RGP Maisenbacher Unterrichtsprojekt Methan 8. Station

RGP Maisenbacher
Unterrichtsprojekt Methan
8. Station – Herstellung von Methan durch Fermentation (Vergärung)
Grundlagen:
Biogas, dessen wichtigster Energieträger Methan ist, lässt sich aus vielen organischen Materialien
durch Vergärung herstellen, z.B. aus landwirtschaftlichen Rückständen (Gülle) sowie industriellen
und kommunalen Abfällen. Im Gegensatz zum aeroben Abbau von Biomasse wirken bei der
anaeroben Biogasentstehung verschiedene Mikroorganismen zusammen. Zunächst werden
durch Bakterienenzyme Fette, Proteine, Kohlenhydrate hydrolytisch gespalten. Dabei entstehen
langkettige Aminosäuren, Monosaccharide, Fettsäuren, Glycerin und Schwefelwasserstoff. Durch
säurebildende Bakterien werden daraus dann Essigsäure, Ketone, Aldehyde, Alkohole,
Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Wasser gebildet. Durch Methan bildende Bakterien werden
einige dieser Verbindungen zu Methan, Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut.
Tipps:
Die Geschwindigkeit der Produktion von Biogas und der Methangehalt hängt von der eingesetzten
Biomasse ab. Es sollte darauf geachtet werden, dass Kohlenstoff- und Stickstoffquellen und
einige mineralische Stoffe in geeigneten Mengen vorliegen.
Die bei der Biogasproduktion aktiven Bakterien gehören zu der Gruppe der mesophilen
Mikroorganismen, d.h. die optimale Temperatur für ihre Aktivität liegt zwischen 30 und 50°C.
Regelmäßiges Durchmischen des Gäransatzes begünstigt die Biogasproduktion.
Chemikalien:
50 – 100ml Schlamm aus einem Teich (z.B. Schulteich)
Geräte:
großes Becherglas (ein Liter), Messer, Literflasche,
Trichter, Luftballon
Versuchsansatz und Aufbau:
20g organisches Material (z.B. Küchenabfälle, die beim Putzen von
Gemüse und Salaten anfallen (Kartoffelschalen, gelbe Rüben, Blattsalate
) werden zerkleinert und in ein großes Becherglas gegeben. Dazu gibt man
kleine Kartoffel, ein Viertel eines Fleischbrühwürfels und 50 – 100mL
Teichschlamm und vermischt das ganze. Dann füllt man mit ca. 40°C
warmem Wasser auf etwa einen Liter auf und gibt das Gemisch in die
Literflasche. Dann wird die Flasche luftdicht mit einem Ballon verschlossen
an einen warmen Platz gestellt.
etc.
eine
und
Aufgabe:
Führe nach der Versuchsvorschrift einen Ansatz zur Biogasherstellung durch.
Zur Auswertung:
Erstelle ein Verlaufsschema wie aus organischen Nährstoffen Biogas entsteht. Berücksichtige
dabei welche Gruppen organischer Stoffe bei den verschiedenen Stufen entstehen.
Notiere die oben genannten organischen Stoffgruppen. Gib jeweils die funktionellen Gruppen
dieser Stoffklassen in Strukturschreibweise an (mit bindenden und nicht bindenden
Elektronenpaaren).
War aus Zeitgründen nicht möglich. Ansätze mit nicht gekochten Gemüsen, Salaten usw. dauern
nach Auskunft des LSZU u.U. sehr lange (14 Tage und länger!).