9. – 9. Schuljahr

Stefanie Herzog, Frank Lüthjohann und Ilka Parchmann

Wertstoffe aus Müll

Re-Funktionalisierung von erwünschten Eigenschaften

Kann man aus Müll wieder wertvolle Werkstoffe („Wertstoffe) gewinnen? Dieser spannenden Frage widmete sich ein 9. Klasse-Wahlpflichtkurs einer Kieler Gemeinschaftsschule, der im Rahmen des Interreg-Projekts PANaMa (Perspektiven am Arbeitsmarkt mit Naturwissenschaften und Mathematik) [1] mit der Müllverbrennungsanlage Kiel [2] kooperierte. Im Projekt wurden Angebote zur Berufsorientierung für verschiedene MINT-Bereiche in grundlegende Themen des regulären Fachunterrichts integriert (Abb.1 ). Dabei ging es nicht nur um eine berufsbezogene Kontextualisierung fachlicher Unterrichtsinhalte, sondern auch um eine reflektierte Auseinandersetzung der Lernenden mit Berufen, die einen Bezug zum mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht aufweisen. Über einen direkten Kontakt zu regionalen Unternehmen und konkrete Aufgaben zum Kennenlernen der dortigen Arbeitstätigkeiten haben Schülerinnen und Schüler eine eigene Ausstellung für Mitschülerinnen und Mitschüler sowie deren Eltern erstellt [10].
Das Thema Müll ist dafür auf den ersten Blick nicht gerade motivierend verbunden mit der einleitenden Frage kann aber eine interessante Aufgabenstellung daraus erwachsen. Die Beantwortung der Ausgangsfrage ist nur möglich, wenn die Grundlagen von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen verstanden und erfolgreich für die Umsetzung chemisch-physikalischer Recyclingprozesse angewendet werden können. Dies erarbeiten Schülerinnen und Schülern für Werkstoffe wie Metalle oder Kunststoffe, von denen sie wissen, dass sie gesondert gesammelt und aufbereitet werden (u.a. [3, 4]). Dieses „Re-Funktionalisieren ist jedoch von Metall zu Metall und von Kunststoff zu Kunststoff unterschiedlich; ferner hängt die Frage eines möglichen Recyclings davon ab, ob die zu nutzenden Werkstoffe rein oder als Verbundstoffe vorliegen.
Weniger offensichtlich ist für Schülerinnen und Schüler die Nutzbarmachung von Abgasen. Der Prozess der Rauchgasentschwefelung und anschließenden Nutzung von Gips war ein bedeutsames Thema des Chemieunterrichts in den 80er-/90er-Jahren des letzten Jahrhunderts, ausgelöst von den Berichten über Sauren Regen und Waldsterben. Rauchgasreinigungsprozesse sind in Deutschland und Europa heute selbstverständlich, so dass Schwefeldioxid-Emissionen zwischen 1990 und 2015 um 93,6% zurückgegangen sind [5]. Da somit auch Saurer Regen kein aktuelles umweltproblematisches Thema mehr ist, werden gerade diese Rauchgasreinigungsprozesse vermutlich weniger als wertvolle Errungenschaft chemischer Entwicklungen gesehen. Die nachfolgende Unterrichtseinheit greift daher genau diese Frage nach der „Re-Funktionalisierung gasförmigen Schwefeldioxids auf.
Energie und nutzbare Stoffe aus Müll?
Im Umfang von 4x4 Doppelstunden hat sich der Kurs mit dem Thema Energie im allgemeinen und der Müllverbrennungsanlage im Besonderen beschäftigt, zu beiden Aspekten recherchiert und die MVK zur Informationssammlung besichtigt.
An einen allgemeinen Einstieg über MINT-Berufe und Passung verschiedener Berufe zu den eigenen Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler schloss sich die Vorbereitung des Unternehmensbesuchs an, um dann später mit diesem Grundwissen die Müllverbrennungsanlage Kiel zielorientierter erkunden zu können. Die Schülerinnen und Schüler erhielten mithilfe von Schaubildern einen Überblick, wie eine Müllverbrennungsanlage funktioniert, welche Produkte dort entstehen und wie es gelingt, aus Müll nutzbare Energie zu erzeugen.
Insbesondere die folgende Aussage eignete sich als Ausgangspunkt für viele Forschungsfragen, die im Unterricht geklärt werden können: „Die MVK verarbeitet Restabfälle, liefert Strom, Fernwärme und produziert Wertstoffe, die sich industriell vermarkten lassen. Dabei werden die Schadstoffe in den Abfällen zerstört, separiert, umgewandelt oder immobilisiert. Feste, flüssige und...

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