Oppdag Bioplast

Hensikt

Hensikten med øvelsen er at elevene skal oppdage at man kan lage plast med naturlige biomolekyler. Stivelse som finnes i planter er lange molekyler som kan bindes sammen slik at det dannes en plast som kan brytes ned i naturen dersom du blander det med vann, eddik og pen plastmykner. Ulike typer stivelse kan danne plast med ulike egenskaper, og elevene kan i dette forsøket teste ut noen ulike typer stivelse for å lage bioplast. I tillegg skal elevene øve på å følge en prosedyre, de kan teste ulike egenskaper ved plasten de lager og de må gjøre nøye observasjoner.

Ferdigheter

Ferdighetene som øves spesielt i denne øvelsen: beskrive, observere, oppdage, stille spørsmål,

I denne øvelsen kan elevene oppdage nye bruksområder for matvarer vi har på kjøkkenet. Elevene kan lage bioplast med ulike ingredienser og blandingsforhold, endre på noen av ingrediensene og undersøke effekten av endringene. Elevene kan derfor også bli kjent med et viktig vitenskapelig prinsipp som fremhever viktigheten av å endre kun en faktor (variabel) om gangen, for å kunne se hvilken effekt denne endringen har på resultatet. Dersom vi ønsker å se effekten av flere ulike faktorer, må vi sette opp flere eksperimenter. Øvelsen inviterer også til å øve naturvitenskapelige praksiser og tenkemåter slik som å formulere spørsmål om hvilke andre vanlige matvarer som kan brukes i bioplast, og planlegge undersøkelser av dette. Elevene kan også prøve å lage forklaringer på hvorfor ulike plastttyper har ulike egenskaper og til å finne ulike kilder som kan gi dem mer informasjon om bioplast.

Slik gjør du

1. Bruk brikkene: Observere, beskrive, oppdage og stille spørsmål og planlegg gjennomføringen sammen med elevene. Snakk om hva ordene på de ulike brikkene betyr og hva vi legger i dem.
2. Be elevene snakke om hva plast er, hva det er laget av, hvilke miljøutfordringer som er forbundet med bruk av plast. De kan skrive dette ned i notatboka si. De kan også snakke om hva man kan gjøre for å redusere problemet med plastavfall i verden og notere dette ned. Har de noen spørsmål om plast? Skriv dette også ned i notatboka.
3. Elevene kan lage plast på denne måten:
   • La elevene overføre 10 mL vann i et (beger)glass som tåler oppvarming på varmeplate
   • Tilsett 1 mL 7% eddiksyre til vannet
   • Elevene tilsetter så 1,5 g stivelse (maizena, potetmel eller tapioka stivelse, la elevene velge)
   • Deretter tilsetter de 1,0 g glyserol ELLER 1,0 g sitronsyre som plastmykner (elevene kan velge)
   • Dersom elevene ønsker, kan de tilsette 3-5 dråper konditorfarge for å få en farget plast.
   • Løsningen skal så varmes på varmeplate mens de rører hele tiden. Løsningen skal varmes opp til den tykner, og skal koke ved lav varme i 3-5 minutter.
   • Til slutt har elevene plasten over på en liten petriskål i plast, aluminiumsfolie, isbitform eller liknende.
   • Plastblandingen skal stå i 1-3 dager for å tørke
   • Elevene noterer hva de observerer underveis i forsøket, hvilke ingredienser de har brukt og beskriver egenskapene til plasten man har fått. De skriver inn i tabellen.
4. Elevene gjentar så prosedyren i punkt 2 for å lage plast med de andre typene stivelse/plastmykner. Det er fint om elevene, eller i alle fall klassen som helhet, lager minst 3 ulike varianter av bioplast slik at de kan sammenlikne egenskapene til plasten
5. Bruk de sekskantede brikkene som representerer de ulike ferdighetene til å diskutere i grupper hvilke ferdigheter de har øvd på i denne øvelsen og til å illustrere hva de har gjort. Snakk om på hvilke måter elevene har arbeidet med naturvitenskapelig praksiser og tenkemåter i denne øvelsen.

Forslag til etterarbeid

Hva kan elevene si om egenskapene til plasten de har laget? Er den hard, myk, klissete, sprø, gjennomsiktig, vannløselig, leder den strøm etc. Prøv å få så mange observasjoner og beskrivelser som mulig?Hvilken plast ble hardest/mykest? Kan de teste flere egenskaper ved plasten de har laget? Hvilken plast (av de klassen har laget) er lettest å forme? Kan vi finne ut hvorfor det er slik? Hva skjedde med blandingen underveis? Hvorfor ble det slik? Har vi laget termoplast eller herdeplast (se faglig forklaring)? Hvilke fordeler og ulemper kan det ha å erstatte tradisjonell fossilbasert plast med bioplast? Hvilke etiske vurderinger må man gjøre når man lager bioplast av matvarer? Hva tenker elevene om dette forsøket? Hvilke feilkilder finnes i forsøket? Hvilke forslag til nye undersøkelser om bioplast har elevene? Hva finner elevene ut når de søker mer informasjon om bioplast?

Faglig forklaring

Plast er et syntetisk materiale som har mange ulike bruksområder. De fleste tradisjonelle plasttyper som produseres er petroleumsbasert, og det meste av dette er ikke nedbrytbart. Det finnes stadig mer forskning på alternative, nedbrytbare plasttyper. En av disse er bioplast. All plast er bygget opp av lange molekyler som kalles polymerer. Vi kan dele plast inn i termoplast og herdeplast. Termoplast kan formes på nytt ved oppvarming og dermed er denne lettere å gjenbruke, mens herdeplast ikke blir myk igjen ved oppvarming og er derfor vanskeligere å bruke på nytt. Bioplast kan lages av lange biomolekyler (polymerer) som for eksempel ulike typer stivelse som vi finner i planter. For å binde sammen de lange stivelsemolekylene slik at vi får en elastisk, myk og formbar plast tilsettes plastmyknere. Eksempler på plastmyknere kan være glyserol, sitronsyre eller sorbitol. Bioplasten vil ha ulike egenskaper (elastisitet, nedbrytbarhet, hardhet etc..) avhengig av hvilken type stivelse eller andre biologiske molekyler som brukes som polymer, og avhengig av typen plastmykner som brukes. Bioplast deles ofte inn i tre hovedklasser (andre inndelinger kan forekomme):

1. Biobasert plast som lages av fornybare ressurser som stivelse, planteolje og sukker. Bioplast er ikke nødvendigvis nedbrytbar
2. Bionedbrytbar biobasert bioplast er laget av fornybare ressurser OG kan omdannes til organiske forbindelser ved kompostering eller anaerob nedbrytning som kan danne biodrivstoff.
3. Fossil-basert plast som er bionedbrytbar

Hvis plast er laget av biologiske fornybare ressurser bør det være bionedbrytbart for at det skal være mer miljøvennlig og mindre skadelig for levende organismer.

Forslag til utvidelse

Man kan variere bioplasten ved å teste andre plastmyknere, som for eksempel sorbitol.

Man kan endre mengden stivelse man bruker, og variere dette mellom 1,0-2,0 gram for eksempel, og sammenlikne plasten man får med ulike mengder med stivelse. Man kan også blande ulike typer stivelse i ulike blandingsforhold, og blande plastmyknerne i ulike blandingsforhold. Elevene kan da lære å være systematiske i sine undersøkelser og være bevisst på variabelkontroll, der man bare endrer en faktor om gangen for å se effekten av denne.

Man kan undersøke mange ulike egenskaper ved plasten man har laget. Noen forslag er å teste hvor raskt/godt den brytes ned i ulike typer jord, , undersøke hvor godt den tåler vann med ulik pH, eller bare hvor løselig/uløselig plasten er i vann. Teste hvor mye plasten tåler å strekkes mm.

Man kan også prøve å lage stivelsen selv fra bananskall eller potetskall som man tørker og bruker i dette forsøket.

Kilder

Dette forsøket er inspirert av forsøkene beskrevet i disse artiklene:

https://cse.umn.edu/college/k-12-outreach/make-it-and-break-it

https://smile.oregonstate.edu/sites/smile.oregonstate.edu/files/plasticfork_interactive.pdf

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jchemed.9b00461