Phosphors kredsløbet i et globalt perspektiv

Formålet med forløbet er at give eleverne indsigt i phosphors kredsløb fra udvinding i miner over anvendelse i gødning til genindvinding fra spildevand. Forløbet indeholder en teoretisk del, som tager udgangspunkt i artikler samt en eksperimentel del, der giver mulighed for at dele af kernestoffet gennemgås. Hermed inddrages flere faglige mål og områder indenfor kernestoffet på kemi B-niveau, med mulighed for at udvide til A-niveau. Fældningsreaktioner, ligevægte, syre og base samt spektrofotometri berøres i forløbet. Således giver forløbet elever en øget indsigt i, hvordan kernestoffet på B-niveau kan anvendes i konkrete teknologiske, samfundsrelevante og globale problemstillinger.   

Planlægning og overvejelser

Forløbet henvender sig til kemi B-niveau. Eleverne skal forud for forløbet at have gennemgået fældningsreaktioner, ligevægte, syre og base kemi og spektrofotometri. Dette betyder, at relativt store dele af kemi B pensum skal være gennemgået inden forløbet. Det er således mest oplagt, at forløbet er et af de sidste forløb på kemi B-niveau. Alternativt kan forløbet udvides ved at et eller flere af emnerne inkluderes. Eksempelvis kan spektrofotometri gennemgås som en del af forløbet

Der er flere andre muligheder for at udvide projektet (Bilag 1).  Ligeledes er muligt at udvide og anvende forløbet på kemi A-niveau ved at gå mere dybden med emner såsom ligevægte herunder beregning på ligevægte, syre og base f.eks. Bjerrumdiagrammer. Eller ved at inkludere andre emner som biokemi hvor opbygning og betydning af forskellige biokemiske stoffer kan inkluderes herunder DNA, RNA, ATP og phosphorlipider. Forløbet kan ligeledes udvides til et tværfagligt forløb, hvor kemi indgår i samarbejde med andre fag som samfundsfag, naturgeografi, geovidenskab, biologi, bioteknologi eller teknologi.

Forløbet har som udgangspunkt en varighed af 10 lektioner (af 45 minutter) men omfanget af forløbet kan tilpasses. Til forløbet er der udviklet en række arbejdsspørgsmål, som kan findes i bilag 2. Ideen med arbejdsspørgsmålene er, at eleverne besvarer spørgsmålene individuelt eller i grupper hvorefter de kan gennemgås i klassen. Arbejdsspørgsmålene er inddelt i tre opgaver A, B og C.  Herunder er vist i forslag til en tidsplan der kan anvendes til forløbet. De angivne arbejdsformer er forslag og kan selvfølgelig tilpasses afhængigt af holdet og den tid, der er til rådighed.

Forløbet indeholder tre forsøg til bestemmelse af phosphatindholdet i vandprøver, herunder spildevand, i opløsninger af faste gødninger og i ekstrakter af jordprøver (bilag 3). Man kan inddele holdet i grupper, der arbejder med hvert sit aspekt.  I alle tre forsøg indgår en spektrofotometrisk bestemmelse af phosphatindholdet i en vandig opløsning, hvor en standardkurve konstrueres og anvendes. Man kan naturligvis også blot vælge en del af de forsøg, som er foreslået.

Der gives her forslag/inspiration til mulige evalueringer af forløbet afhængigt af hvad tiden tillader.

Hvis man ikke ønsker at bruge flere fælles lektioner på forløbet, kan grupperne aflevere en klassisk rapport, som kommenteres af lærer eller af elever.

Hvis der er mulighed for at afsætte lidt mere tid, kan man bruge en lektion til postersession, hvor eleverne i grupper på 3-4 personer en poster/planche. Man kan stille specifikke krav til posterens indhold eksempelvis, at den skal have et globalt perspektiv, skal inddrage eksperimentelt arbejde, skal indeholde “nyt” kernestof eller hvad man nu måtte ønske.

Hvis forløbet laves med en klasse, kan man alliere sig med dansk eller engelsklæreren, så evalueringen kan være en populærvidenskabelig artikel.

Forløbets opbygning

1.+ 2. Lektion: Formålet med lektionerne er at give eleverne en introduktion til phosphors kemiske egenskaber. Eleverne arbejder med opgave A fra arbejdsspørgsmålene. Opgave A er tænkt som en introduktion til phosphors kemiske egenskaber. Desuden giver spørgsmålene mulighed for at snak om redoxreaktioner samt opløselighed. Der er som udgangspunkt ikke nogen lektie til lektionerne, men dette kan læren selvfølgelig vælge. Ligeledes kan antallet af spørgsmål justeres.

2. + 3. Lektion: Formålet med lektionerne er at give eleverne en forståelse for phosphors kredsløb i et globalt perspektiv. Eleverne skal læse en artikel om ”Den globale phosphor udfordring (Reitzel, Qu, Christensen, Nielsen & Nielsen 2019). Artiklen kan eventuelt læses som lektie til lektionerne. Eleverne arbejder med opgave B i arbejdsspøgsmålene og efterfølge kan arbejdsspørgsmålene gennemgås. Emnet kan naturligvis også gennemgås på andre måde f.eks. ved et læreroplæg.

4. + 5. Lektion: Formålet med lektionerne er at give eleverne en forståelse hvorledes phosphor kan genanvendes ud fra et kemisk perspektiv. Eleverne skal læse artikel ”Genindvinding af phosphat fra spildevand” (Christisen, Qu, Nielsen, Jensen & Reizel 2019) og efterfølgende arbejde med opgave C fra arbejdsspørgsmålene. Hvorefter arbejdes spørgsmålene kan gennemgås i klassen.

6. +7. Lektion: Formålet er at udføre et forsøg hvor phosphor indholdet i vandprøver, jord eller faste gødninger måles i vha. spektrofotometri.  Hvis forsøget skal nås på to lektioner (90 min) skal der på forhånd være fremstillet opløsninger. Desuden skal jordprøverne og opløsninger af de faste gødninger være fremstillet. Man kan dog også vælge kun at måle på vandprøver (spildevand etc.). Der henvises til bilag 2, hvor man kan finde de 3 vejledninger til forsøg der kan udføres som en del af forløbet.

8.+ 9.  Lektion: Formål at lave databehandling og afslutte forløbet.  Se forslag til evaluering ovenfor.

Kreditering

Sheela Kirpekar lektor ved KVUC og Ditte Green-Petersen lektor ved Unord.

Tak til Stjernholm A/S for levering af PhosphoCare (Struvit)