Bioethanol - et alternativt brændstof

Bioethanol er ved at vinde frem som et bæredygtigt alternativt brændstof til biler. Produktionen af ethanol ud fra stivelsesholdige materialer, f.eks. korn, har været anvendt i århundreder til bl.a. øl-produktion. Men fremtidens produktion af store mængder ethanol til transportformål kræver anvendelse af ikkestivelsesholdige materialer, f.eks. halm. Dette kan kun opnås ved hjælp af moderne biotekno-logiske metoder. I denne øvelse kigger vi på processerne i produktion af bioethanol med fokus på betydning af biomasse og enzymernes

virkemåde. Tre forskellige former for biomasse undersøges med hensyn til krav om forbehandling og valg af enzymer og effekten på frigivelse af sukker og fermenteringen til ethanol.

Fag: Primært biologi (biokemi/bioteknologi), sekundært kemi.

 

 

SRP-øvelsen – dag 1

• Introduktion til øvelsen og de tre typer biomasse: halm, hvedekerner og sukkerroer
• De tre materialer forbehandles på tre forskellige måder: Ingen forbehandling, kogning (100^oC) i 10 minutter og opvarmning til 190^oC under tryk.
• De tre materialer hydrolyseres med enzym i 24 timer. Der anvendes tre forskellige enzymbehandlinger: Intet enzym, amylaser og cellulaser. Prøverne stilles i varmeskab til næste dag.
• Fermentering ved hjælp af gær startes på hydrolysat af biomasse forbehandlet ved forskellige temperaturer. Ethanolproduktionen følges løbende ved at måle vægttabet over 24 timer.
• Oplæg: Potentialet for biomasse til energiformål
• Oplæg: Hvad er et enzym, og hvorfor rager det mig?

SRP-øvelsen – dag 2

• Undersøgelse af effekten af temperatur på aktiviteten af cellulaser. Aktiviteten af cellulase-blandingen ”celluclast” bestemmes ved 20^oC, 32^oC, 50^oC og 80^oC
• Der udtages prøver fra hydrolyseforsøget, der har kørt natten over. Prøverne analyseres for indholdet af sukker (glukose)
• Vægttabet under fermenteringen måles og relateres til den dannede mængde af ethanol
• Opsamling på data. De forskellige hydrolyseforsøg er fordelt på forskellige elev-hold, og alle hold skal derfor lave en samlet afrapportering af deres data
• Resultaterne diskuteres 

Hvor og hvornår foregår SRP-øvelserne?

SRP-øvelsen foregår over to dage, tirsdag og onsdag, i uge 47, 48 og 49 i laboratorier og auditorier på Det Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet. Undervisningen foregår begge dage fra cirka kl. 8.30 til 16.30.

 

Hvilke fag kan jeg bruge i SRP-øvelserne?

SRP-øvelsen er målrettet fagene biologi, kemi og bioteknologi, men den kan også kombineres med andre fag, eksempelvis samfundsfag eller historie. Sammen med din gymnasielærer aftaler du din personlige vinkel på øvelsen. Vær blot opmærksom på, at selve øvelsen på LIFE udelukkende indeholder teori i de nævnte fag, biologi, kemi og bioteknologi. Få mere inspiration til dit studieretningsprojekt nederst på denne side.

 

Hvordan indgår matematik i SRP-øvelsen?

Der undervises ikke i matematik på denne SRP-øvelse. Men i forbindelse med databehandlingen tegnes der standard kurver, hvorpå måleværdier aflæses, og der udregnes middelværdier og standard afvigelser på de målte værdier.

 

Tilmelding til SRP-øvelsen

Hvis du ønsker at deltage på denne SRP-øvelse, skal du tilmeldes af din lærer på siden tilmelding til SRP på LIFE 2011. Øvelsen udbydes i uge 48 og 49, og der er 20 pladser pr. uge.

 

Det er nu muligt at tilmelde mere end tre elever fra samme gymnasium pr. øvelse pr. uge.

Er alle pladser optaget på en øvelse, kan din elev tilmeldes en venteliste ved at skrive en mail til

 

Rammer for deltagelse på SRP-øvelsen

Undervisningen er gratis for eleverne og gymnasiet. Fakultetet afholder alle udgifter til materialer, apparatur og undervisning. Eleven arrangerer selv transport, overnatning og forplejning.
Gymnasieeleven får under opholdet undervisning og støtte i forhold til den udbudte øvelse. I begrænset omfang, og hvis tiden tillader det, kan der blive mulighed for, at tale om aspekter af elevernes problemformuleringer, men kun indenfor de dage, som opholdet varer. Det er gymnasielærerens ansvar at synliggøre sammenhæng mellem øvelse og problemformulering.
Som udgangspunkt ophører LIFE's undervisere med at vejlede, når opholdet slutter. LIFE's undervisere kan i særlige tilfælde tilbyde at svare på supplerende spørgsmål i forhold til de udførte øvelser, men ikke i relation til elevernes individuelle problemformuleringer.

 

Inspiration til studieretningsprojektet: Dét har elever på øvelsen skrevet om

Følgende idéer er tænkt som inspiration til dit studieretningsprojekt. Idéerne er udpluk af problemformuleringer fra elever, der har lavet SRP-øvelsen om bioethanol på LIFE.

 

• Redegørelse for 1. og 2. generations bioethanol herunder produktion, kilder og kemisk opbygning.
• Redegørelse for opbygningen af stivelse og cellulose og hvor de forekommer naturligt.
• Redegørelse for et enzyms funktion i en biokemisk reaktion med inddragelse af energimæssige forhold.
• Analyse af biologiske og kemiske forhold af betydning for produktion af bioethanol.
• Forklaring af problemerne i at nedbryde halm til glucose.
• Diskussion af overvejelser der er knyttet til valget af mikroorganismer til brug ved industrielt fremstillet bioethanol.
• Diskussion af fordele og ulemper ved omdannelse af biomasse til bioethanol.
• Diskussion og vurdering af mulighederned for at udnytte viden om enzymer og biologiske systemer til en fremtidig bæredygtig udvikling og optimering af bioethanolfremstilling.
• Perspektivering til såkaldte 3. generations biobrændsler.