Dienstag - 2. April 2019

„Jugend forscht“: Chemie

Güllepellets - der Energieträger der Zukunft?!

v.l.: Erik Hofmann, Julian Jacobs, Patrick Pütz - Clara-Fey-Gymnasium, Schleiden
In Deutschland werden jährlich 160 Millionen Tonnen Gülle produziert. Dies bedeutet in bestimmten Regionen eine hohe Nitratbelastung im Boden. Ein Teil wird aus den Niederlanden, Belgien und Niedersachsen zum Beispiel nach Berlin oder in die Region Brandenburg gefahren und dort ausgetragen. Dies wiederum bedeutet eine hohe Umweltbelastung durch die Gülletransporte.
In unserem letzten Projekt versuchten wir Lösungen für dieses Problem zu finden. Dazu separierten wir die Gülle in feste und flüssige Bestandteile. Aus den festen Bestandteilen pressten wir unsere Güllle-Pellets. Im Anschluss analysierten wir mit Hilfe der RWTH Aachen unsere Pellets. Dabei untersuchten wir die Pellets bezüglich des Heizwert, dem Ascheschmelzverhalten, dem Chlorgehalt und der Flüchtigen Gase. Dadurch zeigte sich, ob unsere Pellets zur industriellen Energiegewinnung geeignet sind.


Herstellung und Charakterisierung von Nanogold mit Hilfe verschiedener Liganden

Alexander Teubert - Marienschule der Ursulinen, Bielefeld
Meine Jugend forscht Arbeit handelt von kleinsten Partikeln aus elementarem Gold, dem sogenannten Nanogold.
Mein Ziel war es, unter anderem mit Hilfe der Turkevich-Methode, welche 1951 von John Turkevich, Peter Cooper Stevenson und James Hillier publiziert wurde, Nanogold unter schulischen Voraussetzungen mit Hilfe verschiedener Liganden herzustellen und zu charakterisieren. Einen besonderen Schwerpunkt legte ich auf die Bestimmung der Partikelgröße und der Veränderung dieser bei der Nutzung von unterschiedlichen Liganden für meine Nanogoldlösung.
In Anlehnung an mein früheres Jugend forscht Projekt mit Jakob Middelberg (Nanosilber als Lichtstreuer), forsche ich außerdem noch an den Licht streuenden Eigenschaften des Nanogoldes und deren mögliche Anwendung als durchsichtige Projektionsfläche.


Strom aus Salz? Die Nutzung der Lösungskälte von Salzen zur umweltfreundlichen Energieerzeugung

Jona Kriese - Gymnasium Waldstraße, Hattingen
Die komplizierte Frage zu einer Methode zur umweltfreundlichen Energieerzeugung stellt sich mir schon lange. Aber geht es nicht auch viel einfacher? Kann man die bisher ungenutzten Potentiale von Salzen besser ausschöpfen?

Beim Lösen von Salzen in Wasser wird Wärmenergie freigesetzt oder aus der Umgebung aufgenommen. Dies macht sich in Form einer Temperaturänderung bemerkbar, welche ich zur Stromproduktion nutzen möchte.

Hierfür habe ich verschiedene Salze bezüglich ihrer Lösungskälte in Wasser untersucht und ein Modell gebaut, um die Praxistauglichkeit des Verfahrens zu testen. Das Modell besteht aus zwei getrennten Behältern, die durch ein Peltier-Element mit aufgesetztem Kühlkörper verbunden sind. In einem Behälter befindet sich Salz und in dem anderen Wasser. Wird nun zusätzlich Wasser in das Behältnis mit Salz gegeben, so löst sich dieses unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung und erzeugt somit eine Temperaturdifferenz zum anderen Wasserbehälter.

Das eingebaute Peltier-Element wandelt dann die entstandene Temperaturdifferenz in elektrischen Strom um. Nachdem sich das Salz vollständig gelöst hat, wird die Lösung an der Luft stehengelassen, damit das Wasser verdunsten und das Salz auskristallisieren kann.

Dadurch lässt sich das Verfahren beliebig oft nur unter Zugabe von Wasser wiederholen und kann somit als Möglichkeit zur umweltfreundlichen Energieerzeugung genutzt werden.


Kunststoff aus Lignin - wie ein Abfallprodukt ökologisch sinnvoll genutzt wird

v.l.: Julian Juergen, Zamzam Mohumed - Robert-Schuman-Europaschule, Willich
Holz besteht zu 30% aus Lignin und bei der Papierproduktion fällt dieses Lignin als Nebenprodukt an und wird meistens nur verbrannt. Wir wollten das Lignin sinnvoller nutzen und daraus einen Kunststoff herstellen, der als nachwachsender Stoff erdölbasierte Kunststoffe ersetzen könnte.
Daher haben wir das Holz aufgetrennt und dabei Lignocellulose gewonnen, die ein Ausgangsstoff für die Lignin-Gewinnung über das Organosolv-Verfahren ist. Über weitere Reaktionen erhält man Lignin-Bruchstücke, aus denen ein Polyurethan-Kunststoff hergestellt wird. Das Organosolv-Verfahren haben wir ausgewählt, da die herkömmlichen Aufschlussverfahren mit Sulfit oder Sulfat ein Lignin entstehen lassen, das aufgrund des hohen Schwefelgehaltes nicht gut weiterverwertbar ist.
'Je mehr ihr nehmt Lignin, desto mehr Erdöl habt ihr für die Medizin'


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