein hoch entwickeltes Abfallsystem. Plastiktüten werden überwiegend in Müllverbrennungsanlagen verbrannt. Tüten die ordnungsgemäß entsorgt werden, können nicht mehr in die Umwelt gelangen. In Deutschland gibt es nur geringe Probleme mit herumliegenden Plastiktüten. In vielen Ländern aber, vor allem in den Entwicklungsländern, werden insbesondere die sehr dünnen Plastiktüten über weite Strecken weggeweht, was zu erheblichen Umweltverschmutzungen führt. Sie finden sich z. B. in Bäumen und Sträuchern oder gelangen in die Gewässer. Jedes Jahr landen fast 7 Mio. Tonnen Plastikabfälle in den Meeren und bilden teilweise gigantische Müllstrudel im Wasser.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 7: WISSENSTEST

AUFGABE

BASISMODUL M6: STOFFLICHE NUTZUNG

Nennen Sie die jeweiligen nachwachsende Rohstoffe für die Herstellung von biobasierten Produkten.

KÜCHE (Haushaltsgeräte wie Kaffeemaschine, Toaster, Wasserkocher)

SCHREIBTISCH (Tisch, Papier, Bleistift, Kuli, Zubehör wie Tacker und Locher)

WOHNEN, SCHLAFEN (Bett, Teppich, Matratze, Polstermöbel, Farben)

IT

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(Computer, Maus, Tastatur, Tablet, Smartphone)

FREIZEIT (Surfboard, Sneakers, Spielzeug)

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VERSUCH 1: FORMTEIL AUS NATURFASERN

BASISMODUL M7: STOFFLICHE NUTZUNG

Versuch: Formteil aus Naturfasern

ZUTATEN Flachs-, Jute- oder Baumwollgewebe

Viele moderne Bauteile wie z. B. die Innenverkleidung von Pkw, Lkw, Flugzeugen und Booten, werden heute aus Glasoder Carbonfasergewebe hergestellt. Man nennt diese Gewebe Verbundwerkstoffe, weil hier Fasern aus Glas bzw. Fasern aus Kohlenstoff bei hoher Temperatur mit einem Kunststoffharz verklebt werden. Ihr Vorteil: sie können in viele verschieden Formen gepresst werden, haben ein geringes Gewicht und vertragen starke mechanische Belastungen. Die Herstellung ist aber energieaufwändig und die Entsorgung ist nicht unproblematisch. Naturfasern wie Jute, Baumwolle, Hanf oder Flachs können in einigen Fällen die Rolle der Verstärkungsfasern übernehmen. In diesem Experiment wird ganz einfach gezeigt, wie ein Formteil entsteht.

Holzleim (schnell abbindend)

GERÄTE UND MATERIALIEN Tasse

Schere

Pinsel

VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFÜHRUNG

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Flachs-, Jute- oder Baumwollgewebe

Holzleim

1.

2.

3.

4.

5.

Man schneidet aus dem Gewebe ein kreisrundes Stück aus.

Der Durchmesser sollte etwa 3 cm größer als der Durchmesser der Tasse.

Das Gewebestück wird von der Seite in Richtung auf den Kreismittelpunkt eingeschnitten.

Die Schnitte sollten so lang sein, dass in der Mitte ein Stück, das etwa dem Boden der Tasse entspricht, unversehrt bleibt.

Das Gewebestück wird nun in die Tasse gelegt, wobei die eingeschnittenen Ränder hochklappen und sich überlappen. Das Innere der Tasse stellt die Form da.

Das Gewebe wird vorsichtig mit einem Pinsel vollständig mit Holzleim getränkt und immer wieder an die Tasse gedrückt. Den Pinsel sollte man nach Gebrauch sofort mit Wasser auswaschen!

Nachdem der Leim ausgehärtet ist, kann man das Formteil vorsichtig aus der Tasse lösen und den oberen Rand mit einer Schere glatt schneiden.

Versuchsanleitung: Institut für Didaktik der Chemie, Goethe-Universität Frankfurt am Main, in: Experimentierordner zu nachwachsenden Rohstoffen aus Industriepflanzen, Modul 1. Hrsg.: FNR (2010)

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VERSUCH 2: SCHAUMSTOFF AUS STÄRKE

BASISMODUL M7: STOFFLICHE NUTZUNG

Versuch: Schaumstoff aus Stärke Bei diesem Experiment wird Schaumstoff hergestellt.

Schaumstoff ist als Schutz für viele Dinge geeignet.

Schaumstoff hat die Fähigkeit nachzugeben, obwohl er fest ist. Er schützt so empfindliche Gegenstände gegen Stoß und Druck (wichtig z. B. beim Fahrrad-Schutzhelm). Aufgrund seines geringen Gewichts wird Schaumstoff häufig als Verpackungsmaterial verwendet und dient außerdem auch als Dämmmaterial.

ZUTATEN Kartoffelstärke

Backpulver (dient als Treibmittel)

Alginat (dient als Emulgator)

GERÄTE UND MATERIALIEN 250 250mlml

500mlml 500

Rührlöffel oder Magnetrührer

Waffeleisen

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VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFÜHRUNG

1.

2.

3.

Im kleinen Becherglas werden 70 g Kartoffelstärke, 3 g Backpulver und 1 g Alginat gemischt.

In das größere Becherglas kommen 80 ml Wasser. Unter Rühren (wenn möglich mit einem Magnetrührer) wird das gemischte Pulver langsam zugegeben.

Der entstandene flüssige Teig wird in dünner Schicht auf das Waffeleisen gegossen. Das Waffeleisen schließen und bei mittlerer Temperatur den Schaum ausbacken.

Versuchsanleitung: Nachwachsende Rohstoffe (Medienkombination).

Hrsg. Benz, Scharf, Weber/C.A.R.M.E.N (2001)

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VERSUCH 3: FOLIE AUS STÄRKE

BASISMODUL M7: STOFFLICHE NUTZUNG

Versuch: Folie aus Stärke

ZUTATEN • Maisstärke aus dem Supermarkt • Glycerinlösung (50 %) • Lebensmittelfarbstoffe, Wasser

Verpackungsmaterial, das man essen kann? Ja, wenn es aus Stärke besteht – also einem natürlichen, nachwachsenden Rohstoff. Natürlich ist die Folie auch vollständig biologisch abbaubar und verrottet auf dem Kompost in kurzer Zeit. Verschiedene Hersteller in Deutschland bieten schon heute diese Folien an, meistens werden damit Lebensmittel verpackt. Herkömmliche Plastikverpackungen werden aus Erdöl gefertigt. Erdöl ist aber ein fossiler Rohstoff, also nicht erneuerbar. Förderung und Transport des Öls sind umweltgefährdend und bei der Produktion der Verpackungen wird CO2 freigesetzt. Aber es gibt ja jetzt Alternativen.

GERÄTE UND MATERIALIEN • Becherglas (250 ml) mit Abdeckung • Wasserbad (400 ml) • Brenner, Dreifuß und Glasstab • Transparente Buchschutzfolie (PP), nicht klebend, in reißfester Qualität

!

HINWEISE Keine Glasplatte/Plexiglas verwenden, da die Folie da zu stark haftet. Sollte die Folie zu trocken werden, hält man sie kurze Zeit in Wasserdampf. Durch Zumischen von Gelatine und/oder Chitosan werden die mechanischen Eigenschaften der Stärkefolien verbessert (Mischungsverhältnis 1:1).

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFÜHRUNG

1.

2.

3.

4.

Etwa 4 g feuchte (oder 2,5 g trockene) Stärke werden im Becherglas mit 20 ml Wasser und 2,5 ml Glycerinlösung vermischt. Zur Färbung der Folie kann man auch noch 1–2 ml gelöste Lebensmittelfarbe zugeben. Die ganze Mischung muss klumpenfrei sein (evtl. kräftig schütteln).

Die abgedeckte Mischung in einem Wasserbad mindestens 15 min lang kochen und dabei ab und zu umrühren.

Das heiße Gel muss noch so flüssig sein, dass es aus dem Becherglas fließt. Ansonsten noch etwas Wasser zugeben und die Mischung noch einmal kurz aufkochen.

Anschließend verteilt man vorsichtig das heiße Gel auf der PP-Folie und lässt das Ganze bei Raumtemperatur über Nacht trocknen. Man kann auch eine Kunststoffschale nehmen, diese umdrehen und auf dem kleinen Boden der Schale die Mischung ausgießen.

Am nächsten Tag kann die Folie dann vorsichtig abgezogen werden. Den Rand der abgezogenen Folie mit einer Schere beschneiden, um zu dünne oder eingerissene Stellen zu entfernen und um dadurch weiteres Einreißen zu vermeiden.

YOUTUBE-VIDEO: BIOKUNSTSTOFF AUS KARTOFFELN – EIN VERSUCH tinyurl.com/pv345cp

Versuchsanleitung: Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie. http://www.chemieunterricht.de/dc2/nachwroh/

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 19: BIOENERGIE

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

09:53

Neustädter Kurier NEUSTADT VORREITER BEIM KLIMASCHUTZ 20. MAI 2020

Nach drei Jahren Bauzeit wurde gestern das Bioenergie-Zentrum am Stadtrand von Neustadt mit einem Festakt eröffnet. Zahlreiche interessierte Besucher nutzten den Tag der offenen Tür, um sich einen Eindruck über das neue Biomasse-Heizkraftwerk und das Informationszentrum „Bioenergie“ zu verschaffen.

Von Henri Sams

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Das Kraftwerk liefert rund um die Uhr für rund 12.000 Haushalte, die Schulen am Nordring und das örtliche Schwimmbad umweltfreundliche Wärme. Das Biomasse-Heizkraftwerk erzeugt außerdem noch elektrischen Strom und deckt damit den Jahresbedarf von 30.000 Einwohnern. Zusammen mit dem Strohheizwerk im Westend bezieht ab jetzt der gesamte Norden von Neustadt seinen Stromund Wärmebedarf aus Bioenergie.

die Schiene erfolgt. „Es hat sich gezeigt, dass wir bei den Planungen alle Beteiligten frühzeitig mit einbeziehen müssen, um Erfolg zu haben“, so der Planungschef des Energiezentrums Karsten Mill.

„Wir kommen unseren Klimaschutzzielen näher“, stellte Oberbürgermeister Otto Müller bei seiner Festrede zur Eröffnung fest. „Was vor fast 20 Jahren von meinem Vor-Vorgänger auf den Weg gebracht wurde, kommt jetzt bald zu einem erfolgreichen Abschluss. Zusammen mit dem Windpark am Falterer Berg und den privaten Solaranlagen im Neubaugebiet haben wir schon bald eine 100prozentige Versorgung mit klimafreundlicher Energie“.

Im Frühjahr wird das Bioenergie-Zentrum noch um drei Biogasanlagen erweitert. Die Neustadt Energie GmbH will aus Gülle, Energiepflanzen und Abfällen der Lebensmittelindustrie Biogas erzeugen, das anschließend in Strom und Wärme umgewandelt wird. Insgesamt wird es rund 30 Arbeitsplätze und 10 Lehrstellen geben. „Wir haben in unserem Bioenergie-Zentrum eine Vielzahl unterschiedlicher Ausbildungsgänge“, so der Betriebsleiter Stefan Grün. „Wir bilden Anlagentechniker, Laboranten, Elektriker und Bürokaufleute aus. Es bleibt zu hoffen, dass wir so jungen Menschen eine Perspektive im ländlichen Raum bieten können und sie nicht weiter in die Ballungsräume abwandern“.

Der Bau des Bioenergie-Zentrums hatte sich nach Protesten der Anwohner verzögert. Es wurde befürchtet, dass bei der Holzanlieferung zu viele Lkw den Ortsteil durchfahren und so hohe Belastungen für die Anwohner entstünden. Das Bioenergie-Zentrum wurde daher nach Bürgeranhörungen und Expertendiskussionen neu geplant und der Standort verlegt, sodass die Rohstoffanlieferung nun über

„Wir wollen dafür sorgen, dass die Energieversorgung sicher und bezahlbar bleibt“, so Oberbürgermeister Müller in seiner Ansprache. „Unsere Stadt ist ein schönes Beispiel für den Ausbau der erneuerbaren Energien und dafür, wie wichtig dabei die Bioenergie ist. Nur wenn Strom und Wärme kontinuierlich und bedarfsgerecht zur Verfügung stehen, haben wir die Energiewende wirklich geschafft“.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 20: BIOENERGIE

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Energie aus Biomasse ENERGIEVERBRAUCH 2014 UND 2050 Bis zum Jahr 2050 soll sich der Primärener­ giebedarf in Deutschland auf 7.000 PJ halbieren – so wird es im Energiekonzept der Bundesregierung beschrieben. Knapp 2.200 der insgesamt 7.000 PJ stammen dann möglicherweise aus Biomasse. Dass davon wiederum 1.640 PJ oder etwa 23 Prozent des Primärenergiebedarfs aus einheimischen Quellen kommen könnten, geht aus verschiedenen Studien der Bundesregierung hervor. Die restlichen knapp 600 PJ Biomasse müssten importiert werden.

Deutschland gilt als relativ rohstoffarmes Land. Auf Biomasse, den Rohstoff für die Bioenergie, trifft das allerdings nicht zu. Mit ihr könnte Deutschland in Zukunft jährlich fast so viel Energie erzeugen, wie heute die gesamte Braunkohle liefert. Das heimische Biomassepotenzial wird jedoch derzeit nur zur Hälfte genutzt. Bestimmte Pflanzen eignen sich besonders gut zur Energiegewinnung wie etwa Mais und Raps. Schnellwachsende Baumarten wie Pappeln und Weiden können als Agrarholz zur Erzeugung von Energie genutzt werden. Holz ist ein wichtiger nachwachsender Rohstoff und Brennstoff für die Versorgung mit Wärme. Und nicht zuletzt gibt es ein erhebliches Potenzial an organischen Abfällen und Reststoffen: Gülle, Holzreste und Stroh.

Aus all dieser Biomasse kann Bioenergie gewonnen werden.

2050

2014 1.553 PJ 11,1 % Erneuerbare Energien

11.624 PJ 88,9 % Fossile und nukleare Energien

4.200 PJ 60 % Erneuerbare Energien

7.000 PJ 100 %

13.077 PJ 100 %

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Industrierestholz, Gebrauchtholz, Klärschlamm, organische Abfälle aus Haushalten, Industrie und Gewerbe, Deponie- u. Klärgas, etc.

Stroh, sonstige Erntereste, Gülle, Mist, Landschaftspflegematerial, etc.

Durchforstungsholz, Schwachholz, Kronenreste etc.

Quelle: FNR nach AFC, AGEB, DBFZ, KTBL, Mantau (2015)

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: BIOMASSE-POTENTIALE

YOUTUBE-VIDEO: FNR-NACHHALTIGE BIOENERGIE

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2.800 PJ 40 % Fossile Energien

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 21: BIOGASANLAGE

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

NAHWÄRME

ERDGASNETZ

6

4

STROMNETZ

5 NACHWACHSENDE ROHSTOFFE UND RESTSTOFFE

3

2 1

WOHNHAUS STALL

Schema einer landwirtschaftlichen Biogasanlage GÜLLEBEHÄLTER

500 kWel

ELEKTRISCHE LEISTUNG

3,9 Mio. kWh

STROM- ERZEUGUNG

40 %

Wirkungsgradel

ca. 1.100

Mit Strom versorgte Haushalte

pro Haushalt

WÄRME- ERZEUGUNG

4,3 Mio. kWh

Davon extern nutzbar

1,5 Mio. kWh

Wirkungsgrad

42 %

Mit Wärme versorgte Haushalte © Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

bei 3.600 kWh

ca. 115 bei 13.000 kWh pro Haushalt

BIOMASSEBEDARF Gülle (Milchkühe) Silomais (Acker) Grassilage (Wiese)

ca. 200 ca. 138 ha ca. 82 ha

1

Fermenter mit Gasspeicher

4

Gasmotor

2

Nachgärer mit Gärrestlager

5

Generator

3

Blockheizkraftwerk

6

Gasaufbereitung

Die Biogasanlage Auf dem Land sind Biogasanlagen mit ihren Dächern, die Zirkuszelten ähneln, mittlerweile ein vertrauter Anblick. In diesen Anlagen wird aus tierischen Exkrementen wie Gülle und Mist, Energiepflanzen wie Mais oder Gras, aber auch Reststoffen wie Futterresten oder Bioabfällen durch Vergärung Biogas hergestellt. Dies erledigen Bakterien, die dafür einen licht- und luftdicht abgeschlossenen Raum und Temperaturen zwischen 32 und 42 Grad Celsius benötigen. Durch den Gärprozess entsteht Biogas, das zu etwa zwei Dritteln aus Methan und zu einem Drittel aus Kohlendioxid besteht. Geringe Anteile an Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Spurengasen (Spurengase sind in der Luft nur mit einem winzigen Anteil vorhanden) vervollständigen das Gasgemisch. Das Rohgas wird bis zur weiteren Verwendung in speziellen Speichern aufgefangen. Die übrig gebliebenen Gärrückstände sind geruchsarm und eignen sich als Dünger für Acker und Wiese. Biogasanlagen werden so mit Nachschub an Biomasse versorgt, dass sie rund um die Uhr oder je nach Bedarf, unabhängig von Witterung, Jahres- und Tageszeit, Biogas produzieren können.

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: WIE FUNKTIONIERT EINE BIOGASANLAGE?

YOUTUBE-VIDEO: BIOGAS FÜR EINSTEIGER

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 22: BIOGASANLAGE

DIE ETWA

8.000

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

BIOGAS­ ANLAGEN

ERZEUGTEN

Energiegewinnung aus Biogas Die etwa 8.000 Biogasanlagen in Deutschland erzeugten 2014 mit rund 29 Mrd. kWh soviel Strom wie drei Kernkraftwerke und konnten bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 3.600 kWh je Haushalt damit rund 8 Mio. Haushalte versorgen. Biogas wird vor Ort meist in einem Blockheizkraftwerk in Strom umgewandelt. Dabei entsteht auch Wärme. Wird sie ebenfalls genutzt, kann der Wirkungsgrad der Anlage bis auf 85 Prozent steigen. Biogas wird auch ins Erdgasnetz eingespeist.

Zu diesem Zweck wird das Kohlenstoffdioxid abgetrennt und Biomethan entsteht. Biomethan ist mit Erdgas chemisch quasi identisch und kann u.a. als Kraftstoff für erdgasbetriebene Fahrzeuge genutzt werden.

2014 29

MRD. KWH STROM

Die Anbaufläche für Mais hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Durch den zusätzlichen Maisanbau für Biogasanlagen hat sich in einigen Regionen das Landschaftsbild verändert. Dies ist mancherorts als „Vermaisung“ heftig kritisiert worden. Mit dem sogenannten „Maisdeckel“, der seit 2012 in der Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes enthalten ist, wurde diese Entwicklung nun aufgehalten.

BIOGASAUSBEUTEN Biogasertrag davon der Methangehalt

Schweinegülle 60 %

Rindergülle 55 % 52 %

Futterrübensilage

ENTWICKLUNG DER ANZAHL VON BIOGASANLAGEN

Rindermist

Anlagen

60%

55%

9.000

Speisereste

8.000

50%

7.000

7.515

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

6.000

7.944

8.005

8.075

Bioabfall*

5.905

4.000

55%

Klee-/Luzerngras

4.984

55%

3.891

Geflügelmist*

3.711

2.000

52 %

Maissilage

1.000 0 2007

Landschaftspflegegras* 60%

7.175

5.000

3.000

7.850

2008

2009

2010

2011

2012

Quelle: FNR nach Fachverband Biogase e.V. (2014) und DBFZ (2015)

2013

2014

2015*

2016*

*Prognose

0 50 Biogasertrag (in Nm3/t FM)

100

150

* variierend nach TS-Gehalt bzw. Zusammensetzung Quelle: KTBL (2010)

200

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 23: BIOMASSE-HEIZWERK

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Das Biomasse-Heizwerk Biomasse-Heizwerke arbeiten wie andere Heizwerke auch. Das Besondere an Biomasse-Heizwerken ist der Brennstoff: Holzhackschnitzel, Holzpellets, Stroh oder Miscanthus (Chinaschilf).

Der Brennstoff erwärmt Wasser, das heiße Wasser versorgt anschließend über Leitungen Wohnungen, Schwimmbäder oder ganze Stadtteile mit Wärme. Biomasse-Heizwerke sind heute mit modernster Technik ausgestattet, z. B. zur Rauchgasentstaubung.

Zurück bleibt Asche, die als Zusatz bei der Herstellung von Baustoffen oder Düngemitteln verwendet werden kann.

Biobrennstoffe für Biomasse-Heizwerke Die Biobrennstoffe stammen meist aus der näheren Umgebung, zum Beispiel aus der Land- und Forstwirtschaft oder aus Handwerks- und Industriebetrieben, die Holz verarbeiten. Die Preise von Holzhackschnitzel und andere Biobrennstoffe sind seit Jahren relativ stabil und schwanken kaum.

Weil die Brennstoffe bei ihrer Verbrennung nur soviel CO2 abgeben, wie sie beim Wachsen aus der Luft entnommen haben, arbeiten Biomasse-Heizwerke weitestgehend CO2-neutral.

Biomasse-Heizwerk in Waldfischbach

Biomasse-Heizwerke in Deutschland 2014 gab es in Deutschland 1.200 Biomasse-Heizwerke mit einer durchschnittlichen Leistung von mehr als 500 kW Wärmeleistung, Tendenz steigend.

Eine Anlage mit 500 kW Wärmeleistung kann über ein Nahwärmenetz etwa 20 bis 30 Einfamilienhäuser versorgen. Es gibt jedoch auch Biomasse-Heizwerke mit einer Leistung im ein- bis zweistelligen Mega­wattbereich, die über Fernwärmenetze ganze Städte und Stadtteile mit Heizwärme und Warmwasser versorgen.

mit Wärme versorgte Haushalte Wärmeleistung

880 kW

Anlagentechnik

Strohheizkessel

Jährlich Wärmeerzeugung © Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

100

rund 1.800 MWh ca. 500 t Stroh

Biomassebedarf Investitionsvolumen Heizzentrale

875.000 €

Investitionsvolumen Nahwärmenetz

172.000 € ≈ 480 t pro Jahr

CO2-Ersparnis

Für wen lohnt sich der Bau? Landwirte, die Stallungen beheizen müssen; Kommunen und Gewerbebetriebe in Getreide­ anbauregionen

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: DAS GLÄSERNE BIOMASSE-HEIZWERK

YOUTUBE-VIDEO: BIOMASSE-HEIZWERK

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 24: BIOMASSE-HEIZKRAFTWERK Wärmetauscher Die heißen Ver­ brennungsgase erhitzen das Speise­wasser, dabei entsteht Hochdruckdampf

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Hochdruckdampf

Verbrennungsgase

Das BiomasseHeizkraftwerk

Strom ca. 30 Mio. kWh/Jahr

Speisewasser

Biomasse-Heizkraftwerke erzeugen im Unterschied zu BiomasseHeizwerken neben Wärme auch Strom. Bei einer Feuerungsanlage wird mit der Verbrennungswärme Dampf erzeugt, der dann – über Turbine oder Dampfmotor – einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Der Dampf ist danach noch so heiß, dass er für die Wärmeversorgung genutzt wird. Bei Holzvergaseranlagen wird das Holzgas direkt im Motor verbrannt, der dann wiederum den Generator antreibt. Diese Anlagen erreichen sehr gute Wirkungsgrade. Grundsätzlich können sie die gleichen Brennstoffe wie Biomasse-Heizwerke verfeuern. Meist wird Holz verschiedener Form und Herkunft verwendet.

Wärme ca. 50 Mio. kWh/Jahr z. B. als Fernwärme nutzbar

Erzeugung von Strom Der erzeugte Strom wird ins Stromnetz eingespeist, die erzeugte Wärme versorgt umliegende Industrie- und Gewerbebetriebe oder fließt in städtische oder kommunale Nah- bzw. Fernwärmenetze.

Biomasse-Heizkraftwerke liefern unabhängig von Jahreszeit und Wetter rund um die Uhr Energie. Die Brennstoffe kommen aus der Land- und Forstwirtschaft sowie von Betrieben der holzverarbeitenden Industrie oder von Recyclingunternehmen.

Biomasse-Heizkraftwerk in Hennigsdorf Mit Wärme und Strom versorgte Haushalte Wärmeleistung

9,8 MW

Elektrische Leistung

2,3 MW Holzhackschnitzelfeuerung

Anlagentechnik © Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

4.000

Jährliche Stromerzeugung

15.000 MWh Strom

Jährliche Wärmeerzeugung

68.000 MWh Wärme

Biomassebedarf

29.000 t Waldhackschnitzel

Investitionsvolumen

22 Mio. Euro

CO2-Ersparnis

32.000 t/Jahr

Für wen lohnt sich der Bau? Kleine und größere Kommunen mit Nah- oder Fernwärmenetz bzw. deren Stadtwerke, für Industriebetriebe mit Bedarf an Prozessdampf.

Biomasse-Heizkraftwerke in Deutschland 2014 waren in Deutschland rund 700 Biomasse-Heizkraftwerke (inkl. der Holzvergasungsanlagen) in Betrieb. Ihre elektrische Leistung von zusammen über 1.500 MW entspricht der eines großen Kernkraftwerks. Die meisten dieser Anlagen versorgen einen größeren Abnehmerkreis als die Biomasse-Heizwerke und benötigen entsprechend größere Mengen an Brennstoffen.

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: BIOMASSE-HEIZKRAFTWERKE

YOUTUBE-VIDEO: BIOMASSE-HEIZKRAFTWERK NEUSTRELITZ

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tinyurl.com/o9uxnpm

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 25: HOLZHEIZUNG

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Heizen zuhause

Heizen mit Holz hat sich zu einer sauberen und effizienten Technologie entwickelt, mit der ein einzelner Raum oder ein ganzes Haus beheizt werden kann. Holzbrennstoffe sind deutlich preiswerter als Öl und Gas. Als Brennstoff stehen Scheitholz, Briketts, Hackschnitzel und Pellets zur Verfügung. Sie unterscheiden sich in Energiegehalt, Lagerraumbedarf und Preis. Einzelne Räume lassen sich mit Kaminen, Kachel- oder anderen Speicheröfen beheizen, meist werden sie mit Scheitholz befeuert.

Ganze Häuser können mit einer Holzzentralheizung versorgt werden. Moderne Holzheizungen wie der Scheitholz-Vergaserkessel, der Hackschnitzel-Kessel oder die Pelletheizung sind mittlerweile im Angebot.

Ein Einfamilienhaus verbraucht ca. 4,5 Tonnen Holzpellets im Jahr. Dafür reicht ein Lagerraum mit ca.

4,5 m2 Grundfläche.

Wird der Holzpelletkessel mit einem Pufferspeicher gekoppelt, können Emissionen gesenkt und der Wirkungsgrad erhöht werden.

Holzpellets

PELLETS

Lange wurde nach einem geeigneten Weg gesucht, das Sägemehl und die Holzabfälle, die täglich in Sägewerken, Schreinereien und Möbelfabriken anfallen, zum Heizen zu nutzen. Heute werden Sägemehl und kleingehäckselte Holzreste unter hohem Druck zu Holzpellets gepresst und verkauft. Holzpellet-Heizungen sind die emissionsärmste und umweltverträglichste Form der Nutzung von Holz zu Heizzwecken. Mit dem Sägemehl und den Holzabfällen, die in Deutschland täglich anfallen, könnte man etwa eine viertel Million Einfamilienhäuser heizen und mit Warmwasser versorgen.

Brennstoffpreise im September 2012 Preis in Cent/kWh

Stroh

Quelle: FNR

2,60

Holzpellets

4,81

Holzbrikets

5,10

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Scheitholz

5,60

Energiegetreide

6,38

Erdgas

7,23

Heizöl

9,41 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Eine Förderschnecke oder ein Saugsystem transportiert die Holzpellets automatisch vom Lager zum Holzpelletkessel.

Holzpelletkessel Nach der Verbrennung bleiben nur wenige Kilogramm Asche, die im normalen Hausmüll entsorgt werden kann.

Quelle: AEE

Holzpelletheizung Am günstigsten heizt man mit einem Scheitholz-Vergaserkessel, da die Preise für das Scheitholz vergleichsweise niedrig sind. Allerdings muss der Kessel in der Heizperiode täglich von Hand bestückt werden und ein geeigneter Platz für das Lagern von Brennholz sollte vorhanden sein. Ein durchschnittliches Einfamilienhaus benötigt dafür etwa 15 Raummeter Scheitholz. Pelletheizungen sind vergleichsweise teuer, aber sehr bequem: Sie werden automatisch beschickt und sind sehr komfortabel. Weitere besonderen Vorteile von Holzpellets und Pelletheizungen sind die sparsame, optimale Verbrennung, der hohe Wirkungsgrad der Heizung und die sehr geringen Staub- und CO-Emissionen (kein Rauch und Ruß). Wegen der hohen Energiedichte von Pellets braucht es nur einen relativ kleinen Lagerraum.

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: FNR – PELLETÖFEN

YOUTUBE-VIDEO: ENERGIE AGENTUR NRW – PELLETOFEN

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tinyurl.com/ps59ha7

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 26: BIOKRAFTSTOFFE

Kraftstoffe aus Biomasse Biokraftstoffe sind, abgesehen von Biomethan, flüssig und damit leicht zu speichern und über das Tankstellennetz verteilbar. Sie verbrennen ähnlich gut wie die herkömmlichen Kraftstoffe Benzin und Diesel. Biokraftstoffe tragen zum Klimaschutz bei, da bei ihrer Verbrennung nur das CO2 frei wird, das die Pflanzen zuvor aufgenommen haben.

Die CO2-Bilanz ist, bedingt durch die Herstellungs- und Produktionsverfahren, nicht vollständig neutral. Biokraftstoffe können aber in erheblichem Maß zur Reduktion von Treibhausgas-Emissionen beitragen.

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Kraftstoffverbrauch in Deutschland 2014

0,4 % Erdgas

61,1 % Dieselkraftstoff

0,9 % Flüssiggas (LPG) 32,4 % Ottokraftstoff

55 Mio. t gesamt

Prozentangaben bezogen auf den Energiegehalt

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Quelle: BAFA, erdgasmobil, DVFG, BMF, FNR (2015)

Pflanzenöle Raps- u. Sonnenblumenöl können in umgerüsteten Dieselmotoren verwendet werden. Vor allem in umweltsensiblen Bereichen bietet ihr Einsatz Vorteile.

Der Energieeinsatz für Aussaat, Ernte und Ölgewinnung ist deutlich geringer als die im Rapsöl gespeicherte Energie. Man spricht deshalb von einer positiven Energiebilanz.

Biogas/Biomethan Aus Biogas kann durch Aufbereitung Biomethan (CH4) gewonnen werden. Es ist mit Erdgas identisch, so dass Biomethan in Erdgasfahrzeugen eingesetzt werden kann. Diese werden von vielen Herstellern angeboten. Die Verbrennungseigenschaften des Biomethans sind sehr gut, der Schadstoffausstoß ist relativ gering.

Hydrierte Pflanzenöle Pflanzenöle (Rapsöl, Palmöl, Altspeiseöle) sowie pflanzliche und tierische Fette und Reste werden mittels katalytischer Reaktion unter Zugabe von Wasserstoff (Hydrierung) in Kohlenwasserstoffe umgewandelt. So werden die Pflanzenöle in ihren Eigenschaften an fossile Kraftstoffe angepasst und anschließend dem Dieselkraftstoff beigemischt.

Bioethanol wird heute bis zu 10 % (E10) dem Benzin beigemischt. Ethanol gewinnt man durch alkoholische Gärung aus Zuckerrüben, Zuckerrohr, Getreide, Kartoffeln, Mais, Holz und Stroh. Bioethanol verbessert die Brenneigenschaften von Ottokraftstoff (Benzin) und verringert unkontrollierteVerbrennungen im Motor (Klopfen).

Biodiesel wird durch ein chemisches Verfahren aus Pflanzenöl (Raps) und Methanol hergestellt.

Biodiesel wird bis zu 7 % (B7) dem herkömmlichen Diesel beigemischt. Für die Herstellung und den Vertrieb wird ein Drittel der im Biodiesel gespeicherten Energiemenge benötigt. Biodiesel ist nur schwach wassergefährdend und wird biologisch fast vollständig abgebaut.

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: FNR – BIOKRAFTSTOFFE

YOUTUBE-VIDEO: ARTE X:ENIUS – BIOSPRIT

VIDEO: BTL-KRAFTSTOFF

tinyurl.com/otug83n

tinyurl.com/pmkwbz5

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NACHWACHSENDE ROHSTOFFE KOPIERVORLAGE 27: BIOENERGIE

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Reggae-Festival mit Biostrom Bersenbrück ist im Reggae-Fieber. Jedes Jahr im August strömen tausende von ReggaeFans aus ganz Deutschland für drei Tage in die kleine Gemeinde im Landkreis Osnabrück. Unter den mehr als 30 Acts ist dieses Jahr sogar David Rodigan mit dabei, der legendäre DJ aus London. Unter den Reggae-Künstlern aus Jamaica und aus London ist das Festival mittlerweile berühmt für seine coole Atmosphäre.

Das Besondere des Festivals: Wenn der Mann am Mischpult den Sound aufdreht, ist der nicht nur laut und druckvoll sondern auch CO2-neutral.

Der Strom für das Festival stammt nämlich aus Bioenergie – erzeugt von einem kleinen Blockheizkraftwerk. Das Blockheizkraftwerk gehört dem Landwirt Johannes Hinkamp. Vor zwölf Jahren entdeckte Hinkamp die Möglichkeiten der Bioenergie und wurde auf diesem Gebiet zum Pionier. Erst baute er neben seinem Hof eine Biogasanlage, dann kam ein Blockheizkraftwerk dazu, um aus dem gewonnenen Methan Strom zu erzeugen. Das Blockheizkraftwerk erzeugt Strom für 800 Haushalte.

Und für den Reggae Jam.

BIOENERGIEDÖRFER Viele Gemeinden in Deutschland versorgen sich mit Strom und Wärme aus Biomasse.

Ein Bioenergiedorf deckt seinen Energiebedarf mindestens zu 50 Prozent aus regional erzeugter Bioenergie. Die Bürger werden in die Entscheidungs­prozesse eingebunden.

Blockheizkraftwerk CO2-neutraler Sound

Die nachhaltig bereitgestellte Biomasse stammt aus der unmittelbaren Umgebung.

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Biogasanlage

MEHR WISSEN

MEHR WISSEN: BLOCKHEIZKRAFTWERK – DAS INFOPORTAL tinyurl.com/pv345cp

YOUTUBE-VIDEO: SAUBER UND SICHER tinyurl.com/outd3nf

MEHR WISSEN: BLOCKHEIZ-KRAFTWERK – DAS INFOPORTAL

YOUTUBE-VIDEO: SAUBER UND SICHER

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tinyurl.com/q59jk3j

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 8: ERNEUERBARE ENERGIEN

1. Beschreiben Sie die jeweiligen Vor- und Nachteile der einzelnen erneuerbaren Energieträger. Bedenken Sie dabei folgende Aspekte: Verfügbarkeit (des jeweiligen Energieträgers), Speicherung (der erzeugten Energie), Auswirkungen auf die Umwelt (der jeweiligen Anlage).

AUFGABEN 12,4

Endenergieverbrauch

5,4

Kraftstoff

2. Informieren Sie sich über erneuerbare Energien, das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2013 28 und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) im Internet: 2020* www.erneuerbare-energien.de (Bundeswirtschaftsministerium) *Branchenwww.unendlich-viel-energie.de (Agentur für Erneuerbare Energien) prognose BEE, AEE

22 9,9

Wärme

BASISMODUL M11: ENERGETISCHE NUTZUNG

Auf den Weg in die grüne Zukunft

Bis zum Jahr 2020 sollen gemäß Energiekonzept der Bundesregierung 18 Prozent des End­ energieverbrauchs in Deutschland durch erneuerbare Energien abgedeckt werden, bis 2050 sollen es sogar 60 Prozent sein.

Primärenergieverbrauch in Deutschland 2014

Der Primärenergieverbrauch (PEV) bezeichnet die Energie­menge aller eingesetzten Primärenergieträger (z. B. Kohle, Gas oder Wind). Vom gesamten Energieaufkommen werden Exportanteile und Bunkerungen abgezogen. Der Primärenergieverbrauch umfasst neben dem Endenergieverbrauch auch den Eigenverbrauch und die Verluste im Energieumwandlungssektor.

25

27,8

Strom

0

10

20,5 % Erdgas

20

47

30

12,6 % Steinkohle

40

50

12,0 % Braunkohle 8,1 % Kernenergie

13.077 PJ* gesamt

35,0 % Mineralöl

0,7 % Sonstige

11,1 % Erneuerbare

* Vorläufig

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Quelle: AG Energiebilanzen, FNR, AGEE BMU, AGEE, BMWi

Erneuerbare Energien werden aus Sonne, Wind, Wasser, Biomasse oder Erdwärme gewonnen, im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern wie Öl, Gas und Kohle sind ihre Quellen erneuerbar bzw. nachwachsend und stehen damit praktisch dauerhaft zur Verfügung. Sie sind klimafreundlich, denn ihre Nutzung ist weitgehend CO2-neutral. Bioenergie zählt zu den erneuerbaren Energien, da sie aus nachwachsenden Rohstoffen wie z. B. Holz, Mais, Stroh oder Abfall- und Reststoffen gewonnen wird. Die Nutzung von Biomasse zur Energieerzeugung setzt nur das CO2 frei, das zuvor beim Wachstum von den Pflanzen aufgenommen wurde. Sonne, Wasser, Wind und Erdwärme dagegen liefern von vornherein Energie ohne einen Verbrennungsprozess, der CO2 in die Atmosphäre abgibt.

Der Endenergieverbrauch (EEV) bezeichnet die Energiemenge, die von den Endverbrauchern nach der Umwandlung der Primärenergieträger in den verschiedenen Energieformen Strom, Wärme, Brennstoffe oder Kraftstoffe genutzt wird.Stark vereinfacht gesagt, umfasst der PEV alles, was in einem Land zur Energiegewinnung/-bereitstellung eingesetzt wird und der EEV, was im Land tatsächlich verbraucht wird.

Anteil Erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch Quelle: BMU/AGEE-Stat (2010) in Deutschland in Prozent Endenergieverbrauch

12,4 5,4

Kraftstoff

2020* *Branchenprognose BEE, AEE

22 9,9

Wärme

2013

28

25 27,8

Strom 0

10

20

47 30

40

50

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 9: PHOTOSYNTHESE

BASISMODUL M11: ENERGETISCHE NUTZUNG

1. Wieso wird Biomasse als gespeicherte Sonnenenergie bezeichnet?

AUFGABEN

2. E rläutern Sie, warum die Photosynthese als Lebensgrundlage aller höheren Lebewesen gilt.

3. D ie CO2-Bilanz ist bei der energetischen Nutzung von Biomasse, im Vergleich zu den fossilen Brennstoffen, deutlich klimafreundlicher. Begründen Sie die Aussage.

Die gespeicherte Sonnenenergie Biomasse ist gespeicherte Sonnenenergie. Biomasse entsteht durch die Photosynthese von Pflanzen. Bei der Photosynthese, einem sehr komplizieren biochemischen Prozess, bauen Pflanzen in ihren Blättern mithilfe des grünen Farbstoffs Chlorophyll aus Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasser und Sonnenlicht energiereiche Kohlenstoffverbindungen auf – die Kohlenhydrate.

SCHEMA DER PHOTOSYNTHESE Sonnenenergie wird durch die Photosynthese als chemische Energie gespeichert, z. B. in Form von Holz, Zucker, Proteinen, Ölen oder Fetten. Die Photosynthese kann am Beispiel des Traubenzuckers wie folgt dargestellt werden: • Das Kohlenstoffatom (C) aus dem CO2 wird zum Grundgerüst für den Aufbau der Kohlenhydrate.

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

• Sonnenlicht liefert die Energie, um ein Wassermolekül zu spalten.

• Der Wasserstoff aus der Spaltung des Wassermoleküls verbindet sich mit dem Kohlenstoff und Sauerstoff zum Kohlen­hydrat (Glucose – C6H12O6 ).

Kohlendioxid CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

Kohlenhydrat Chlorophyll

Wasser H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

ZUCKER Sauerstoff

H2O

O2

O2

O2

O2

O2

O2

Sonnenenergie

• Die Energie aus dem Sonnenlicht steckt jetzt im Traubenzucker (Glucose).

• Den übriggebliebenen Sauer­ stoff gibt die Pflanze an die Umgebung ab.

6 CO2 + 6 H2O + LICHT = C6H12O6 + 6 O2

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 10: KLIMASCHUTZ

AUFGABEN

BASISMODUL M11: ENERGETISCHE NUTZUNG 1. Setze die Ziffern der unten stehenden Begriffe in die Kästchen ein.

2. E rläutere, warum die energetische Nutzung von Biomasse eine nachhaltige Form der Energiegewinnung darstellt.

1 CO2-Aufnahme

5 Mist und Gülle

2 CO2-Emission

6 Pflanzen und Pflanzenabfälle

3 Erzeugung von Wärme und Strom aus Biogas

7 Erzeugung von Wärme und Strom aus Holz im Biomasse­ heizkraftwerk (HKW)

4 Heizen mit Holz im Haushalt CO2

CO2

CO2

CO2

8 Nutzung von Wärme und Strom aus Biomasse-Heizkraftwerk (HKW) 9 Holz und Holzreste 10 Nutzung von Wärme und Strom aus Blockheizkraftwerk (BHKW)

CO2

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Biomasse und Klimaschutz Pflanzen nehmen während des Wachstums Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft auf und wandeln es mithilfe der Photosynthese in Kohlenstoffverbindungen um. Biomasse speichert also Kohlenstoff (C). Der gespeicherte Kohlenstoff wird dann wieder in Form von Kohlenstoffdioxid frei, wenn die Biomasse verrottet oder zur Energiegewinnung genutzt wird. Die Erzeugung von Wärme und Strom aus Biomasse kann auf vielfältige Art und Weise geschehen. Man kann Holz im eigenen Ofen verbrennen und so Wärme gewinnen oder Holz in einem Biomasseheizkraftwerk verbrennen und damit Strom und Wärme erzeugen. Aus Energiepflanzen, Pflanzenabfällen, Mist und Gülle gewinnt man Biogas, das Biogas wird anschließend in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) verbrannt, um Wärme und Strom zu erzeugen. Hier gilt das gleiche Prinzip wie in der Natur: Die freiwerdende CO2-Menge ist genauso groß wie die Menge, welche die Pflanzen zuvor aus der Atmosphäre entnommen haben.

CO2-Emissionen sind einer der Hauptverursacher des Treibhauseffektes. Kohlenstoffdioxid aus fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdgas und Erdöl wird heute in enormen Mengen freigesetzt und erwärmt dadurch die Atmosphäre. Nachhaltig kann auf Dauer nur eine Form der Energiegewinnung sein, die das Klima nicht belastet, denn der Treibhauseffekt stellt ein nur schwer kalkulierbares Risiko für Menschen, Tiere und Pflanzen dar. Der Einsatz von Biomasse zur Energiegewinnung ist ein Beitrag zum Klimaschutz. Allerdings ist die Nutzung nicht vollständig CO2-neutral, weil auch Energie aufgewendet wird, um die Pflanzen anzubauen, sie zu pflegen, zu ernten und aufzubereiten. Das ist mit CO2-Emissionen verbunden, z. B. wenn der Traktor mit Diesel aus Erdöl fährt.

Diese Emissionen muss man also auf die Energieerzeugung anrechnen, so ist Biomasse nur ein „annähernd“ CO2-neutraler Energieträger. Im Vergleich zu den fossilen Rohstoffen werden jedoch erhebliche CO2-Emissionen eingespart.

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10 Generator 11 Strom 12 Stromnetz 13 Gasaufbereitung 14 Biomethan 15 Erdgasnetz

2 Gülle oder Mist 3 Fermenter mit Gasspeicher 4 Nachgärer und Gärrestlager 5 Gärrückstände 6 Biogas 7 Wärme 8 Blockheizkraftwerk

9 Gasmotor

AUFGABE

1 Energiepflanzen

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 11: BIOGASANLAGE BASISMODUL M11: ENERGETISCHE NUTZUNG

Setze die Ziffern der unten stehenden Begriffe in die Kästchen ein.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 12: BIODIESEL

AUFGABEN

2014

BASISMODUL M11: ENERGETISCHE NUTZUNG

1. Beschreiben Sie den Kreislauf bei der Herstellung von Biodiesel.

2. D ie Nutzung von Biotreibstoffen wie Biodiesel gilt als deutlich klimafreundlicher als die Nutzung von Erdöl oder Erdgas. Nehmen Sie Stellung zu dieser Aussage.

WURDEN IN DEUTSCHLAND

2

MIO. TONNEN BIODIESEL VERBRAUCHT

DAS ENTSPRICHT

60

Biodiesel

Biodiesel ist hierzulande der bekannteste Biokraftstoff. Biodiesel wird in Deutschland überwiegend aus Raps hergestellt. Rapsöl wird mit Methanol (Methylalkohol) gemischt. In einem chemischen Prozess entsteht daraus Biodiesel. Für die umwelt- und klimafreundliche Herstellung von Biodiesel ist der Kreislaufgedanke besonders wichtig, die Nutzung der Nebenprodukte verbessert nämlich die Energiebilanz und senkt den CO2-Ausstoß erheblich.

RAPS

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VERBRAUCH

BIOGASANLAGE

ÖLMÜHLE

Prozessenergie

BIODIESELANLAGE

Für den Betrieb der Biodiesel-Anlage muss von außen Energie zugeführt werden – am besten natürlich Bioenergie.

NUTZTIERE

PROZENT DES BIOKRAFT­ STOFFABSATZES

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE ARBEITSBLATT 13: BIOKRAFTSTOFFE

AUFGABE

BASISMODUL M10: ENERGETISCHE NUTZUNG

Löse das Kreuzworträtsel.

1 Kann nur in umgebauten Dieselmotoren genutzt werden 2 Im Gegensatz zu Mineraldiesel nur schwach wassergefährdend 3 Abkürzung für nachwachsende Rohstoffe 4 Diesen Kraftstoff kann man aus vielen Pflanzen und Reststoffen herstellen (Begriff zusammenschreiben!)

5 Diesem Kraftstoff kann man Benzin zumischen 6 Aus Biogas aufbereiteter Kraftstoff, der in Erdgasfahrzeugen eingesetzt wird 7 Fachwort für Beweglichkeit 8 Ort, an dem man mit Kraftstoffen versorgt wird

6 5 2 4

8

3

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

1

7

Quelle: Unterrichtspaket „Nachwachsende Rohstoffe". Hrsg.: FNR (2010)

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VERSUCH 4: BIOGASANLAGE

BASISMODUL M12: ENERGETISCHE NUTZUNG 1. Je 2 bis 3 Schülerinnen bzw. Schüler bilden eine Gruppe und führen den Versuch durch. Notieren Sie, wie Sie den Versuch durchgeführt haben und was Sie dabei beobachten konnten.

AUFGABEN

2. Vergleichen Sie in der Klasse Ihre Ergebnisse.

3. Beschreiben Sie in einem kleinen Bericht, was genau in der Flasche passiert ist und wieso dabei Biogas entstanden ist.

Versuch: Wie funktioniert eine Biogasanlage?

Das Grundprinzip einer Biogasanlage zeigt in vereinfachter Form folgender Versuch. Bakterien zersetzen Biomasse – hier innerhalb der Flasche – und produzieren dabei Methan und andere Gase. So ähnlich geschieht das übrigens auch in den Mägen von Wiederkäuern wie Rindern, Schafen und Ziegen.

ZUTATEN 200 g klein geschnittene Küchenabfälle – zum Beispiel Kartoffelschalen, Gemüseabfälle, Salatblätter, Rasenschnitt aus dem Garten – Biomasse eben.

1/4 Brühwürfel, 1 Teelöffel Zucker, etwas warmes Wasser, etwa 5 Esslöffel Erde oder Kompost

GERÄTE UND MATERIALIEN Plastikflasche

Luftballon

Trichter

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VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFÜHRUNG

1.

2.

3.

4.

Füllen Sie die Küchenabfälle, den zerkleinerten Brühwürfel und die Erde in die Flasche und mischen Sie das Ganze gut durch.

Geben Sie so viel warmes Wasser zu, bis die Flasche zur Hälfte gefüllt ist. Darauf kommt noch der Zucker.

Ziehen Sie zum Schluss den Luftballon über den Flaschenhals, sodass die Öffnung luftdicht abgeschlossen ist.

Stellen Sie die Flasche an einen warmen, dunklen Platz und warten Sie drei Tage lang ab. Dann müsste sich der Ballon aufgebläht haben. Wenn nicht, dann warten Sie noch einmal zwei bis drei Tage.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VERSUCH 5: HOLZGAS

BASISMODUL M12: ENERGETISCHE NUTZUNG 1. Führen Sie die Versuche durch. Notieren Sie Ihre Beobachtungen. Testen Sie mit einigen Tropfen Universalindikator den pH-Wert der Rückstandslösung.

AUFGABEN

2. B eschreiben Sie mit den nachfolgenden Begriffen die abgelaufene Reaktion: Holzkohle/Holzteer, Cellulose/Lignin, Holzgas, Kondensat (Pyrolyseöl) 3. W arum ist die Strom- und Wärmeerzeugung mit Holzgas klimafreundlich?

Erläutern Sie den Zusammenhang!

Versuch: Entstehung von Holzgas

Holz kann man einfach verbrennen und so Wärme erzeugen. Die Energie, die im Holz steckt, lässt sich aber auch anders umwandeln – in Form von Holzgas. Mit diesem Gas wurden in der Vergangenheit Autos angetrieben, heute wird damit Strom und Wärme erzeugt. Holzgas besteht vorwiegend aus einem Gemisch von Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Methan (CH4).

VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFÜHRUNG Versuchsaufbau 1 (einfach) GERÄTE UND MATERIALIEN

GERÄTE UND MATERIALIEN

Streichhölzer, Fingerhut aus Metall oder den Alubehälter eines Teelichts, Alufolie, Blumendraht, Zange, Nadel, Teelicht

Bunsenbrenner, großes Reagenzglas mit Holzspänen, großes Reagenzglas als Kühlfalle, Glasrohr als Verbindungsstück, Gasableitungsrohr mit Düse, Kupferspäne gegen Flammen-Rückschlag, Stativ

So geht’s: 1. Brechen Sie zwei bis drei Streichhölzer ohne Köpfe in kleine Stücke und füllen diese in einen Fingerhut. Mit der Alufolie und dem Blumendraht verschließen Sie den Fingerhut luftdicht.

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Versuchsaufbau 2 (anspruchsvoll)

Darum geht’s: Holz besteht im Wesentlichen aus Cellulose und Lignin. Beide Stoffe zersetzen sich bei der thermochemischen Umwandlung unter Luftabschluss.

2. Halten Sie nun den Fingerhut mit der Zange vorsichtig für ein bis zwei Minuten über die Flamme des Teelichts.

Die Apparatur besteht aus zwei hitzefesten Reagenzgläsern, Gummistopfen und zwei Glasrohren. Die entstehenden Gase sollen die Apparatur im Gasableitungsrohr verlassen.

3. Nehmen Sie den Fingerhut von der Flamme und stellen den Behälter (vorsichtig heiß – nicht anfassen) ab. Mit der Nadel stechen Sie nun ein kleines Loch in die Alufolie.

Was können Sie jetzt beobachten?

Da ein brennbares Gasgemisch erwartet wird, sollte das Glasrohr mit einer Rückschlagsicherung (Kupferspäne oder Eisenwolle) versehen sein. Für das Zünden der Gase reicht ein Feuerzeug oder Streichholz.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE LINKS

BASISMODUL SEITE 01/02

BIOÖKONOMIE Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) Biobasierte Wirtschaft interaktiv

http://www.bmel.de/DE/Landwirtschaft/Nachwachsende-Rohstoffe/BiobasiertesWirtschaften/ Interaktiv/bbwInteraktiv_node.html

Themendienst Biobasierte Wirtschaft

http://www.bmel.de/DE/Landwirtschaft/Nachwachsende-Rohstoffe/BiobasiertesWirtschaften/ Themendienst/Themendienst_node.html

Neue Produkte: Aus Natur gemacht (Broschüre) Infos zum Schwerpunktthema "Biobasierte Wirtschaft"

http://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/ Broschueren/NeueProdukteNaWaRoImAlltag.html http://www.bmel.de/DE/Landwirtschaft/Nachwachsende-Rohstoffe/BiobasiertesWirtschaften/ _texte/Infomappe.html

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Bioökonomie – neue Konzepte zur Nutzung natürlicher Ressourcen Bioökonomie im Alltag

https://www.bmbf.de/de/biooekonomieneue-konzepte-zur-nutzung-natuerlicherressourcen-726.html https://www.bmbf.de/de/mediathek.php?VID=794

© Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Informationsplattform Bioökonomie Basiswissen: Was ist Bioökonomie?

http://www.biooekonomie.de/BIOOEKO/ Navigation/DE/Hintergrund/basiswissen.html

Biooekonomierat Produkte der Bioökonomie

http://www.biooekonomierat.de/biooekonomie/

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE LINKS

BASISMODUL SEITE 02/02

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) Nachwachsende Rohstoffe im Überblick

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ ueberblick/

Nachhaltigkeit

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ nachhaltigkeit/

Bildung & Schule Mediathek

http://www.fnr.de/service/bildung-schule/ https://mediathek.fnr.de/

STOFFLICHE NUTZUNG VON NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) Bauen und Baustoffe

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ chemisch-technisch/baustoffe/

Biowerkstoffe und Biokunststoffe

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ chemisch-technisch/biowerkstoffe/

ENERGETISCHE NUTZUNG VON NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN (BIOENERGIE) © Zeitbild Verlag und Agentur für Kommunikation GmbH (2016)

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) Heizen mit Holz

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ bioenergie/heizen-mit-holz/

Biogas

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ bioenergie/biogas/

Energiepflanzen

http://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/ bioenergie/energiepflanzen/

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE VIDEOS

STOFFLICHE NUTZUNG: CHEMISCH-TECHNISCHE VIDEOS https://mediathek.fnr.de/videos/chemisch-technisch.html 1. Neue Produkte – Aus Natur gemacht: Aus Pflanzen wird Plastik 2. Neue Produkte – Aus Natur gemacht 3. Holzbauplus – Preisträger 4. Leichtbaukarosserie aus Pflanzenfasern im Renneinsatz 5. Nachhaltige Bio-Werkstoffe für das Auto der Zukunft 6. Naturfaserverbundwerkstoffe 7. Biologisch abbaubare Werkstoffe 8. Bauen auf die Kraft der Natur

ENERGETISCHE NUTZUNG: BIOENERGIE https://mediathek.fnr.de/videos/bioenergie.html

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1. Nachhaltige Bioenergie 2. Bioenergiepotenziale in Deutschland im Jahr 2050 3. Biogas für Einsteiger 4. Die cleveren Landwirte 5. Strombäume pflanzen!

6. Sustainability of biofuels (short version) 7. Nachhaltigkeitsverordnung für Biokraftstoffe 8. Holzheizung – Hightech für die Umwelt

FNR-VIDEOS AUF YOUTUBE https://www.youtube.com/user/FNRVideos

BASISMODUL SEITE 01/01

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE INFORMATIONEN FÜR LEHRKRÄFTE

BASISMODUL SEITE 01/06

1. EINFÜHRUNG: UM WAS GEHT ES?

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Die Kulturgeschichte des Menschen ist geprägt durch die Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Die Verwendung von Holz als Bau- und Heizmaterial, der Gebrauch tierischer Produkte wie Leder und Felle als Kleidung oder die Nutzung von Heilpflanzen für die Medizin sind hierfür nur einige Beispiele. Problematische Veränderungen stellten sich vor allem ab der Mitte des 19.

Jahrhunderts ein. Im Zuge der Industrialisierung wurde zunächst Kohle in großem Stil gefördert und vor allem für die Stahlproduktion verbraucht. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhundert setzte dann der Siegeszug der Petrochemie ein. Erdöl und Erdgas werden bis heute in gigantischen Mengen gefördert und zur Produktion von Kunststoffen, für den Antrieb von Maschinen oder zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie verbraucht. Zwar handelt es sich auch hier letztlich um Substanzen natürlichen Ursprungs, allerdings werden diese in Jahrmillionen entstandenen fossilen Ressourcen nun in einer weltgeschichtlich ungeheuer kurzen Phase aufgezehrt und „verfeuert“ – mit den bekannten aber in ihrem Ausmaß gar nicht absehbaren Folgen der Klimaveränderung.

Die Einsicht, dass der Mensch nur im Einklang mit den natürlichen Kreisläufen überleben kann, ist der Ausgangspunkt für die Bioökonomie. Ihr Gradmesser für das das wirtschaftliche Handeln ist die „Biokapazität“.

Das heißt, dass der Eingriff in den Haushalt der Natur deren Regenerationsfähigkeit nicht überschreiten darf, da ansonsten „von der Substanz“ gelebt wird, was nur von begrenzter Dauer möglich ist. Die Bioökonomie richtet ihren Blick vor allem auf die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen.

Nachwachsende Rohstoffe (NawaRo) können ein Ausweg aus dieser Situation sein. Sie werden sowohl stofflich, das heißt als Basis für industrielle Produkte als auch energetisch zur Erzeugung von Elektrizität und Wärme genutzt. Dabei hat die Verwendung von NawaRo nicht nur ökologische Vorteile. Auch in ökonomischer Hinsicht bieten sich erhebliche Potenziale. Während andere Rohstoffe und Energieträger überwiegend importiert werden müssen – häufig aus Ländern mit politisch und sozial äußerst problematischen Verhältnissen – erfolgt die Wertschöpfung bei den NawaRo in der Region. Insbesondere für die die Land- und die Forstwirtschaft bietet der Anbau von NawaRo große Potenziale.

NawaRo sind ein wichtiger Beitrag zur Zukunftssicherung unserer Lebensverhältnisse. Sie werden nicht nur unser Leben als Konsumenten beeinflussen, sondern auch die Arbeits- und Geschäftsprozesse in der Produktion und im Handel maßgeblich prägen. Die dort tätigen Fachkräfte müssen entsprechend vorbereitet werden. Dies ist die zentrale Aufgabe der Berufsbildung.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE INFORMATIONEN FÜR LEHRKRÄFTE

BASISMODUL SEITE 02/06

2. HINTERGRUND: DIE LEITIDEE EINER NACHHALTIGEN ENTWICKLUNG Die zunehmende Verwendung von NawaRo steht in einem größeren Zusammenhang mit der grundlegenden Veränderung der Prämissen unserer Gesellschaft. Als „große Transformation zur Nachhaltigkeit“ beschreibt der „Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderung“, die anstehende Aufgabe. Mit dem Begriff der Nachhaltigkeit wird die Zukunftsfähigkeit zum Gradmesser allen wirtschaftlichen, politischen und individuellen Handelns erhoben.

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Der Ursprung des Begriffs der Nachhaltigkeit liegt in der Forstwirtschaft. In einer Publikation aus dem Jahr 1713 stellte der sächsische Oberberghauptmann Carl von Carlowitz die Grundregel auf, dass nur so viel Holz eingeschlagen werden darf, wie im gleichen Zeitraum nachwachsen kann. Damit sollte auch für zukünftige Generationen die forstwirtschaftliche Nutzung des Waldes gesichert werden.

Im Zuge wirtschaftlichen Wachstums und technologischen Fortschritts geriet der Gedanke einer an Naturkreisläufen orientierten Wirtschaftsform zunehmend in Vergessenheit. Erst der vom „Club of Rome“ 1972 vorgelegte Bericht „Die Grenzen des Wachstums“ machte einer breiten Öffentlichkeit bewusst, dass eine Fortsetzung des auf Ressourcenverbrauch gerichteten Wachstums unweigerlich zum ökologischen Kollaps führen muss.

Für das aktuelle Verständnis von Nachhaltigkeit ist der Bericht der UN-Kommission für Umwelt und Entwicklung aus dem Jahr 1987 maßgeblich. In diesem Bericht wird die Leitidee einer „nachhaltigen Entwicklung“ wie folgt beschrieben. Es ist eine Entwicklung, „die die Bedürfnisse der heutigen Generation befriedigt, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen“.

Dabei geht es sowohl um einen schonenden Umgang mit begrenzten Ressourcen, aber darüber hinaus auch um eine weltweite Verteilungs- und Chancengerechtigkeit.

Diese doppelte Perspektive – Gerechtigkeit zwischen den Generationen und Gerechtigkeit innerhalb der aktuell lebenden Generation – kann auf die plakative Formel gebracht werden:

Heute nicht auf Kosten von morgen und hier nicht zu Lasten von Menschen anderswo leben und arbeiten!

Seit 1994 ist der Gedanke der Nachhaltigkeit auch im Grundgesetz der Bundesrepublik Deutschland verankert, im Artikel 20a.

In der Agenda 21, dem Aktionsprogramm, dass von den Vereinten Nationen auf der Konferenz von Rio 1992 von 128 Staaten beschlossen wurde, ist der Nachhaltigkeitsgedanke weiter differenziert worden. Für die nachhaltige Entwicklung ist seitdem eine dreidimensionale Perspektive kennzeichnend, die ökologische, ökonomische und soziale Aspekte vereint.

NACHWACHSENDE ROHSTOFFE INFORMATIONEN FÜR LEHRKRÄFTE

BASISMODUL SEITE 03/06

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R e ti n i t ä t Das Besondere an dieser Denkfigur ist das, was als „Retinität“ bezeichnet wird. Das bedeutet, dass diese drei Zieldimensionen Ökonomie, Ökologie und Soziales gleichrangig sind und in ihrer Wechselwirkung gesehen werden müssen. Damit wird der Blick unweigerlich auf Konflikte und Widersprüche gelenkt: Was ökologisch ist, ist nicht immer ökonomisch, was sozial ist, ist nicht immer ökologisch usw. Diese Widersprüche zu erkennen, sich aktiv in diesen Konflikten zu verhalten und dabei verantwortbare Entscheidungen zu treffen, ist das große Ziel einer Bildung für eine nachhaltige Entwicklung.

Dieses Bildungsziel wird auch als Gestaltungskompetenz bezeichnet.

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Als Gestaltungskompetenz gilt die Fähigkeit, Kenntnisse über eine nachhaltige Entwicklung anzuwenden, Probleme zu erkennen, vorausschauend zu denken, mit offenen Situationen umgehen zu können, selbstständig und kooperativ planen und handeln zu können sowie Entscheidungen treffen zu können.

Diese Zielsetzung der Gestaltungskompetenz gilt insbesondere für die berufliche Bildung, weil alle beruflichen Prozesse und Arbeitshandlungen materielle und energetische Ressourcen nutzen und die Arbeitsund Lebenswelt mit lokalen und globalen Auswirkungen verändern. Das Ziel der nachhaltigen Entwicklung verändert also auch die Kompetenzanforderungen an die zukünftigen Facharbeiter und Facharbeiter­

innen. Sie müssen zunehmend ökologische Systeme und Kreisläufe erkennen können, sie müssen Materialien und Werkstoffe ökologisch bewerten können und sie müssen ihr Handeln in den Zusammenhang mit gesellschaftlichen Zielsetzungen stellen sowie verantwortlich daran mitwirken. Schließlich müssen auch die Facharbeiter auf entsprechende Kundenwünsche eingehen und die Kunden diesbezüglich beraten können.

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3. DIDAKTISCHE UMSETZUNG: LEITLINIEN DER BERUFSBILDUNG FÜR EINE NACHHALTIGE ENTWICKLUNG

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Das Prinzip der nachhaltigen Entwicklung ist eine „regulative Idee“. Das bedeutet, dass es sich hierbei um eine normative Grundorientierung handelt, die nicht unmittelbar in einem deduktiven Verfahren für Lehr-Lern-Arrangements operationalisiert werden kann.

Ein umgekehrtes Vorgehen, das induktiv von konkreten Beispielen und Handlungssituationen ausgeht, erscheint sinnvoller. Dieser Gedanke entspricht auch dem aktuellen Stand der berufspädagogisch-didaktischen Diskussion und den curricularen Vorgaben des Lernfeldkonzepts. In allen KMK-Rahmenlehrplänen für den Berufsschulunterricht findet sich die Forderung, dass die Lernprozesse in der Berufsschule handlungsorientiert zu gestalten sind.

Bei der Entwicklung von Lernsituationen dienen die spezifischen Perspektiven der Nachhaltigkeit als didaktische Analysekategorien. Das heißt, dass die langfristigen und überregionalen Auswirkungen bei jeder Entscheidung für eine (berufliche) Problemlösung systematisch beurteilt werden müssen. Damit sind die beiden zentralen Aspekte der Nachhaltigkeitsidee, die intergenerationelle und die intragenerationelle Gerechtigkeit, angesprochen. Die Fragen, die bei der didaktischen Gestaltung von Lernsituationen zu stellen sind, lauten daher: Welche Auswirkungen hat die Entscheidung für eine berufliche Problemlösung für mich und andere Menschen – lokal, regional und global?

Welche Auswirkungen hat die Entscheidung für eine konkrete berufliche Problemlösung in der Zukunft?

In diesem Kontext sind die Strategien der Suffizienz, Effizienz und Konsistenz zur Entscheidungsfindung von Bedeutung.

Häufig lassen sich durch veränderte Verhaltensweisen Rohstoffe und Energie einsparen, ohne dass es dadurch zu einer spürbaren Einschränkung der Lebensqualität kommt. Diese Strategie wird als Suffizienz bezeichnet. Von Effizienz spricht man, wenn bei gleichem Mitteleinsatz ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.

Wird beispielsweise durch den Austausch von Beleuchtungskörpern ein niedrigerer Stromverbrauch realisiert, führt dies zur Steigerung der Effizienz. Beides, Suffizienz und Effizienz, sind aber allein nicht ausreichend. Erforderlich ist der Übergang von unserem tradierten Naturverbrauch hin zu einer naturverträglichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe und regenerativer Energien Das wird mit dem Begriff der Konsistenz bezeichnet. Die Aneignung und Anwendung dieser drei Strategien ist wesentlich für die Entwicklung einer nachhaltigkeitsbezogener Gestaltungskompetenz.

Mit den vorgenannten Aspekten eng verbunden ist die Betrachtung von Prozessketten und Produktlebenszyklen. Dabei geht es darum, dass bei der Beurteilung eines Produkts unter Nachhaltigkeitsaspekten, dessen gesamter Zyklus betrachtet werden muss. Dazu gehören zum Beispiel die Gewinnung der Rohstoffe, die Produktion, der Transport, die Dauer der Verwendung und schließlich die Entsorgung beziehungsweise das Recycling.

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4. DAS BASISMODUL: WIE KANN DAS UNTERRICHTSMATERIAL GENUTZT WERDEN?

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Das vorliegende Unterrichtsmaterial zum Thema „Nachwachsende Rohstoffe und Bioökonomie“ ist bewusst modular aufgebaut, um es möglichst variabel einsetzen zu können. Die verschiedenen Themenfelder lassen sich separat bearbeiten; die Einhaltung einer festgelegten Reihenfolge ist nicht erforderlich. Es bietet sich jedoch an, zunächst mit dem Modul „Nachwachsende Rohstoffe im Alltag“ in die Thematik einzuführen und mit dem Modul „Nachhaltigkeit/ Klimaschutz“ den Bezug zu übergeordneten Kategorien herzustellen. Welche weiteren der insgesamt 14 Module dann angeschlossen werden, kann je nach didaktischer Schwerpunktsetzung von den Lehrenden entschieden werden.

Von besonderer Bedeutung ist bei der Bearbeitung der Unterrichtsmaterialien, dass es gelingt, das Thema NawaRo in den Fokus der Lernenden zu rücken, und zwar sowohl bezogen auf ihre Lebens- als auch auf ihre Berufswelt. Die Jugendlichen sollen erkennen, dass sie selbst an einer gesellschaftlich höchst relevanten Aufgabe mitwirken. Am konkreten Beispiel der Mitwirkung an nachhaltigen Konsum- und Produktionsprozessen entwickeln sie ein Bewusstsein dafür, dass ihre Arbeit in einen unauflösbaren gesellschaftlichen und öko-

logischen Zusammenhang eingebunden ist.

Außerdem sollen sie erkennen, dass es sich bei Verarbeitung und Nutzung von NawaRo nicht um eine Rückkehr zu Althergebrachtem handelt, sondern dass es hier in aller Regel um sehr innovative „High-Tech-Lösungen“ geht. Dadurch werden die Attraktivität des Themas gesteigert und die Lernenden zusätzlich motiviert.

In lernpsychologischer Hinsicht ist es bedeutsam, dass die Lernenden dabei ihre „Selbstwirksamkeit“ erfahren. Daher sind die Materialien so konzipiert, dass sie nicht im Sinne einer „Katastrophendidaktik“ die großen ökologischen Menschheitsprobleme in den Vordergrund stellen. Dies könnte dazu führen, dass sich die Lernenden angesichts der Bedrohungsszenarien hilflos fühlen und passiv oder zynisch werden. Stattdessen werden mit den vorliegenden Materialien vor allem positive Beispiele in den Vordergrund gestellt und so Wege zu einer naturverträglichen Lebens- und Arbeitsweise aufgezeigt. Im Sinne der Gestaltungskompetenz sollen die Lernenden einen Zusammenhang zwischen dem eigenen lokalen Handeln und den übergeordneten Entwicklungsperspektiven in der Weise herstellen, dass sie einen eigenen wirksamen Beitrag zur Zukunftsgestaltung leisten können.

Im Mittelpunkt der Lernprozesse stehen nicht die Probleme, sondern deren Lösungen.

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Zu jedem Themenfeld gibt es einzelne Bausteine, die wiederum zu verschiedenen Unterrichtsarrangements kombiniert werden können: Kopiervorlagen fassen die wesentlichen Aussagen zu einem Sachverhalt für die Lernenden auf einer DIN A-4-Seite zusammen. Dabei werden die Textpassagen durch Abbildungen aufgelockert, um das Lesen zu unterstützen und die Lernmotivation zu fördern.

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Arbeitsblätter enthalten Aufgabenstellungen, die zu einer aktiven Auseinandersetzung mit einem Thema anregen. Darüber hinaus können sie auch zur Ergebnissicherung sowie zur Lernkontrolle genutzt werden.

Alle Unterlagen sind bewusst als Selbstlernmaterialien für den Einsatz in berufsbildenden Schulen konzipiert. Die Lernenden sollen durch kurze Texte, anschauliche Beispiele und kleine Rechercheaufträge zu einem weitgehend selbst gesteuerten Lernen angehalten werden. Dabei können vielfältige Methoden angewendet werden.

So sind kooperative Lernformen möglich, in welchen die Schüler in Form eines „Gruppenpuzzles“ zunächst arbeitsteilig unterschiedliche Aspekte eines Themas bearbeiten, die sie dann als Experten an ihre Mitschüler weitergeben. Ebenso ist aber auch ein individualisiertes Lernen möglich, wenn die Lernenden zum Beispiel nach ihrem persönlichen Lerntempo die Arbeitsblätter einzeln bearbeiten und je nach angestrebter Kompetenzstufe ergänzende Hintergrundinformationen hinzuziehen.

Die Inhalte sind keinem spezifischen Berufsfeld zugeordnet, die Materialien eignen sich daher vor allem für den Einsatz in allgemeinbildenden Fächern wie Wirtschaft oder Sozialkunde. Eine gute Anknüpfung ergibt sich zum Beispiel an den obligatorischen Prüfungsbereich „Nachhaltige

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Hintergrundinformationen können je nach Bedarf und zur Verfügung stehenden Zeit zur Vertiefung der Inhalte genutzt werden.

Sie ermöglichen auch eine Binnendifferenzierung des Unterrichts. Zusätzlich enthalten sie Hinweise auf weiterführende Informationen in Form von Internet-Links oder QR-Codes.

Grafiken dienen der Veranschaulichung komplexer Sachverhalte. Sie fördern die Aufnahme von Informationen aus Schaubildern sowie Tabellen und können auch für kurze Inputphasen durch die Lehrenden verwendet werden.

Versuche leiten schließlich die Lernenden zur Durchführung eigener Experimente und Übungen an.

Existenzsicherung“ gemäß der KMK-Rahmenvorgabe „Elemente für den Unterricht der Berufsschule im Bereich Wirtschaftsund Sozialkunde gewerblich-technischer Ausbildungsberufe“. Aber auch im Rahmen des Ethik- und Religionsunterrichts oder in fächerübergreifenden Projekten lässt sich die Verwendung von NawaRo thematisieren. Dies gilt insbesondere im Kontext der „Beruflichen Bildung für eine nachhaltige Entwicklung“. Schließlich ergeben sich auch verschiedene Anknüpfungsmöglichkeiten an Lernfelder aus der beruflichen Erstausbildung, zum Beispiel aus den Bauberufen, den holz- und kunststoffverarbeitenden Berufen oder den land- und forstwirtschaftlichen Berufen. Letztlich kann die Auseinandersetzung mit der Thematik der NawaRo in allen Berufen dazu beitragen, das zentrale Ziel der berufsschulischen Bildung zu erreichen.

Dieses Ziel wird in den KMK-Rahmenlehrplänen für alle Ausbildungsberufe gleichlautend benannt, nämlich die Jugendlichen „zur Mitgestaltung der Arbeitswelt und der Gesellschaft in sozialer, ökonomischer und ökologischer Verantwortung, insbesondere vor dem Hintergrund sich wandelnder Anforderungen“ zu befähigen.