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CO2MUCH - Denke global, handle lokal

CO2Much

Überblick

Sekundarstufe

Physik, Informatik, Chemie, Technik

Treibhauseffekt, Nachhaltigkeit , Klimawissenschaften

Deutsch

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Schlüsselwörter: Kohlenstoffdioxid, Treibhauseffekt, Mikrocontroller, Verbrennung, chemisches Gleichgewicht, Wasserstoff
Disziplinen: Physik, Chemie, Naturwissenschaften und Technik
Altersstufe: 13-16 Jahre
Zeitrahmen: 12 bis 15 Unterrichtsstunden
Partner: Benachbarte Schulen, Gemeinde

SDG 14 SDG 13 SDG 7

Weiter zu:
Die Quellen von CO2
CO2, Treibhauseffekt und Temperatur
Die Versauerung der Ozeane
Die Lösung des Problems

Zusammenfassung

Diese Aktivitäten sollen das Bewusstsein der Schüler*innen für den Klimawandel und die Versauerung der Ozeane schärfen. Die Schüler*innen finden heraus, wie Wissenschaftler*innen das Paläoklima entschlüsseln und untersuchen, wie Kohlenstoffdioxid bei Verbrennungsprozessen entsteht und wie dieses Treibhausgas nicht nur die Lufttemperatur, sondern auch das Leben von Meeresorganismen beeinflusst.

Anhand von Videos, interaktiven Materialien, Programmier- und Laboraktivitäten erforschen die Schüler*innen die Rolle menschlichen Handelns bei steigenden Kohlenstoffdioxidwerten und deren Auswirkungen auf die Erdtemperatur, die Versauerung der Ozeane und die biologische Vielfalt der Meere. Sie untersuchen die Verbrennung fossiler Brennstoffe, den Treibhauseffekt, die Versauerung und beschäftigen sich mit Wasserstoff-Brennstoffzellen als eine der globalen Lösungen. Zudem werden sie ermutigt, auf lokaler Ebene zu handeln, indem sie sich für Veränderungen in ihrem Umfeld einsetzen.

Das Gas Kohlenstoffdioxid bewirkt einen Treibhauseffekt, der für das Leben unerlässlich ist. Dieses Gas macht keinen großen Anteil an der uns umgebenden Luft aus, aber es ist wichtig, seine Freisetzung in die Atmosphäre zu kontrollieren, da ein Übermaß davon großen Schaden anrichten kann. Der Treibhauseffekt verhindert zwar, dass die Erde zu viel Infrarotstrahlung verliert und die Temperatur nachts drastisch sinkt, aber ein zu starker Treibhauseffekt führt zu einem zu hohen Temperaturanstieg, wodurch Gletscher schmelzen und der Wasserspiegel in den Ozeanen ansteigt. Außerdem wird Kohlenstoffdioxid von den Ozeanen aufgenommen, die dadurch versauern, was wiederum schädliche Folgen für die Artenvielfalt der Meere hat.

Wie in Artikel 12 des Pariser Abkommens festgelegt, muss die Bildung für nachhaltige Entwicklung eine zentrale Rolle in unseren Bildungssystemen spielen. Diese Lerneinheit befasst sich mit den anthropogenen Ursachen des Kohlenstoffdioxidanstiegs und seinen Folgen für die globale Erwärmung und die Ozeane. Es besteht die Notwendigkeit, saubere Energieressourcen wie z. B. Brennstoffzellen zu erforschen, um die Kohlenstoffdioxidemissionen zu senken. Denken Sie global und handeln Sie lokal, indem Sie mit Ihren Schüler*innen Ideen sammeln, wie sie die Umweltbelastungen an Ihrer Schule und in Ihrer Umgebung reduzieren können.

Einführung in das Thema mit einem Quiz

Die Lerneinheit beginnt mit einem Quiz, in dem die ersten Vorstellungen und Kenntnisse der Schüler*innen abgefragt werden. Der Fragebogen konzentriert sich auf die wichtigsten Konzepte, die in dieser Lerneinheit behandelt werden, insbesondere auf die Ursachen und Folgen des Klimawandels.

Für die Befragung der Schüler*innen stehen eine Reihe von Online-Tools zur Verfügung. Der Fragebogen wird als Word und als PDF-Datei sowie als H5P-Aktivität bereitgestellt.

Die Quellen von CO2

In dieser Aktivität untersuchen die Schüler*innen die Entstehung von Kohlenstoffdioxid durch menschliche Aktivitäten im Zusammenhang mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Die Erforschung der Nutzung von Kohlenstoffressourcen im Laufe der Menschheitsgeschichte bringt die Schüler*innen dazu, die Verbrennung von Kohlenstoff und Methan zu untersuchen. Sie führen die chemischen Verbrennungsrekationen durch und erstellenReaktionsgleichungen. Die Schüler*innen programmieren Sensoren, um Wasser und Kohlenstoffdioxid als Reaktionsprodukte der Verbrennung zu erkennen.

CO2, Treibhauseffekt und Temperatur

In diesem Teil werden zwei Themen behandelt, der Treibhauseffekt und Eiskernanalyse. Schüler*innen können im Experiment zeigen, dass der Treibhauseffekt durch Kohlenstoffdioxid verursacht wird. Zusätlich setzen sie sich damit auseinander, wie Wissenschaftler*innen das Klima vergangener Zeiten erforschen.

Treibhauseffekt

Ziel dieses Experiments ist es, zu beweisen, dass der Treibhauseffekt durch Kohlenstoffdioxid verursacht wird.

Die Schüler*innen messen die CO2-Konzentration und Temperatur in einem Glas mit Wasser (Glas 1) und die gleichen Werte in einem anderen Glas (Glas 2) mit dem gleichen Wasservolumen, in dem die Schüler*innen zusätzliches CO2 durch eine chemische Reaktion erzeugen; dies könnte durch die Zugabe von zwei Esslöffeln eines Brausepulvers geschehen. Die Schüler*innen können Kohlenstoffdioxid in Glas 1 nur zu Beginn des Experiments messen, daher wird nur ein CO2 - Sensor benötigt. Eine Lampe wird verwendet, um die Sonne zu simulieren und beide Flüssigkeiten zu erwärmen, wobei darauf zu achten ist, dass der Abstand zwischen der Lampe und beiden Gläsern gleich ist. Die Gläser können schwarz sein, um die thermische Energieabsorption zu erhöhen und zu modellieren.

Die Schüler*innen programmieren einen Mikrocontroller zur Aufzeichnung der Zeit, der Temperatur und der CO2-Konzentration in ppm. Dann vergleichen sie die Daten aus beiden Gläsern und ziehen Schlussfolgerungen über die Beziehung zwischen der Kohlenstoffdioxidmenge und dem Temperaturanstieg.

Eiskernanalysen

Die Schüler*innen lesen Texte darüber, wie Wissenschaftler*innen etwas über das Klima früher herausgefunden haben. Sie analysieren Vostok-Kurven und stellen den Zusammenhang zwischen Temperaturanstieg und Kohlenstoffdioxidkonzentration her. Sie vergleichen die Auswirkungen menschlichen Handelns mit anderen Phänomenen.

Bild des Experiments
© Science on Stage
Bild des Experiments
© Science on Stage

Die Versauerung der Ozeane

In dieser Einheit untersuchen die Schüler*innen anhand von Laboraktivitäten die Auswirkungen von CO2 auf die Versauerung der Ozeane und die daraus resultierende Bedrohung der Artenvielfalt.

Dieser Teil besteht aus den folgenden Laboraktivitäten zur Meeresversauerung

  1. Die Schüler*innen messen den pH-Wert von Meerwasserproben.
  2. In einer anderen Laboraktivität entdecken Schüler*innen, wie Kohlenstoffdioxid den pH-Wert des Wassers beeinflusst.
  3. Anschließend untersuchen sie den Massenverlust von Muschelschalen in einer mehr oder weniger sauren Umgebung.
  4. In einem anderen Experiment verwenden die Schüler*innen eine Pufferlösung, um das pH-Problem zu lösen.

Diese Aktivität kann auf verschiedenen Lernniveaus und mit verschiedenen Arten der pH-Wert-Messung durchgeführt werden.

Die Lösung des Problems

Schüler*innen beschäftigen sich mit den Vorteilen von Wasserstoff-Brenstoffzellen und verwenden diese um Strom zu erzeugen.

Wasserstoff-Brennstoffzellen haben den Vorteil, dass sie kein Kohlenstoffdioxid erzeugen. Sie erzeugen elektrische Energie, Wärme und Wasser aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff. Sauerstoff ist in der Atmosphäre reichlich vorhanden, während Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist. Allerdings kommt Wasserstoff auf der Erde nicht in seiner elementaren Form vor. Er muss daher künstlich hergestellt werden, bevor er als Brennstoff verwendet werden kann. Die Schüler*innen befassen sich mit den Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und mit der Funktionsweise einer Brennstoffzelle. Sie untersuchen Wasser als Ausgangsmaterial für Wasserstoff-Brennstoffzellen als Elektrolyseur zur Herstellung von Wasserstoff mit Solarzellen. Anschließend verwenden sie die Wasserstoffbrennstoffzelle zur Stromerzeugung. Sie bestimmen die Energieeffizienz, indem sie die Energie berechnen, die der Zelle während der Elektrolyse zugeführt wird, und die Energie, die die Zelle liefert, während der Motor läuft.

Zusammenarbeit und Verbreitung der Ergebnisse

Die Schüler*innen können ihren CO2-Fußabdruck online berechnen und ihn mit Schüler*innen aus verschiedenen Schulen in unterschiedlichen europäischen Ländern vergleichen.

Sie können den pH-Wert des Meeres in ihren Ländern messen und sich über ihre Ergebnisse austauschen. Ebenso ist es möglich, die Auswirkungen der Versauerung mit verschiedene Tierschalen in verschiedenen Schulen zu testen.

Die Verbreitung der Ergebnisse des Projektes kann z.B. über eine Ausstellung oder bei einem Tag der offenen Tür organisiert werden. Diese Präsentation könnte auch in einem digitalen Format auf der Schulhomepage veröffentlicht werden.

Abschluss und Ausblick

Dieses Projekt sensibilisiert die Schüler*innen für die Ursachen des Klimawandels und seine Folgen für die biologische Vielfalt. Sie werden sich der Rolle und dem Einfluss des menschlichen Handelns bewusst und erkennen, dass Lösungen existieren.

Autor*innen von CO2MUCH - Die Lösung des Problems: Elena Poncela Blanco (ES), Philippe Mancini (FR)

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