Experimentiertag - Biotechnologie

Natürlich raffiniert!

Zielgruppe
Jahrgangsstufe: 9, 10, 11, 12, 13, EF, Q1, Q2

Fachrichtung
Biologie, Chemie

Worum geht es?
An diesem Experimentiertag sind die Schüler:innen ganz nah an der Forschung: Die Wissenschaftler:innen im Forschungszentrum Jülich arbeiten daran, aus nachwachsender Biomasse Treibstoffe herzustellen. Der Clou dabei ist, dass diese Treibstoffe klimaneutral sind. Bei ihrer Verbrennung wird also die Menge an Kohlenstoffdioxid freigesetzt, die beim Wachsen der Biomasse aus der Atmosphäre aufgenommen wird.
An diesem Tag produzieren die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe von Saccharomyces cerevisiae Ethanol (klassische Alkoholische Gärung) und untersuchen dabei die Ethanolausbeute beim Einsatz unterschiedlicher Zucker. Sie destillieren einen Hefeansatz, um aufkonzentriertes Ethanol zu gewinnen, und bestimmen anschließend den Ethanolgehalt mittels eines Gaschromatographen. Das gewonnene Ethanol wird zum Betreiben einer Direkt-Ethanol-Brennnstoffzelle (DEFC) eingesetzt.
Alle Experimente werden von den Schülerinnen und Schülern mithilfe von Experimentierboxen selbständig aufgebaut und durchgeführt. Abschließend wird der komplette Produktionsweg unter ökonomischen, ökologischen und sozialen Gesichtspunkten reflektiert.

Bezug zur FZJ-Forschung
Das Forschungszentrum Jülich gehört zum Kompetenzzentrum Bioökonomie Science Center (BioSC), das in einem integrativen Gesamtkonzept Bioökonomie-Forschung betreibt. Als nachhaltige, biobasierte Kreislaufwirtschaft liefert die Bioökonomie zentrale Beiträge zum Ausstieg aus der Nutzung der fossilen Ressourcen Erdöl, Gas und Kohle zur Enmergieversorgung.

Vorgesehene Experimente:
- Produktion von Ethanol - Experimentierbox I
- Produktaufreinigung durch Destillation - Experimentierbox II
- Produktanalyse durch Gaschromotographie

Lernvoraussetzungen

Lernvoraussetzungen
Die Schülerinnen und Schüler sollen ....

1. folgende Grundbegriffe und deren Bedeutung kennen:
- Aufbau eukaryotischer Zellen (Pflanzen, Tiere, Pilze)
- Destillation und Chromatographie als Verfahren zur Trennung homogener Stoffgemische
- Aufbau von Kohlenwasserstoffen, Hydroxylgruppe

2. das wissenschaftspropädeutische Vorgehen kennen und wissen, warum man so vorgeht:
- Problemstellung/Aufstellen von Hypothesen
- Planen, Durchführen, Beobachten und Auswerten eines Versuches
- Verifizieren bzw. Falsifizieren der Hypothesen

Anbindung an den Lehrplan

Mittelstufe (Biologie, Gymnasium)

Es gibt keine direkte, inhaltliche Anbindung an den Lehrplan der Sek I, es werden jedoch folgende prozessbezogene Kompetenzen aus dem Bereich Erkenntnisgewinnung angesprochen:
- Die Schüler:innen beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung.
- Die Schüler:innen erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind.
- Die Schüler:innen führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese.
- Die Schüler:innen stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus.
- Die Schüler:innen interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen.
- Des Weiteren ist es natürlich möglich, im Rahmen der Differenzierung in der Mittelstufe das Thema „alkoholische Gärung“ zu behandeln.

Mittelstufe (Chemie, Gymnasium)
Mittelstufe (Biologie, Realschule)
Mittelstufe (Chemie, Realschule)
Mittelstufe (Chemie, Hauptschule)
Mittelstufe (Naturwissenschaften bzw. Chemie Gesamtschule)
Oberstufe (Gymnasium/Gesamtschule)

Lernform
Experimentierboxen, Gruppenarbeit (meist Zweiergruppen)

Anzahl der Teilnehmenden
min. 10 Personen
max. 30 Personen (Sollte Ihre Lerngruppe größer sein, kontaktieren Sie uns bitte.)
max. 28 Personen bei zusammengesetzten Lerngruppen
plus 2 Begleitpersonen

Beginn - Ende
08:45 - ca. 16:00 Uhr

Kosten
10,00 € pro Person inklusive Mittagsverplegung

Weitere Informationen und Anmeldung
Hier

Letzte Änderung: 11.04.2024