LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS

Transcriptie

1 LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS VAK: CHEMIE DUUR: 1 LESUUR DOELSTELLING(EN) Vakgebonden eindtermen De leerlingen kunnen verduidelijken dat polymeren ontstaan door een aaneenschakeling van monomeren. De leerlingen kunnen kunststoffen indelen op basis van het al dan niet voorkomen van een vernetting tussen de ketens en op basis van de graad van vernetting. Hierbij enkele toepassingen van kunststoffen verwoorden. Algemene doelen en de link met de vakoverschrijdende eindtermen vind je in de handleiding bij dit lespakket. WERKWIJZE Deze les wordt het best gegeven na een theorieles rond de synthese van polymeren. We bekijken de levensloop van PET (basisgrondstoffen, productie en verwerking) klassikaal en maken daarbij een schema. Daarna doen de leerlingen dit ook in groepjes van vier voor polystyreen. MATERIAAL/MEDIA Werkbundel; PowerPointpresentatie PET/PS; styreen; benzoylperoxide; reageerbuis; pipet; spatel; bunsenbrander; zuurkast; computer; internet BRONNEN

2 LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS Lesbegin Doel: De leerlingen kunnen in eigen woorden uitleggen wat de plastic soep is. Werkvorm en/of organisatie: videofragment Materiaal: beamer en pc filmpje: watch?v=nmcrrnh0u70&feature=fvst PowerPointpresentatie PET/PS Tijd: 5 minuten Bekijk het filmpje samen met de leerlingen. Wat vinden jullie van dit filmpje? Denken jullie dat de oplossing die voorgesteld wordt, realistisch is? De oppervlakte is niet alleen zeer groot, maar het plastic blijft ook niet allemaal aan de oppervlakte en de diepte van de laag is enkele tientallen meters. Bovendien zijn er grote, maar ook zeer kleine plastic deeltjes (ter grootte van zoöplankton). Dat maakt het quasi onmogelijk om alles weg te vangen met een net. Vertel aan de leerlingen dat er in de plastic soep veel PET en PS voorkomt en dat we in deze les de materiekringloop van PET en PS van dichtbij gaan bekijken. Laat de leerlingen de verpakkingen die ze toevallig bijhebben onderzoeken. Waarvan zijn deze verpakkingen gemaakt? Zit daar PET of PS bij? Welke andere verpakkingsmaterialen hebben jullie bij? Geef ook enkele voorbeelden waarvoor PET en PS worden gebruikt m.b.v. de presentatie. PET wordt gebruikt voor PETflessen en PS voor bv. wegwerpbekertjes en voedselverpakkingen (hamburgerverpakkingen). Lesfase 1: PET - oorsprong en gebruik Doel: De leerlingen kunnen: in eigen woorden uitleggen dat de grondstoffen voor PET uit aardolie gehaald worden. de polycondensatiereactie van PET weergeven. Werkvorm en/of organisatie: doceren en onderwijsleergesprek Materiaal: bord PowerPointpresentatie PET/PS werkbundel Tijd: 10 minuten Herhaal de theorie in verband met de synthese van polymeren aan de hand van de synthese van PET. PET wordt gevormd uit een polycondensatiereactie van tereftaalzuur en glycol. Wat is een polymeer? Een polymeer (Grieks: poly = veel / meros = deel) is een grote molecule die bestaat uit een opeenvolging van meerdere identieke of soortgelijke delen (de monomeren) die aan elkaar gekoppeld zijn. Hoe worden polymeren gevormd? Door een polymerisatiereactie. Welke polymerisatiereacties kent men? Additie en condensatie. Welke reactie vindt er plaats bij de vorming van PET? Condensatie Waarom is dit een condensatiereactie? Omdat er een kleine molecule afsplitst. In dit geval water. 2

3 LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS Leg ook uit waarvoor PET wordt gebruikt (zie ppt). De leerlingen noteren dit bij opdracht 2 van de werkbundel. Op bord maak je een bordschema zoals hieronder: Theorie: PET (polyethyleentereftalaat) wordt gevormd door een polycondensatiereactie van tereftaalzuur en glycol. Deze 2 grondstoffen vinden hun oorsprong in aardolie. Polycondensatie is de chemische reactie van monomeren tot polymeer, onder afsplitsing van een klein molecuul. Vaak is dit kleine molecuul water, soms methanol, waterstofchloride of ammoniak. Deze reacties worden in de scheikunde gebruikt om bijvoorbeeld polyesters, polyamiden of polyethers te vormen. Lesfase 2: PET - bestemming Doel: De leerlingen kunnen: in eigen woorden uitleggen dat PETals zwerfvuil in de natuur voorkomt. verbranding en de lange afbreektijd als nadelige gevolgen van PET als zwerfvuil aanwijzen. in eigen woorden uitleggen dat als PET wordt gerecycleerd er plastickorrels van worden gemaakt die gebruikt worden om fleece, rekken, buizen,... mee temaken. Werkvorm en/of organisatie: onderwijsleergesprek en doceren Materiaal: PowerPointpresentatie PET/PS bord werkbundel filmpje FostPlus Tijd: 10 minuten De leerlingen zoeken naar wat er met een PET-fles kan gebeuren? Zwerfvuil, bij restafval, PMD, hergebruik, 3

4 LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS Zwerfvuil: Het blijft liggen: Wanneer PET in de natuur terechtkomt zal het, afhankelijk van de omstandigheden 5 à 10 jaar nodig hebben vooraleer het afgebroken wordt. UV-straling (zon) versnelt het proces. Plastic zal echter nooit helemaal uit de natuur verdwijnen. Het materiaal valt hoogstens uit elkaar in kleine deeltjes. Wanneer het zwerfvuil opgeruimd wordt, dan wordt dit niet gesorteerd en komt het sowieso in de verbrandingsoven terecht. Welke stoffen zouden er vrijgesteld worden? CO 2 en H 2 O PMD-zak: Laat de leerlingen kijken naar het filmpje: recylcage van plastic flessen en flacons op Welke materialen kan men maken van PET? Kledij (fleece, muts, handschoenen), tapijt, Men maakt dus niet opnieuw PET-flessen, maar een ander product. Dit noemen we downcycling. De recycleercyclus kan dus maar één keer doorlopen worden. Er wordt wel minder afval geproduceerd en er wordt bespaard op het gebruik van aardolie. Men kan ook nieuwe PET-flessen produceren met een bepaald percentage gerecycleerde PET (nog geen 100%). Vul nu het bordschema aan zoals hieronder: De leerlingen nemen nu dit bordschema over bij opdracht 4 van de werkbundel. 4

5 LEVENSCYCLUSANALYSE PET EN PS Lesfase 3: PS - groepswerk Doel: De leerlingen kunnen: in eigen woorden uitleggen dat de grondstoffen voor PS uit aardolie gehaald worden. de polymerisatiereactie van PS weergeven. in eigen woorden uitleggen dat PS als zwerfvuil in de natuur voorkomt. verbranding en de lange afbreektijd als nadelige gevolgen van PS als zwerfvuil aanduiden. in eigen woorden uitleggen dat PS wordt opgelost in biodiesel en kan gebruikt worden als brandstof. Materiaal: werkbundel computer styreen benzoylperoxide reageerbuis pipet spatel bunsenbrander zuurkast Werkvorm en/of organisatie: groepswerk Tijd: 20 minuten Verdeel de leerlingen in vier groepen. Groep 1 start met opdracht 5, groep 2 met 6, groep 3 met 7 en groep vier met 8. Na 5 minuten schuiven de groepen door naar de volgende opdracht, tot alle groepen elke opdracht hebben gemaakt. Lesafsluiting Doel: De leerlingen kunnen: in eigen woorden omschrijven dat als er gerecycleerd wordt, er een kringloop ontstaat waardoor er minder afval wordt geproduceerd en ook minder energie wordtverspild. Werkvorm en/of organisatie: groepswerk Materiaal: werkbundel opdracht 9 Tijd: 5 minuten De leerlingen maken nu in groep opdracht 9 van de werkbundel. De leerkracht haalt de werkbundels op en verbetert ze tegen de volgende les. Laat de leerlingen de belangrijkste bevindingen van de les verwoorden. 5

6 Opdracht 1: Oorsprong PET AARDOLIE Chemische processen + Polycondensatiereactie Opdracht 2: Gebruik PET Noteer 2 voorbeelden waarvoor PET wordtgebruikt: Opdracht 3: Bestemming PET Als zwerfvuil: ooafbreektijd: 6

7 oobij verbranding zwerfvuil: Als recyclage: De plastic flessen worden Deze worden gebruikt om: Opdracht 4: Bordschema PET Neem nu het bordschema hieronder over: 7

8 Opdracht 5: Oorsprong PS(polystyreen) Zoek op het internet de oorsprong van de grondstoffen van PS en hoe PS wordt gemaakt (gebruik als zoektermen: polystyrene, synthese van polystyreen,..) om onderstaan schema te kunnen invullen. + 8

9 Opdracht 6: Synthese van PS (polystyreen) Benodigdheden: oo3 ml styreen oobenzoylperoxide ooreageerbuis oopipet oospatel oobunsenbrander oozuurkast Uitvoering: 1. Breng 3 ml styreen in een reageerbuis m.b.v. een pipet. 2. Voeg hieraan een mespuntje benzoylperoxide toe m.b.v. een spatel. 3. Doe deze stap in een zuurkast! Verhit de inhoud van de reageerbuis en laat zachtjes koken. 4. Wat neem je waar in verband met de viscositeit van de inhoud? 5. Er ontstaat nu polystyreen. Opdracht 7: Gebruik PS (polystyreen) Zoek op het internet waarvoor PS wordt gebruikt. Noteer dit hieronder. 9

10 Opdracht 8: Bestemming PS Zoek op het internet de bestemming vanps: Als zwerfvuil: ooafbreektijd: oobij verbranding zwerfvuil: Als recyclage: Opdracht 9: Bordschema PS (polystyreen) Maak een gelijkaardig schema als in opdracht 4 voor PS hieronder: 10

11 Opdracht 5: Oorsprong PS(polystyreen) Zoek op het internet de oorsprong van de grondstoffen van PS en hoe PS wordt gemaakt (gebruik als zoektermen: polystyrene, synthese van polystyreen,..) om onderstaan schema te kunnen invullen. AARDOLIE Chemische processen Styreen + Additie Polytyreen 11

12 Opdracht 6: Synthese van PS (polystyreen) Benodigdheden: oo3 ml styreen oobenzoylperoxide ooreageerbuis oopipet oospatel oobunsenbrander oozuurkast Uitvoering: 1. Breng 3 ml styreen in een reageerbuis m.b.v. een pipet. 2. Voeg hieraan een mespuntje benzoylperoxide toe m.b.v. een spatel. 3. Doe deze stap in een zuurkast! Verhit de inhoud van de reageerbuis en laat zachtjes koken. 4. Wat neem je waar in verband met de viscositeit van de inhoud? 5. Er ontstaat nu polystyreen. Opdracht 7: Gebruik PS (polystyreen) Zoek op het internet waarvoor PS wordt gebruikt. Noteer dit hieronder. PS wordt gebruikt als verpakkingsmateriaal om voorwerpen te beschermen, als bekers en schaaltjes voor voedsel, als speelgoed, in plastic messen en vorken, in koffiebekers, in frietpakjes, in saladeverpakkingen, in TV- en computerkasten, in cassettes, Voor isolatiemateriaal van gebouwen worden voornamelijk twee vormen PS gebruikt: EPS en XPS. EPS is geëxpandeerd PS en is beter bekend als piepschuim (isomo ), XPS is geëxtrudeerd PS (voornamelijk blauwe platen). Opdracht 8: Bestemming PS Zoek op het internet de bestemming vanps: Als zwerfvuil: ooafbreektijd: het duurt honderden jaren voordat PS uit elkaar valt in kleine deeltjes. Plastic, waaronder dus ook PS, vergaat nooit volledig. oobij verbranding zwerfvuil: vrijstelling energie, CO 2 en H 2 O Als recyclage: De meeste PS-producten worden niet apart ingezameld. Toch is recyclage in principe mogelijk. EPS (piepschuim) wordt op containerparken vaak afzonderlijk ingezameld en kan in zijn oorspronkelijke vorm (meestal isolatieplaten) goed worden hergebruikt of toegevoegd aan nieuwe EPS-platen. EPS kan ook gebruikt worden om andere materialen zoals tuinbanken, kledinghangers, bloempotten, van te maken. 12