Biobrændsel | Transport og CO2

Side 1

1

Indholdsfortegnelse

............................................................................................................................................................

Problemanalyse af tema ................................................................................................................... 3 Problemformulering og afgrænsning ............................................................................................... 4 Dokumentation af problem .............................................................................................................. 7 Krav til løsningsforslag .................................................................................................................. 10 Løsningsforslag ........................................................................ Fejl! Bogmærke er ikke defineret.

Valg af løsning ............................................................................................................................... 11 Teknologianalyse ........................................................................................................................... 12 Produktudvikling ............................................................................................................................ 13 Produktkrav .................................................................................................................................... 16 Produktfremstilling - og dokumentation ........................................................................................ 18 HTX 2. år

Forbedringsforslag ......................................................................................................................... 23 Miljøvurdering ............................................................................................................................... 23 Teknologivurdering ........................................................................................................................ 24 Konklusion ..................................................................................................................................... 25 Perspektivering............................................................................................................................... 26 Evaluering ...................................................................................................................................... 26 Kildeliste ........................................................................................................................................ 27 Bilag ............................................................................................................................................... 27

Side 2

2

Projektbeskrivelse:

Problemanalyse af tema/indledning:
Vi har fået til opgave at udarbejde et projekt i faget teknologi som omhandler ’CO_{2} ’. Vi har
ud fra overemnet, valgt at beskæftige os med underoplægget ’Transport og CO_{2} ’. Vi fandt

frem til vores emne ved at starte med at lave en brainstorm, hvori vi kom med alle mulige

ideer inden for reducering af CO_{2} udslippet indenfor bil industrien. Disse reduceringer skal

                                          1
gavne miljøet, idét de nedsætter udledningen af CO .
                                         2

Derefter valgte vi, at vælge de mest grundlæggende ideer inden for transport og CO_{2} og dets

konsekvenser, hvis man udleder for meget af det.

Da vi så havde taget de grundlæggende ideer fra brainstormen, satte vi dem ind i en

mindmap, som kan ses under bilag^{2}, hvor vi udvidede ideerne i en bredere sammenhæng, og

satte dem i forskellige “grupper”.

Derefter fortsatte vi processen med at lave et nøgleproblem og et nøgleproblemtræ, som

også kan ses i bilag^{3}. I nøgleproblemtræet skrev vi så samfundsmæssige årsager og

virkninger til nøgleproblemet. Derefter afgrænsede vi de emner, altså problemer vi ville arbejde med, og har dermed valgt at arbejde med biobrændsel, som vi vil beskrive i denne rapport.

Hvad er problemet?

Ifølge http://www.klimakaravanen.dk/component/content/article/17-materiale-om-klodens-

tilstand er udledningen af drivhusgasser i de seneste år steget markant i takt med udviklingen af industrialisering og teknologi. Det skete især efter 2. Verdenskrig, hvor de nye teknologier og måder at udvinde energi på blev meget populære. Her snakker vi naturligvis om ’The American Way of Life’, som den danske befolkning blev meget påvirket af. Som følge af de relativt nye teknologier på det tidspunkt, blev der udledt

Side 3

3 adskillige drivhusgasser i meget store mængder ved afbrænding af fossile brændstoffer, som dengang var forudsætning for elektricitet. I mange år har Danmark levet under disse

’amerikanske’ vilkår, som har sat sine spor på vores klima som vi oplever det i dag. Under forbrænding af fossile brændstoffer, udledes nogle gasser, som ikke kan trænge ud af vores ozonlag, og må som følge af det, sætte sig på ozonlaget. Konsekvenserne af dette er forholdsvis ekstreme i forhold til Jordens klima. Når solens stråler trænger ind i ozonlaget, har de ikke mulighed for at slippe ud i atmosfæren igen, fordi gasserne som os mennesker slipper ud, går ind og sætter sig på ozonlaget, og dermed blokerer de for at solens stråler kan slippe ud i atmosfæren igen. Dette medvirker i, at temperaturen hæves markant, da kloden ikke kan nå at blive afkølet og holde dens naturlige balance, hvilket medfører komplikationer på globalt plan.

Derfor er miljø – og klimakravene blevet skærpet betydeligt i de seneste år. Hver dansker

udleder i gennemsnit 10 ton CO_{2} pr. år, hvoraf vi er ansvarlige for 6 ton CO_{2} i form af
transport, el og varme ifølge http://www.klimakaravanen.dk/component/content/article/17-

materiale-om-klodens-tilstand.

Man har prøvet at føre kampagner for at få folk til at nedsætte deres CO_{2} udslip såsom ’1

ton mindre’ og nogle andre kommercielle artikler, reklamer, plakater osv. For at vi mennesker kan have en indflydelse på reduktionen af CO2 udslippet, må vi udvikle nye alternativer, til hvordan man kan formindske udledningen af CO2 på de største CO2 syndere.

Ifølge http://www.dr.dk/DR1/guld/Store+tal/ bidragede de danske personbiler med 7

millioner ton CO2 ud i atmosfæren i 2005. Siden da er antallet af biler steget på de danske veje.

Problemformulering:

På baggrund af vores problemanalyse har vi udarbejdet en problemformulering.

Overspørgsmål: Hvordan kan vi være med til at reducere CO2 udslippet på globalt plan med henblik på transportmidlerne og hvilken indflydelse har det på samfundet?

Side 4

4

- Hvad er global opvarmning og hvilke konsekvenser medfører den globale opvarmning?

- Hvad er de største CO_{2} syndere?

- Hvad er brændsel (benzin, diesel) og hvilken rolle spiller de i samfundet (økonomisk, politisk?)

- Hvad er bioethanol og hvordan kan det være med til at forbedre miljøet?

Produkttype:

Vi har tænkt os at fremstille et produkt, der er til gavn for miljøet. Til det har vi tænkt at

fremstille et produkt som en løsning på en af de største CO_{2} syndere i verden, som er

personbiler. Fremstillingen af brændstoffet, som personbiler kører på, samt afbrændingen af

dette udleder for meget unødvendig CO_{2}. Derfor vil vi fremstille et miljøvenligt

biobrændstof til samtlige køretøjer. Da vi har tænkt os at gøre vores produkt så organisk og miljøvenligt som muligt har vi tænkt os at arbejde med organiske materialer, og derfor har vi tænkt os at fremstille vores produkt i proceslaboratoriet.

Plan for projektforløb:

Uge

Dage

Aktivitet Værk- Ansvarlig sted

1 Mandag Hoda,

d. 4/1 – Arbejde med projektbeskrivelse. Klasse. Sabrin og

2010 | Nora

2 Aflevere projektbeskrivelse Klasse.

Onsdag d. | Nora,

13/1– Sabrin &

2010 | Hoda

3 Mandag Skrive problembehandling samt Proces - Nora,

d. 18/1 konsultation med værkstedslærerne. værksted Sabrin &
2010 + Hoda

Side 5

5 onsdag d.

20/1 2010

4 Onsdag Værksted Proces - Nora,

27/1 2010 værksted Sabrin &

Hoda

5 Mandag Værksted Proces - Nora,

d. 1/2 værksted Sabrin &

2010 Hoda samt onsdag d.

3/2 2010

6 Onsdag d. Værksted Proces - Nora,

10/2 2010 værksted Sabrin &

Hoda

7 Vinterferie ☺

8 Onsdag d. Værksted Proces - Nora,

24/2 2010 værksted Sabrin og

Hoda

9 TEMA-UGE

10 Onsdag d. Aflever teknologirapport og forberede Nora,

10/3 2010 fremlæggelse Sabrin og

Hoda

Side 6

6

Problembehandling

Dokumentation af problemet:

Global opvarmning er et begreb man har hørt meget om over de seneste par år. Det har mange konsekvenser på det globale klimasystem og påvirker det enkelte land både klima –

og samfundsmæssigt. Den globale opvarmning skyldes primært drivhusgassen CO_{2}, som er

et affaldsprodukt, der udledes ved forbrændingen og/eller fremstillingen af et produkt. CO
                                                                          2

er en drivhusgas, der blokere solens stråler i at slippe ud i rummet igen via ozonlaget, da

den sætter sig på ozonlaget. Ifølge www.drivhus.dk/Kortnyt-arkiv/a_drivgas.html er CO_{2}

god til at holde på varme, og derfor vil Jordkloden blive varmere. Temperaturændringerne over hele verden har store konsekvenser på vores nuværende økosystemer. Eksempelvis vil flere arter af dyr og planter uddø og naturfænomener vil opstå oftere, hvilket betyder, at samfundet må tage stilling til nye metoder til at undgå oversvømmelser osv., fx ved at bygge flere dæmninger og diger, hvilket jo koster mange penge. For at kunne undgå flere

naturfænomener, må vi se på de største CO_{2} -syndere.

Ifølge www.dr.dk/DR1/guld/Store+tal/ står transporten for den største CO belastning af
                                                              2

vores miljø; og personbilerne bidrager med mere end 50 % af den udledning. Ifølge

http://www.okolariet.dk/page1096.aspx er grunden til det, at forbrændingen af hvad enten
det er diesel, benzin eller gas udleder masser af CO_{2} ved afbrænding, hvilket udledes

gennem bilernes udstødningsrør. Paradoksalt er den danske befolkning vældig glade for biler. De seneste femten år er der kørt 19 % flere biler ud på vejene ifølge

www.dr.dk/DR1/guld/Store+tal/, og de bidrager godt med CO_{2} til drivhuseffekten. Så godt,
at der for fem år siden (2005) blev udledt over 7 millioner ton CO_{2} ud i atmosfæren, og det

hænger sammen med, hvor mange personbiler, der kører på de danske veje. I 2005 var antallet af personbiler oppe på over 2 millioner, og siden er antallet af biler steget markant

ifølge www.dr.dk/DR1/guld/Store+tal/. Globalt set er antallet af biler steget markant fra år

1988. I dag er der helt op til 800 millioner biler, der kører rundt i verden. Hvis Kina og Indien regnes med vil der for alvor være trængsel på vejene, for flertallet af alle de biler, der

kører på vejene rundt omkring i verden kører på brændsel, der udleder CO_{2} ved

afbrændingen. Godt 96 % af energibehovet i transportsektoren dækkes i dag af olieprodukter som benzin og diesel. Det er ikke en holdbar situation, da transportområdet er

Side 7

7 en af de største skurke i forhold til udledning af drivhusgasser. Alene i EU står transportområdet for godt 28 % af den samlede CO2-udledning – et tal som forventes at stige, hvis der ikke sættes ind.

Det globale samfund har indset dette og har dermed taget store initiativer til at skåne vores

miljø og klima. Ifølge http://www.kemin.dk/da-DK/KlimaogEnergipolitik er Danmark og
EU gået med til forskellige klimaaftaler, der går ud på at sænke udledningen af CO_{2}. Til

dette har regeringen fremsat et lovforslag om biobrændstoffer, hvor benzin – og olieselskaberne er forpligtet til at sikre, at mindst 5,75 % af salget af benzin og olie skal udgøres biobrændsel. Lovforslaget bidrager samtidig til at opfylde Danmarks internationale forpligtelser, at mindst 10 % af den energi, der benyttes til transport, kommer fra

vedvarende energikilder inden år 2020 ifølge http://www.ens.dk/da-DK/KlimaOgCO2/.

Desuden er der fremstillet et biobrændstof bestående af blyfri 95 oktan benzin, med 5 % 1.

generations bioethanol, hvilket er bioethanol, som er fremstillet af sukker – og stivelsesholdige planter. Vi har valgt at undersøge 2. generations bioethanol, hvilket

opblandes i benzinen, for at spare på udledningen af CO_{2}. Denne form for bioethanol er

fremstillet af rest – og biprodukter fra industrien, landbruget og husholdningerne. Det synes vi lyder meget mere spændende i forhold til 1. generation bioethanol, da der er etiske uoverensstemmelser ved brug af 1. generation bioethanol, som vi forklarer senere i rapporten.

Vores målgruppe er derfor alle personbilejere i Danmark og den yngre generation under 18 år. Det skyldes, at vi vil informere flertallet af den danske befolkning omkring faren ved at

anvende almindelig benzin og diesel. Desuden har vi ifølge vores^{1} Kommunikation/IT bog

har vi defineret vores målgruppe, som den, der går op i miljøet, hvilket man kan uanset ens sociale klasse, køn mv. Derfor har vi valgt at tage udgangspunkt i Nielsen-AIM’s ”Minerva” produkt, hvor befolkningen inddeles i 4 segmenter:

Det blå

Det grønne

Det violet

Det rosa

Side 8

8

Det grønne segment, som vi har valgt at definere vores målgruppe ud fra, har nøgleordene ”engageret aktivitet”, da de går meget ind for politisk miljøorientering, kulturel liberalisme og ligestilling for mand og kvinde, der dermed betyder, at de har en stor interesse i

udledningen af CO_{2}, hvilket det forkerte valg af brændstof bidrager til. Dog har de ikke en

stor interesse i at have den højeste uddannelse, da de hellere vil grave dybere ned i menneskets selvbekræftelse via eksempelvis kvinden og mandens ligestilling og

                  4
globalisering. Se bilag for Minervas resterende segmentering og placering af befolkningen.

Man kan selvfølgelig ikke definere en hel befolkning ud fra disse ellers udmærkede segment-opdelinger, da der trods alt, er forskellige mennesker, der eksempelvis kan have en del af sig selv i f.eks. både i det blå og grønne segment. Trods dette, har vi valgt at definere vores målgruppe ud fra det grønne segment, da de er miljøorienteret, hvor de samtidig er interesserede i globalisering, som jo er den interesse vi har brug for til en positiv fortolkning af vores budskab. Udover det grønne segment, kunne vi også forestille os, at mange fra det rosa segment også ville modtage vores budskab på en positiv måde, da de til en vis grad er teknologiangste og nærer en stor naturglæde. For at have et større overblik over problemet

                                    5
har vi lavet en behovsundersøgelse (se bilag

), hvor vi spurgte om, hvor mange, der kendte til 2. Generations bioethanol samt hvem der ville benytte sig af det, når det en dag ville blive mere udbredt på markedet. Over 60 % af de udspurgte svarede ja til at benytte det noget mere, hvis det en dag blev meget mere populært efter vi havde forklaret fordelene ved det, mens de resterende ca. 40 % ikke vidste, hvad de skulle svare. Det, der overraskede os var, at der meget få der vidste, hvad bioethanol i bund og grund var trods alle de heftige globale politiske debatter omkring dette emne.

For at få noget feedback fra nogle professionelle på vores projekt har vi skrevet til energistyrelsen, om hvad de mente om vores projekt, hvad de allerede havde gjort og om hvorfor 2. generations bioethanol fremstillet af organisk affald ikke er så udbredt som det burde være, og til det har de svaret, at de forventer at anvendelsen af bioethanol fremstillet af land – og skovbrug vil vokse hastigt de kommende par år. De har ikke inddraget affald, som vi har. De fortæller os, at grunden til, at 2. generations bioethanol generelt ikke er udbredt er fordi det kræver en massiv teknologisk udfordring at udkonkurrere fossile

Side 9

9 brændstoffer, men, at det er godt på vej. De er vældig interesserede i vores projekt, og de synes det er utroligt spændende, at unge mennesker som os har valgt at arbejde med et sådan krævende emne.

Krav til løsningsforslag:

Vi vil gerne komme på en løsning til personbilernes forbrug af brændsel, som har en skadelig effekt på miljøet. Derfor vil vi gerne fremstille et biobrændsel, fremstillet af organisk materiale, så det kan være så miljøvenligt som muligt. Derudover skal det være billigt, så de fleste personer med private biler kan købe det, for hvis det er billigt vil vi kunne klare os formidabelt på det globale marked, og derfor vil den danske regering og EU nå deres mål noget hurtigere.

Løsningsforslag:

På baggrund af vores problemanalyse og krav til løsningsforslag kan vi opstille tre løsningsforslag:

Det første er, at vi fremstiller 1. generation bioethanol, hvilket er bioethanol fremstillet af sukker – og stivelsesholdige planter (sukkeroer, sukkerrør, korn og majs). Denne form for bioethanol er kendetegnet ved en relativt simpel produktion og at den baserer sig på råvarer, der også kunne være udnyttet som fødevare. For at producere ethanol kræves en gæringsproces, så derfor koges og hakkes de sukkerholdige planter, så plantefibrene nedbrydes. Herefter tilsættes vand og gær, der står for den egentlige produktion af ethanol.

Når alkoholprocenten når omkring 12, destilleres væsken.

Det andet løsningsforslag ville være at fremstille 2. generations bioethanol. Denne form for bioethanol fremstilles af organiske rest – og affaldsprodukter fra industrien, husholdningerne og landbruget, og fremstilles på samme måde som 1. generation bioethanol.

Det tredje løsningsforslag er biodiesel. Ifølge http://www.ens.dk/da-
DK/NyTeknologi/strategier/Bioenergier biodiesel er biobrændstoffer baseret på organisk

materiale. Mest almindeligt er kemisk forædlede planteolier eller oparbejdede

Side 10

10 affaldsprodukter fra slagterier o.lign. Det betyder, at man kan dyrke de nødvendige afgrøder på markerne, og udnytte spildproduktion fra slagterierne, hvorved biodiesel bliver en fornybar energikilde. Ligesom bioethanol taler man om 1. og 2. generations biodiesel, afhængig af om det fremstilles på basis af primære afgrøder eller på basis af forgasset biomasse eller slagteriaffald.

Valg af løsning?

Vi har valgt at fremstille 2. generations bioethanol. Dette skyldes, at det er fremstillet af affald – og biprodukter, der alligevel

skal nedbrydes og/eller forbrændes,
hvilket i sig selv udleder meget CO_{2}.

Som valg af løsning, har vi valgt at fremstille bioethanol ud fra køkkenaffald, som er organisk materiale. Køkkenaffaldet skal være sorteret inden man benytter sig af det, fordi der ved fremstilling af bioethanol, kun skal bruges organisk køkkenaffald. Derfor har vi valgt at benytte os af det tidligere teknologiprojekt, hvor vi fremstillede en affaldssorteringsskraldespand, som ses på billedet.

Affaldssorteringsskraldespanden har det formål, at skraldet skulle sorteres efter organisk og uorganisk materiale. Dette havde til formål, at vi skulle undgå afbrændingen af organisk og

uorganisk materiale til sammen, da dette ville udlede i en stor mængde CO_{2}. Hvis man

derimod sorterede affaldet som vi gjorde ved hjælp af vores affaldssorteringsskraldespand, ville man være i stand til at benytte sig af det organiske materiale til noget mere fornuftigt, end, at det blot blev brændt. Vi har derfor valgt at videreføre idéen omkring genbrug af affaldet, hvilket vi gør i dette teknologiprojekt.

Hvis vi valgte at fremstille 1. generations bioethanol ville det blive kritiseret på markedet for at øge priserne på for eksempel majs, der også tjener som fødevare for befolkningen især i mindre udviklede lande. Det er et etisk dilemma, som mange folk er imod, og derfor synes

Side 11

11 vi ikke, at det ville være en god idé at arbejde med denne form for bioethanol. Vi vil da helst gerne have, at vores produkt når ud til så mange mennesker som muligt.

Fremstillingsprocessen er også blevet kritiseret for at den i sig selv kan være miljøuvenlige for eksempel under dyrkningen ifølge www.okolariet.dk/.

Biodiesel er en udmærket løsning, men problemet med den er blot, at der ved

landbrugsproduktion kan være øget lattergasudledning (N
                                               2

O), der er en kraftig drivhusgas

ifølge http://www.hvorlangtpaaliteren.dk/, og biodiesel vil derfor ikke være den bedste

løsning i forhold til de andre løsningsforslag.

Teknologianalyse:

Det produkt vi skal fremstille er 2. generation bioethanol, der er fremstillet af organisk affald fra husholdninger, hvor vi har taget udgangspunkt i det tidligere teknologi-projekt

’Affaldsminimering’. Den viden vi skal benytte os af, er den kemiske viden – om hvordan de organiske stoffer reagerer med hinanden, og om hvornår, hvordan og hvorfor man skal autoklavere det samt tilsætte enzymer. Vi skal også vide, hvordan og hvorfor og hvilke kemikalier, der tilsættes og til sidst skal vi selvfølgelig vide, hvornår væsken skal destilleres. Som en sikkerhedsforanstaltning skal vi kende til de forskellige stoffers R – og S-sætninger, for at tage forbehold til, hvordan vi skal arbejde med de forskellige stoffer. De teknikker, der skal benyttes er gæringen og destillationen af væsken, hvilket vil sige, at vi skal benytte os af de relevante teknikker, der findes i proceslaboratoriet. Vores arbejde blev organiseret efter vores tidsplan, hvilket vil sige, at vi alle skal være med til at fremstille produktet. Vi kunne for eksempel fordele arbejdet mellem os ved at lade to personer komme i gang med forsøget, mens den sidste person henter alle de relevante materialer, der skal benyttes i forsøget.

Side 12

12

Løsning/produkt

Produktudvikling

Samfundet er opbygget på den måde, at der altid er konkurrence på markedet, hvilket er en

fordel for forbrugerne/køberne da varerne bliver billigere. Men hvor meget får de for

pengene? Det er her der bliver manipuleret en del med produkterne og at alle reklamekneb tages i brug. Derfor skal forbrugerne have meget viden omkring produktet, før det kommer ud på markedet. Dette skyldes at så længe forbrugerne er interesserede i vores produkt, vil der være stor efterspørgsel, da det er til gavn på flere områder, samtidig med, at der er fordel ved brug af vores produkt både på økonomisk - og på globalt plan. Vigtigst af alt er det desuden også miljøvenligt, hvilket forbrugerne højst sandsynligt tager stilling til at det skal være.

Alkoholens historie

Med henblik på vores teknologianalyse, har vi valgt at fremstille bioethanol som brændstof ud fra organsk materiale; køkkenaffald. Vi har valgt at benytte os af ethanol til biobrændsel, da det er mindre miljøskadeligt og da det ikke medfører sygdomme hos mennesker, som benzin og diesel har en tendens til at gøre. Bioethanol fremstilles primært ud fra ethanol

(alkohol), hvilket vi i dag kender det som værende et rusmiddel. Alkohol er ikke en ny opfindelse, da det er en meget simpel kemisk reaktion, der skal foregå for dannelse af ethanol. Alkohol har været kendt for menneskeheden i over 7000 år, samtidig med at

                                                                 2
religionen har spillet en meget stor rolle indenfor alkoholforbruget gennem tiden .

I Norden, deriblandt Danmark, har man indtaget alkoholiske drikke siden stenalderen, men det var dog først da man begyndte at producere brændevin i 1500-tallet, at alkoholforbruget i Danmark virkelig slog til. Dette stod på, til begyndelsen af 1900-tallet, hvor der blev indført høje spiritusafgifter, hvilket resulterede i et stort fald af salget af øl, vin og spiritus. I midten af århundredet var forbruget igen steget svagt, hvilket fortsatte indtil 1970’erne.

Herfra er udviklingen stagneret indtil i dag, hvor vi er oppe på 10-12 liter alkohol årligt pr.

person^{3}.

Side 13

13

Alkoholmængder regnes gerne i enheden ”genstand”, hvor 1 genstand svarer til 12 gram ren alkohol. Jo højere alkoholprocent en drikkevare har, desto flere genstande tæller den

for^{4}.

Med henblik på kemien omkring alkohol, findes der et utal af alkoholtyper. I vores forsøg, benyttede vi os primært af alkoholen ethanol.

På ovenstående billede, ses strukturformlen for ethanol, som er en af de simpleste alkoholer der findes. Ethanol er bygget op som en almindelig alkan, men har dog en OH-gruppe bundet til et C-atom. Alkoholen navngives med suffixet –ol til alkanens navn; altså hedder et ethanmolekyle med en OH-gruppe ethanol. Som så mange andre molekyler, har denne alkohol også et trivialt navn; Ethanol kaldes også sprit. De fleste i dag kender effekten ved indtagelse af ethanol; man bliver opstemt samtidigt med at ens hæmninger

formindskes/forsvinder helt. Får man for meget ethanol, kan hjernestammen risikere at blive
bedøvet så meget, at man ”glemmer” at trække vejret^{5}. Udover brugen af ethanol som

rusmiddel, benytter man det også som industrielt opløsningsmiddel. Da ethanol som nydelsesmiddel er underlagt meget høje skatter, bliver ethanol til brug i industrien ofte denatureret, hvilket betyder, at det bliver tilsat et middel, som gør det meget bittert, dette kan være denatonium benzoat. Denatureret sprit bruges bl.a. til desinfektion af laboratorieudstyr, da det denaturerer mikroorganismers proteiner, og opløser deres fedtstoffer. Ethanol bruges desuden også til brændsel grundet dets lave flammepunkt, og det bruges også som opløsningsmiddel i industrielle sammenhænge.

Side 14

14

Nedbrydning af kulhydrater

I forbindelse med vores forsøg hvor vi benyttede os af organsk materiale (køkkenaffald), findes dét af de tre makronæringsstoffer, vi har interesse i, nemlig kulhydrater. Der findes som bekendt tre typer kulhydrater; monosaccharider, disaccharider og polysaccharider. Den type kulhydrat vi har tænkt os at arbejde videre med i forbindelse med vores produkt, er et monosaccharid, nemlig glukose, som også er kendt som druesukker.

Enzymer

For at gæren skal kunne lave sukkerstofferne til ethanol, skal de først laves til monosaccharider. Det kan enzymerne hjælpe os med. Enzymer er bio-kemiske katalysatorer, altså stoffer som fremmer en biologisk reaktion, uden selv at blive forbrugt.

Enzymer består af proteiner, som er dannet af en levende celle, og består af en til flere aminosyrekæder.

De enzymer vi bruger for at lave vores substrater til sukkerstoffer, hedder AMG 300 L, Termamyl, Cellulast 1,5 L, og Novozym 188.

Gæring

Der findes mange forskellige slags gær, men den gær vi brugte til vores forsøg er bagegær.

Det er måske ikke den mest hensigtsmæssige type gær at bruge, da der findes flere andre typer gær, som er mere velegnet, men da denne type gær var den eneste vi havde, og også fungerer fint i forbindelse med vores produkt, faldt valget på denne. Nogle former for gærsvampe kan fungere både aerobt og anaerobt, hvilket vil sige med ilt og uden ilt, og ud fra glukose kan gærsvampen danne kuldioxid og ethanol. Det er derfor, at man benytter sig af gær til fremstilling af både alkohol og bagværk.

Destillation

Da vi var færdige med gæringsprocessen, skulle vores produkt stå i et vandbad i ca. 2 uger, hvorefter vi skulle destillere det, og dermed få udvundet alkoholen. Vi destillerede den ved at, overføre alkoholen fra sukkerblandingen, og dermed få en højere alkoholprocent. Vores destillation foregik ved, at vi varmede blandingen op til kogepunktet på ethanol (78,3°C),

Side 15

15 hvorefter den skulle fortættes i et rør, som så førte den til en opsamlingsbeholder som ses på nedenstående billede.

Før vi gik i gang med produktfremstilling, skulle vi gøre os nogle overvejelser angående

hvor stort et problem det egentlig er, at der bliver udledt for meget CO_{2}, under afbrænding

og anvendelse af fossile brændstoffer som brændsel. Grunden til at anvendelsen af fossile brændstoffer er et problem, skyldes at hver husstand gennemsnitlig har 1-2 biler, som kører

på benzin/diesel, hvilke har en CO_{2} udledning, som svarer til mere end halvdelen af

                                                         6
transportsektorens samlede CO udledning. (Dette ses på grafen i bilag )
                         2

Produktkrav:

• Produktspecifik viden:

Vores produkt skal sælges på tankstationer, og være inden for rækkevidde hos forbrugerne. Derudover skal forbrugerne have en viden omkring vores produkt, og hvorfor det er en fordel at benytte sig af bioethanol, frem for de andre brændselstyper, hvilket de kun kan få, ved at der skal være et skilt på tankstationen, som fortæller at produktet er et miljøvenligt produkt.

Side 16

16

• Funktion:

Vores produkt skal have den funktion, at det skal kunne bruges som brændsel for

personbiler, og det skal kunne udlede en mindre mængde CO_{2}, end forholdsvis

benzin og diesel gør.

• Design:

Skiltet som henviser til vores produkt skal være iøjefaldende, da dette er det eneste der kan have et design, som forbrugerne kan blive fanget af. Der skal stå nogle informationer angående brugen af biobrændsel, og hvor meget man som forbruger gør for samfundet, ved at benytte sig af denne slags brændstof.

• Miljø:

Vores produkt er fremstillet af organsk materiale, hvilket gør det miljøvenligt da det

udleder CO_{2}, som planterne kan optage.

• Økonomi:

Vores produkt er 2. generations bioethanol, hvilket vil sige, at det er fremstillet af affald og biprodukter fra industri, landbrug – og husholdninger. Dette gør det billigere at fremstille, da man ikke skal betale for beplantningsgrunde, hvilket man skal ved 1. generations bioethanol, som fremstilles af eksempelvis sukkerroer og majs.

• Konkurrence:

Vi har en høj konkurrenceevne indenfor transportmarkedet, da vores biobrændsel har den funktion, at det både er miljøvenligt samtidig med, at det er billig fremstillet, da det fremstilles ved genbrug af organsk materiale. Derudover er konkurrenceevnen høj, da man sparer miljøet for belastning.

Side 17

17

Produktfremstilling og dokumentation i proceslaboratoriet

Vores produkt er bioethanol, hvilket vi fremstillede i proceslaboratoriet. Fremstillingen af bioethanol foregik ved hjælp af tre trin; bearbejdning af køkkenaffald, gæring samt destillation.

Bearbejdning af køkkenaffald

Materialer: Vægt, blender, autoklave, varmeskab, blue cap bottle.

Kemikalier: Køkkenaffald, Termamyl SC, AMG 300 L, Novozym 188 og Cellulast 1,5 L FG.

Fremgangsmåde:

1. Køkkenaffaldet blendes

2. 343,9 g køkkenaffaldsmos blev afvejet

3. De 343,9 g køkkenaffaldsmos blev autoklaveret i 20 min, hvor den stod i 6 dage, for at forhindre at uønskede mikroorganismer indvirker på gæringsprocessen.

4. 6 dage senere tog vi den ud, hvorefter vi tilsatte 200 g vand til den tørre grød.

5. Grøden overførtes til en 500 mL flaske med låg.

6. Vi tilsatte så 5 dråber Termamyl SC (enzymer) ved hjælp af en pipette.

7. Der blev sat låg på flasken, hvorefter flasken blev opbevaret på vandbad på 80°C i en time. Indholdet i flasken blev så rørt rundt et par gange, så der ikke dannedes klumper.

8. Efter en time, placerede vi flasken i et vandbad på max. 30°C, fordi at flasken skulle være helt afkølet inden gæring.

9. Der tilsattes så 4 dråber AMG 300 L, 1mL N. Novozym og 4 mL C. Cellulast i flasken. Herefter stod flasken i varmeskab ved 50 °C i 5 dage.

Side 18

18

Gæring

Materialer: Vægt, prop med gærrør, varmebad på 30 °C

Kemikalier: Gær, vand til gærrøret.

Fremgangsmåde:

1. Vi startede med at afveje 5 g. gær på et stykke papir, hvorefter gæret kom i flasken.

2. Vi tilsatte en prop med hul til gærrør i flasken, hvorefter der påsættes gærrør med låg.

3. Vi hældte vand i gærrøret, indtil mærket på midten.

4. Flasken stilledes i et varmebad på 30 °C, hvor den stod henover vinterferien.

Destillation

Materialer: Rundkolber, destillationsapparatur

Fremgangsmåde:

1. Hele den fermenterede blanding overføres til en rundkolbe, som placeredes i en varmekappe.

2. Dernæst pakkede vi kolben ind i stanniol, for at det skulle kunne koge hurtigere.

3. Vi samlede en destillationsopstilling, som ses på billedet til højre.

4. Vi destillerede så indtil opløsningen ikke længere kogte ved 78,3 °C, som er den temperatur ethanol koger ved.

Side 19

19

Fejlkilder for produktfremstillingen

• Autoklaveringsprocessen skulle virke således, at den skulle fjerne alle mikroorganismerne fra køkkenaffaldet, så det skulle gøres ”sterilt”, men da vi overførte indholdet til 500 mL flaske m. låg, (punkt 5), kom der mikroorganismer i igen.

• Vi endte med kun at få destilleret 1 mL. ethanol, grundet at der i første omgang ca.

blev spildt 1 mL, ved overførsel fra målepipette til anden målepipette.

På billedet ses det færdiglavede bioethanol.

Side 20

20

Flowdiagram over processen:

Køkkenaffald Autoklave 500 mL Flaske med låg

Vandbad Vandbad Pipette

Kemikalier Varmeskab Gær

Gærrør m. låg

Rundkolbe + varmekappe Varmebad

Destillationsopstilling

Vi destillerede så indtil opløsningen ikke længere kogte ved 78,3 °C.

Vi havde nu vores færdigarbejdede bioethanol

5 g. tilsættes gær på et stykke papir og sættes i flasken

Den fermenterede blanding overføres til en rundkolbe, som placeredes i en varmekappe.

Først blendes køkkenaffaldet

5 dråber Termamyl

SC (enzymer) tilsættes ved hjælp af en pipette

Flasken placeredes i et Flasken opbevaret på vandbad på max. 30°C, vandbad på 80°C i en time

Vi autoklaverede hernæst køkkenaffaldet

Grøden overførtes til en 500 mL flaske med låg.

4 dråber AMG 300 L, Flasken stod i

1mL N. Novozym og 4 mL C. Cellulast i dage.

flasken.

varmeskab ved 50 °C i 5

Der påsættes gærrør med låg

Flasken stilledes i et varmebad på 30 °C

Side 21

21

Beregninger

Kolbe=13,3 g.
Kolbe m. væske=14 g.
14 g. – 13,3 g. = 0,7 g.

Vi benytter os af følgende formel, for at beregne densiteten:

Sikkerhedsafsnit for destillationen

ETHANOL

F | Meget brandfarlig
R11 | Meget brandfarlig
S2 | Opbevares utilgængeligt for børn

S7 Emballagen skal holdes tæt lukket

S16 | Holdes væk fra antændelseskilder

Tidsplan for det praktiske forløb

DATO | AKTIVITET

27/01-2010 Behandling af køkkenaffald, hvorefter vi

benytter os af autoklave

1/02-2010 Færdigbehandling af køkkenaffald
3/02-2010 Start gæringsproces
10/02-2010 Færdiggør gæringsproces
24/02-2010 Påbegynd destillation, og færdiggørelse af

produkt

Side 22

22

Afprøvning af produktet:

Vi afprøvede vores bioethanol ved blot at sætte ild til det endelige produkt, hvorefter det brændte. Dette påviste, at der rent faktisk var dannet ethanol, og at vores produktfremstilling forløb som den skulle. Dermed levede produktet op til vores krav. Dog fik vi ikke så meget udbytte som vi regnede med, grundet det tabte ethanol undervejs.

Forbedringsforslag:

Vi kunne forbedre vores produkt ved at tage forbehold for de fejlkilder vi stødte på undervejs (se tidligere afsnit for fejlkilder). På den måde ville vi have fremstillet mere bioethanol.

Samfundsmæssige konsekvenser:

Miljøvurdering/LCA:

Målsætningen for denne miljøvurdering er at undersøge, om der i fremstillingen af produktet indgår stærkt miljøbelastende processer eller materialer, der må ændres. Vi havde allerede taget det i betragtning, for vi har jo nemlig tænkt os at benytte vores sorteringsskraldespand fra det tidligere teknologiprojekt ’affaldsminimering’. Danmark har også et problem med affald, for det faktum, at den danske befolkning ikke sorterer deres

affald udleder ekstremt meget CO_{2}. Hver dansker skaber ca. 7 kg affald om året, hvilket

svarer til ca. 13 mio. ton, som desværre er en stor udfordring at sikre, at dette affald samles

ind og at det behandles på den rigtige måde ifølge www.mst.dk/Affald/Statistikker. Så hvis

vi benytter os af vores tidligere produkt kan vi anvende alt det organiske materiale vi har til at fremstille bioethanol. På den måde kan vi løse Danmarks affaldsproblem og reducere

CO_{2} -udslippet i forbindelse med brændsel til personbiler. Ifølge det udleverede materiale,

’Retningslinjer for miljøvurdering af produkter’, er alt forbrændingen af organisk materiale

Side 23

23 uproblematisk. Det er derfor meget miljøvenligt at anvende organisk materiale til fremstillingen af bioethanol. Udover det bliver procesvandet til fremstillingen af dette produkt genbrugt, hvilket vil sige, at spildevandet undgås. Derfor afgrænser vi vores system til, hvordan bioethanol kan påvirke vores miljø ved anvendelsen af produktet.

Energiforbrug:

Når bioethanolen bliver brugt som brændsel i transportmidlerne vil forbrændingen af

bioethanol udlede CO_{2}. Dog vil en bil, der kører på bioethanol kun udskille den mængde
CO_{2} som planterne optog under deres opvækst og derfor benævnes bioethanol som CO_{2} -
neutral ifølge www.mst.dk/Affald/Statistikker.

Miljøbelastningen for fremstillingen og anvendelsen af bioethanolen er det mest miljørigtige brændsel at benytte i forhold til andet brændsel.

Teknologivurdering:

Ved at fremstille vores produkt skal man have kendskab til kemien og sikkerheden for at arbejde i proceslaboratoriet. Man skal dermed også have kendskab til, hvordan reaktionerne

vil forløbe, samt viden der omhandler problemet omkring det høje CO_{2} udslip, og hvordan

vores produkt kan medvirke i en reducering på co2 udslippet. Vores produkt har de positive

konsekvenser, at det reducerer CO_{2} udslippet, ved at man benytter sig af biobrændsel i

stedet for fossile brændstoffer. Ved at anvende vores produkt kan man derved reducere på

CO_{2} udledningen, og gavne miljøet da man genbruger det organske materiale til noget

fornuftigt.

For at opnå et positivt resultat i reducering af CO
                                        2

udslippet på globalt plan, bør hver bilejer ændre på sine miljøforurenende vaner, hvilket vil sige, at enhver bilejer burde have viden

omkring CO_{2} udslippet og dens konsekvenser, og hvilken forskel brugen af biobrændsel kan

gøre for miljøet på længere sigt. En anden ting er, at affaldssorteringsskraldespanden hjælper samfundet, idet det organiske materiale bliver genbrugt i stedet for, at blive

Side 24

24 afbrændt sammen med det uorganiske materiale. Hvis forbrugerne investerer i vores

produkt, vil der forekomme en reduktion i CO_{2} udledningen, og dermed ville der spares

energiforbrug, som forekommer under fremstilling af brændsel.

Konklusion:

Global opvarmning er et begreb vi hører meget om i dag. Det er en konsekvens af den drivhuseffekt, som sådan set er menneskeskabt, da vi udleder for mange drivhusgasser ved forbrænding af fossile brændstoffer. Dette har en negativ påvirkning på klimaet. Dette skyldes, at de drivhusgasser vi udleder sætter sig på ozonlaget, og blokere for solens lys i at trænge ud i rummet igen, hvilket medfører, at jordens gennemsnitlige temperatur stiger.

Dette har konsekvenser i sig selv, da temperaturstigninger medfører hyppigere

vejrfænomener og naturkatastrofer. En af de største CO
                                             2

syndere er transportsektoren, da 96

% af energibehovet i transportsektoren dækkes i dag af olieprodukter som benzin og diesel.

Det er ikke en holdbar situation, da transportområdet er en af de største skurke i forhold til udledning af drivhusgasser. For at finde en løsning til dette og et produkt benyttede vi os af de idéegenereringsteknikker vi har fået lært; eksempelvis brainstorming, mindmap og problemtræ, som du kan se i vores bilag. På baggrund af vores idéer kom vi frem til, at vi gerne ville fremstille et biobrændsel, altså vi ville finde en direkte løsning på problemet. Vi undersøgte derefter, hvilke biobrændsler, der var til rådighed at fremstille, og i blandt dem valgte vi den bedste løsning: 2. Generations bioethanol, hvor vi selv bidrog med vores eget køkkenaffald, som var skrald fra frugt og grønt. For at gøre det nemmere for vores produkt at blive anvendt har vi tænkt os at inddrage vores produkt fra det tidligere teknologiprojekt, som er sorteringsskraldespanden, der gør det langt nemmere for den danske befolkning at sortere sit affald. Derigennem kan vi benyttes os af alt det organiske materiale til at fremstille bioethanol samtidig med, at vi sparer på de danske energiresurser. Bioethanolen er et biobrændsel, som fremstilles af organisk materiale. Det opblandes med almindelig

benzin, så man sparer markant på udledningen af CO_{2}. Den danske regering har sat mål for,

hvor meget bioethanol, der skal anvendes i benzinen (se problembehandling), da både

fremstillingen og anvendelsen af bioethanol er CO -neutral.
                                        2

Side 25

25

Perspektivering:

Til sidst vil vi komme med en afsluttende perspektivering omkring fremtidens udsigt for vores gennemarbejdede produkt. Ud fra hvordan vi har fremstillet produktet, altså primært ud fra organisk materiale herunder køkkenaffald og enzymer til hjælp, vil det gavne miljøet, idet man fravælger brugen af fossile brændstoffer (kul, olie og naturgas). At man benytter sig af biobrændsel og fravælger de fossile brændstoffer, ville være et skridt mod en grønnere verden.. Kigger man på fremtidens investering i vores produkt, vil vi mene, at det vil nå langt, da det er meget miljøvenligt og funktionelt at benytte sig af som brændsel. Når det er så efterspurgt på markedet, kommer udbuddet også til at stige, hvilket vil sige, der er

en proportional sammenhæng. Dette medfører at udledningen af CO_{2} og affald formindskes.

Evaluering:

Vi kan hermed afslutte, at vores projektforløb har været omfattende og spændende. Dog har det også været lærerigt og opvækkende, da vi tænker mere over, hvordan vi i fremtiden skal vælge vores bilbrændsel med omhu. Vi synes også det har været et godt forløb, da vi har følt et stort engagement fra lærernes side af, da de har været meget tilstedeværende og klar til at hjælpe. En ulempe ved dette projektforløb har været det vanvittige tidspres, som vi skulle indrette os efter. Vi har trods tidspresset indrettet os meget flittigt, ved at fordele arbejdet imellem os, men samtidig bruge tid på, at se hvor langt den enkelte er nået med opgaven, som vi har forsøgt med succes at sætte sammen. Så alt i alt, har vores samarbejde været meget tilfredsstillende, og vi kunne sagtens arbejde sammen igen. Vi var selvfølgelig nødt til at tage hensyn til hinandens styrker og svage sider i forbindelse med den personlighedstest vi tog i starten af forløbet. Vi kom nemlig frem til, at der var to i vores

gruppe, der var sproglige og musikalske, mens den tredje var social/udadvendt og

matematisk. Dermed fordelte vi vores arbejde således, at den matematiske person stod for alle de beregninger vi skulle foretage os under forsøget i proceslaboratoriet, mens de to andre stod for den sproglige del af arbejdet, såsom at aflægge journal for forsøget. Vi var

Side 26

26 selvfølgelig alle sammen med til selve rapportskrivningen og til selve forsøget, men vores forskellige svagheder blev opvejet med hinandens styrker.

Kilder:

1

Kommunikation/IT C

Forfatter: Peder Meyhoff

Forlag og udgivelsesår: 2006 Systime A/S. 1. Udgave 1. Oplag.

2

http://www.uturn.dk/content/dk/facts_om_rusmidler/alkohol/alkoholens_historie

3

http://www.psyknet.dk/Forside/Misbrug/misbrugsstoffernes_historie.htm

4

http://www.alkohol.dk/alkoholtal.htm

5

Rusmidlernes biologi 2004

Forfatter: Speciallæge Henrik Rindom, udgivet i 2004, 3. udgave, 4. Oplag af

Sundhedsstyrelsen. ISBN-nummer: 0-9

Bilag:

1

Vi fandt frem til vores emne ved at starte med at lave en brainstorm, hvor vi kom med alle

mulige ideer inden for transport og CO_{2}.
Derefeter valgte vi de mest grundlæggende ideer inden for transport og CO_{2} og dets

konsekvenser.

Brainstorm:

• Benzin

• Fossile brændstoffer

• CO2 udslip

• Drivhuseffekt

• Global opvarmning

• Atmosfære

• Biler

Side 27

27

• Naturkatastrofer

• Temperaturændringer

• Polerne smelter

• Dyr uddør

• Vedvarende energikilder

• Solenergi

• Vandenergi

• Vindenergi

• Ny livsstil

• Økonomi

• Forhandlinger

• OPEC 🡪splid

• COP15=uenigehed spild, kaos

• Sygdomme

Da vi så havde taget de grundlæggende ideer fra brainstormen, satte vi dem ind i en mindmap, hvor vi udvidede ideerne i en breddere sammenhæng, og satte dem i forskellige

“grupper”.

Side 28

28

2

Mindmap:

Derefter fortsatte vi processen med at lave et nøgleproblem og et nøgleproblemtræ, og et nøgleproblem er et problem. I nøgleproblemtræet skrev vi så samfundsmæssige årsager og virkninger til nøgleproblemet. Derefter afgrænsede vi de emner, altså problemet vi ville arbejde med.

3

Nøgleproblemtræ:

Side 29

29

Nøgleproblem Personbiler udleder for meget CO

2

Årsager De kører på benzin, som ved

Virkninger drivhuseffekt

Global opvarmning afbrænding udleder CO

2

Diger, dæmninger og stærkere huse

Tilpasning af nye levevilkår, medfører at dyrearter uddør.

Polarklima ændres Temperaturstigninger

Fossile brændstoffer

Smeltning medfører oversvømmelser

Flere naturkatastrofer forekommer, grundet ændring af temperatur.

Is på Nord – og sydpolen smelter.

Statslige omkostninger

Mangler i fødenet.

Betale mere i skat

Økonomiske system påvirkes

Billig og nemt at få fat på.

Side 30

30

Minerva segmenteringerne:

4

Minerva-segmenter

Det blå segment kendetegner den del af befolkningen, hvilket ifølge modellen udgør ca. 25

% af befolkningen, der har nøgleordene ”Selvtillid og forbrug”. De er meget ambitiøse, set på den måde, at de gerne vil opnå resultater, at de gerne vil have en høj uddannelse, for nemlig at komme længst. De får dermed en vis magt, som de eksempelvis kan bruge i politik. Dog er de meget tolerante og frisindede, hvilket gør, at de socialiserer sig mere.

Det violette segments nøgleord er ’Stabilitet, tradition og gør det selv’, da de angiveligt er meget materialistiske og kan lide at have en status. De er meget nationalistiske og hensynsløse, hvilket kendetegner, at de har mangel på tolerance overfor mangfoldighed, altså er de mere eller mindre Dansk-folkeparti-orienterede.

Det rosa segment, har nøgleordene ’tradition, familie og det nære miljø’, hvilket kendetegnes ved deres glæde for naturen, der samtidig betyder, at de til en vis grad er teknologiangste. De er desuden i høj grad traditionelle, da de går ind for ’kernefamilie’, natur, fritid og lov og orden, hvilket ikke kendetegner dem som radikale. Deres liv er for det meste præget af religion og traditioner, hvilket kan give et meningsfuldt liv.

Det grønne segment, som vi har valgt at definere vores målgruppe ud fra, har nøgleordene ”engageret aktivitet”, da de går meget ind for politisk miljøorientering, kulturel liberalisme og ligestilling for mand og kvinde. Dog har de ikke en stor interesse i at have den højeste uddannelse, da de hellere vil grave dybere ned i menneskets selvbekræftelse via eksempelvis kvinden og mandens ligestilling og globalisering.

Side 31

31

5

Behovsundersøgelse:

Vi udspurgte 52 personer alle imellem 17 år og op efter.

Hej, vi er tre piger fra 2. D HTX Frederiksberg. Vi ville gerne stille dig nogle spørgsmål

omkring den globale opvarmning, da vi er i gang med et teknologiprojekt om CO_{2} og

bioethanol.

- Ved du, hvad der er skyld i den globale opvarmning?

- Vidste du, at transportsektoren er en af de største CO_{2} -syndere?

- Ved du hvad 2. generation bioethanol er?

Hvis ja, hvor har du hørt om det fra?

- Ville du anvende bioethanol til brændsel, hvis det blev mere udbredt?

Begrund dit svar.

Side 32

32

6

Figur 2. CO2-udledning i Danmark år 2004

Fra: http://www.hvorlangtpaaliteren.dk/sw101287.asp