UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
MOJCA KONDA
VKLJUČEVANJE GORIV PRIHODNOSTI V POUK KEMIJE
DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2015
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
DVOPREDMETNI UČITELJ KEMIJA - GOSPODINJSTVO
MOJCA KONDA
Mentorica: izr. prof. dr. Vesna Ferk Savec
VKLJUČEVANJE GORIV PRIHODNOSTI V POUK KEMIJE
DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2015
I
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorici izr. prof. dr. Vesni Ferk Savec za strokovno pomoč, koristne napotke, potrpežljivost in spodbudo pri izdelavi diplomskega dela.
Zahvaljujem se tudi laborantki Bernardi Urankar, ki mi je pomagala pri pripravi kemikalij in pripomočkov za eksperimentalno delo v laboratoriju.
Zahvaljujem se mag. Suzani Jakoša, prof. slov., za jezikovni pregled mojega diplomskega dela.
Velika zahvala gre moji družini, predvsem staršem, ki so me med študijem podpirali in spodbujali. Brez njih mi zastavljenih ciljev ne bi uspelo doseči. Posebej bi se rada zahvalila očetu Dušanu Kondi za vso pomoč in zamisli glede eksperimentalnega dela diplomskega dela.
Zahvaljujem se tudi svojemu fantu in sošolkam za vse spodbude in pomoč v težkih trenutkih.
II
POVZETEK
V skladu z izsledki sodobnih raziskav je uporaba fosilnih goriv prepoznana kot glavni razlog za vse večje koncentracije toplogrednih plinov, predvsem ogljikovega dioksida. To se v okolju kaže z ekstremnimi vremenskimi spremembami, s smogom, poplavami, sušami, z učinkom tople grede ipd. Znanstveniki predvidevajo, da bo zalog nafte in zemeljskega plina zmanjkalo čez približno petdeset let. Manjšanje zalog fosilnih goriv pa prinaša višje cene goriv za prevozna sredstva. Alternativna goriva bodo v prihodnosti počasi nadomestila fosilna goriva. Zato se povečuje proizvodnja biodizla, ki ga v mešanici s fosilnim dizlom uporabljajo v nepredelanih dizelskih motorjih. Biodizel je biorazgradljiva, ekološka, obnovljiva in netoksična mešanica alkilnih estrov maščobnih kislin, s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi kot fosilni dizel.
V diplomskem delu je predstavljeno vključevanje goriv prihodnosti v pouk kemije. Analiza izbranih tujih in domačih delovnih zvezkov, učbenikov in priročnikov za pouk kemije nakazuje, da se o biodizlu kot gorivu prihodnosti v osnovni šoli premalo govori. Kljub ozaveščanju učencev o okoljskih težavah, povezanih z uporabo fosilnih goriv, je pojem biodizel možno zaslediti le v enem slovenskem učbeniku za kemijo, eksperimentalnega dela na to temo pa sploh ne. V diplomskem delu je bil preverjen in optimiziran izbrani postopek priprave biodizla, primeren za izvedbo v osnovni šoli. Izdelana je bila učna enota na podlagi operativnih učnih ciljev učnega načrta za kemijo v osnovni šoli s pripadajočimi navodili za učitelja in z delovnim listom za učenca.
Ključne besede: biodizel, ekološki problemi, alternativna goriva, sinteza biodizla, pouk kemije
III
ABSTRACT
In accordance with modern researches, the usage of fossil fuels is the main cause of increased concentration of greenhouse gases, especially carbon dioxide. This is indicated by extreme weather changes, smog, floods, droughts, the green house effect etc. Scientists assume that the supplies of fossil fuel will run out in about 50 years. The decrease of fossil fuel supplies is increasing the price of vehicle fuels. Fossil fuels will be replaced with alternative fuels in the future. Therefore, the production of biodiesel, which is used in unmodified diesel engines in a fossil diesel blend, is increasing. Biodiesel is a biodegradable, ecological, renewable and non- toxic mixture of acyl esters with chemical and physical properties similar to fossil diesel.
This paper is written about introduction of fuels of the future in chemistry teaching. Analysis of different Slovenian and English textbooks, workbooks and school books have shown, that there is little talk about biodiesel in primary schools. Although the students are aware of environmental problems and the usage of fossil fuels, the notion biodiesel can be found just in one Slovenian textbook. No experimental work associated with biodiesel synthesis can be found either. A procedure of biodiesel synthesis suitable for primary schools has been tested and optimised in this paper. Based on the operational didactic goals of the chemistry curriculum for primary schools, the experiment has been made into a teaching unit that includes worksheets for students and instructions for the teacher.
Key words: biodiesel, environmental problems, alternative fuels, biodiesel synthesis, chemistry class
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ... 1
2 OKOLJSKA PROBLEMATIKA ... 2
2.2 Zelena kemija ... 2
2.3 Alternativna goriva ali goriva prihodnosti ... 3
3 BIODIZEL ... 4
3.1 Kratka zgodovina biodizla... 4
3.2 Vrste biodizla ... 5
3.3 Primerjava lastnosti biodizla in fosilnega dizla ... 6
3.3.1 Razlike v lastnostih obeh vrst dizla ... 7
3.3.2 Primerjava energijskih vrednosti alternativnih in tradicionalnih goriv ... 8
3.4 Uporaba biodizla ... 9
3.5 Prednosti in pomanjkljivosti biodizla v primerjavi s fosilnim dizlom ... 9
3.6 Sinteza biodizla ... 10
3.6.1 Metoda direktne uporabe surovih olj ... 10
3.6.2 Metoda mikroemulzije ... 10
3.6.3 Piroliza ... 10
4 TRANSESTERIFIKACIJA ... 11
4.1 Tipi katalizatorjev ... 11
4.2 Mehanizem reakcije ... 12
5 ANALIZA TUJIH IN DOMAČIH LITERATURNIH VIROV ZA POUK KEMIJE V OSNOVNI ŠOLI ... 13
5.1 Analiza domačih literaturnih virov za pouk kemije v osnovni šoli ... 16
5.1.1 Moja prva kemija 1 ... 16
5.1.2 Od atoma do molekule ... 16
5.1.3 Dotik narave 7 ... 17
5.2 Analiza tujih literaturnih virov ... 17
5.2.1 Fizikalna znanost Kalifornije ... 17
5.2.2 Kalifornijska znanost Zemlje ... 18
5.2.3 Okoljska znanost ... 18
5.3 Sklep o analizi literaturnih virov ... 19
6 OPTIMIZACIJA POSTOPKA ZA SINTEZO BIODIZLA ZA VKLJUČITEV V ŠOLSKO PRAKSO ... 19
7 UMESTITEV OPTIMIZIRANEGA POSTOPKA SINTEZE BIODIZLA V UČNO URO KEMIJE ... 21
8 SKLEP ... 22
9 VIRI IN LITERATURA ... 24
9.1 Viri slik ... 26
KAZALO TABEL
Tabela 1: Primeri oznak mešanic biodizla in fosilnega dizla glede na njun delež ... 6
Tabela 2: Primerjava lastnosti fosilnega dizla, biodizla in mešanice biodizla B20 ... 6
Tabela 3: Izbor domačega učnega gradiva za podrobnejšo analizo ... 14
Tabela 4: Izbor tujega učnega gradiva za podrobnejšo analizo ... 15
Tabela 5: Rezultati sinteze biodizla po izbranem postopku sinteze svežega olja ... 20
Tabela 6: Rezultati sinteze biodizla po izbranem postopku sinteze iz večkrat rabljenega olja ... 20
KAZALO SLIK
Slika 1: Shematski prikaz reakcije transesterifikacije med gliceridom in alkoholom, ob prisotnosti katalizatorja ... 12Slika 2: Prikaz mehanizma bazično katalizirane transesterifikacije ... 13
KAZALO GRAFOV
Graf 1: Graf delitve surovin za pripravo biodizla ... 5Graf 2: Prikaz energijskih vrednosti izbranih alternativnih in tradicionalnih goriv ... 8
KAZALO PRILOG
Priloga 1: Postopek sinteze biodizla po izbranem postopku Priloga 2: Učiteljeva priprava
Priloga 3: Slike predstavitve v PowerPointu Priloga 4: Delovni list za učenca
Priloga 5: Delovni list za učitelja
1
1 UVOD
Vremenske spremembe, smog, taljenje ledu, kisel dež, poplave in suše so med posledicami pretirane uporabe fosilnih goriv. V okolje se pri njihovem gorenju sprosti velik delež toplogrednega plina ogljikovega dioksida (Baird in Cann, 2012). Visoke cene nafte, omejenega vira fosilnih olj in povečanega vpliva na okolje so razlog za večjo uporabo rastlinskih olj in živalskih masti za izdelavo biogoriv (Fanguri in Milford, 1999). Biodizel je eno izmed obnovljivih, netoksičnih in okolju prijaznih alternativnih goriv, ki ga lahko uporabljamo v nepredelanih dizelskih motorjih. Strogi emisijski standardi, izčrpavanje zalog nafte in povezave med fosilnimi gorivi ter politiko so svet prisilili v to, da mora najti alternativna goriva. Biodizel je za zdaj eno izmed goriv prihodnosti, saj veliko držav pripravlja načela priprave in uporabe biodizla za prevozniški sektor (Shahir, Jawaharb in Sures, 2015). Najpogosteje ga sintetizirajo z reakcijo transesterifikacije, kjer s postopkom predelave rastlinskega olja nastane mešanica alkilnih estrov maščobnih kislin, ki jim s komercialnim imenom rečemo biodizelsko gorivo (McCarthy, Rasul in Moazzem, 2011). Da bi se izboljšala ozaveščenost ljudi o okoljskih težavah, ki jih povzroča množična uporaba fosilnih goriv, je smiselno že učence v osnovni šoli seznaniti s pojmom biodizel, kajti ta lahko v naslednjih desetletjih postane gorivo prihodnosti. Za namen diplomskega dela so bile zastavljene naslednje hipoteze:
Hipoteza 1: V tujih literaturnih virih zasledimo z biodizlom povezane eksperimente, prilagojene za osnovne šole, v domačih literaturnih virih pa še ne.
Hipoteza 2: V skladu z učnim načrtom (Bačnik idr., 2011) je možno razviti učno enoto o alternativnih gorivih in njihovem pomenu, s posebnim poudarkom na biodizlu, ki bo vključevala samostojno eksperimentalno delo učencev.
Pregledanih bo več različnih tujih in domačih literaturnih virov, prilagojenih za učence osnovne šole pri pouku kemije. Na osnovi pregleda in analize literaturnih virov bo izbran postopek za sintezo biodizla, ki bi bil primeren za uporabo v šolskem laboratoriju, ter bo v nadaljevanju preverjen v laboratoriju in optimiziran za osnovnošolce. Po pregledu učnega načrta za kemijo za osnovne šole (Bačnik idr., 2011) bo eksperiment umeščen v učno uro kemije, skupaj z navodili za učitelja in delovnim listom za učenca.
2
2 OKOLJSKA PROBLEMATIKA
Okoljski problemi so postali aktualna svetovna problematika. V zadnjih dvajsetih letih je bil podrobneje raziskan problem emisij ogljikovega dioksida in njegovega vpliva na okolje.
Koncentracije ogljikovega dioksida v okolju so se v petnajstih letih občutno povečale in povzročile okoljske spremembe. To je največkrat posledica povečane uporabe fosilnih goriv (Smith, Sturm, deNoyelles in Billings, 2010). Uporaba dizelskih motorjev je pogost vir onesnaževanja zraka, ki vpliva na zdravje ljudi in večanje koncentracije toplogrednih plinov (McCarthy idr., 2011). Največji delež k onesnaževanju okolja prispevata proizvodnja in poraba fosilnih goriv. Posledice tega so kisel dež, povečane koncentracije ogljikovega dioksida, fotokemični smog, onesnaževanje vod, toplotno onesnaževanje itd. Po ocenah strokovnjakov naj bi imeli še dovolj časa za prehod od velike odvisnosti od fosilnih goriv k drugim, alternativnim virom energije (Plut, 2004). Veliko raziskav se je zato pojavilo na področju pridelave in uporabe biogoriv (Smith idr., 2010). Njihova uporaba je za zdaj najboljša rešitev pri zmanjšanju uporabe fosilnih goriv in posledično emisij ogljikovega dioksida (Subramaniam, Murugesan, Avinash in Kumaravel, 2013).
2.2 Zelena kemija
Vedo, ki se ukvarja s kemijo okolja in z okoljsko problematiko, imenujemo zelena kemija.
Njen glavni cilj je zmanjšati in preprečiti onesnaževanje okolja (Baird in Cann, 2012).
Temelji na načrtovanju učinkovitih »ekoprocesov«, ki minimizirajo odpadke, zato so ti hkrati varnejši in manj toksični (Epicoco, Oltra in Saint Jean, 2013). Anastas in Warner (1998) predlagata naslednjih dvanajst načel zelene kemije:
1. Nastanek odpadkov je bolje preprečiti, kot jih pozneje očistiti in predelati.
2. Sintezne metode naj bodo zasnovane tako, da bodo v procesu omogočale maksimalno vključenost vseh uporabljenih materialov v končni produkt.
3. Kjerkoli izvedljive in sintetične metode naj bodo načrtovane tako, da bodo uporabljene snovi zelo malo ali netoksično vplivale na človekovo zdravje in okolje.
4. Kemijski produkti naj bodo načrtovani tako, da se bo ohranila njihova učinkovitost in zmanjšala njihova toksičnost.
5. Uporaba pomožnih snovi (npr. topil, sredstev za ločevanje …) naj bo, kadarkoli je to mogoče, nepotrebna in neškodljiva.
3
6. Energijske potrebe je treba zmanjšati ter jih upoštevati pri gospodarskem in okoljskem vplivu. Sintezni postopki naj se izvajajo pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku.
7. Izhodiščne surovine naj bodo obnovljivega izvora, kadarkoli je to ekonomsko in tehnološko izvedljivo.
8. Izogibati se je treba nepotrebni derivatizaciji (zaščitne skupine, začasna modifikacija), kadarkoli je to mogoče.
9. Katalitični reagenti (čim bolj selektivni) imajo prednost pred stehiometričnimi reagenti.
10. Kemijske produkte je treba načrtovati tako, da se po koncu njihove uporabe ne bodo zadrževali v okolju, ampak bodo razpadli v neškodljive produkte.
11. Analizne metode morajo biti razvite tako, da omogočajo opazovanje in nadzor nad nastankom strupenih snovi v realnem času in procesu.
12. Pri kemijskih procesih naj bodo uporabljene snovi in oblike snovi, ki zmanjšajo verjetnost nesreč, vključno z eksplozijami, s požari in z izpusti.
Načela zelene kemije so postala zelo pomembno in uporabno orodje za vključevanje in uveljavljanje trajnostnega razvoja v kemijo in kemijsko industrijo. Nudijo jasno in zajetno ogrodje za vzpostavljanje »trajnostnega« in »zelenega« v kemičnih industrijah (Tarasova, Makarova, Varlamova in Vavilov, 2014).
2.3 Alternativna goriva ali goriva prihodnosti
Tradicionalna (konvencionalna) ali fosilna goriva so naravne organske snovi (ostanki organizmov), ki so bile pred več milijoni let zaradi potresov in drugih naravnih sprememb pokopane pod kamninami. Nepopolna oksidacija, visoke temperature in tlak so s časom povzročili izločanje vode in plina. Pri tem je nastala stisnjena snov z visoko vsebnostjo ogljika, ki se je mineralizirala v premog. V globinah, pri približno 2000 metrih, pa je začelo prihajati do toplotnih reakcij, pri čemer sta nastala zemeljski plin in nafta. Fosilna goriva so vir kemične energije, ki se z oksidacijo spremeni v toplotno energijo in nato sprosti v okolico.
Mednje uvrščamo npr. šoto, nafto, zemeljski plin, premog in lignit (Plut, 2004). Prevozna sredstva so za zdaj največkrat zasnovana na podlagi uporabe količinsko omejenih fosilnih goriv, kot sta bencin in dizel. Množična uporaba fosilnih goriv prispeva k prevelikim količinam izpustov toplogrednih plinov v ozračje, ti pa k povečanemu segrevanju Zemlje, kar
4
je resen ekološki problem (Lanjewa, Rao in Kale, 2015). Od leta 1950 do 2000 so se emisije ogljikovega dioksida in poraba fosilnih goriv povečale za štirikrat. Fosilna goriva nastajajo počasneje, kot jih ljudje na Zemlji porabljamo, zato so neobnovljiv vir energije. V samo enem letu človeštvo porabi toliko fosilnih goriv, kot jih je nastalo v milijonih let. Predvideva se, da bodo zaloge zemeljskega plina in nafte zadostovale še za približno petdeset let, zato bomo morali namesto teh uporabljati druge vire, t. i. alternativna goriva, ki jim danes lahko rečemo goriva prihodnosti (Plut, 2004). Raziskovalci zato v zadnjih desetletjih intenzivno iščejo rešitve in razvijajo nekonvencionalna goriva. V zadnjih letih se prvotno osredinjajo na težave, povezane z izpusti toplogrednih plinov. Veliko raziskovalnih spoznanj je že na tem področju in v povezavi z alternativnimi gorivi (Lanjewa idr., 2015).
Alternativna ali nekonvencionalna goriva so goriva, ki nadomeščajo konvencionalna (fosilna) goriva. To so na primer goriva, temelječa na uporabi metanola, etanola in vodika, biodizla, električne energije itd. (prav tam). Ljudje tudi vse pogosteje uporabljamo tradicionalne obnovljive vire energije, kot so npr. vetrna, sončna in vodna energija. Njihovo trajanje je za časovna merila človeštva neomejeno (Plut, 2004). V diplomskem delu se osredinjam na pripravo in pomen biodizla v okolju ter njegovo vključevanje v pouk kemije, zato je v nadaljevanju podrobneje predstavljen.
3 BIODIZEL
Biodizel je zmes alkilnih estrov maščobnih kislin, ki nastanejo pri različnih procesih, najpogosteje pri procesu transesterifikacije. Pripravimo ga lahko iz različnih rastlinskih olj, živalskih maščob ali odpadnih kuhinjskih olj (Daud, Adbullah, Hasan in Yaakob, 2015;
Shrirame idr., 2011). Lahko se uporablja kot mešanica s fosilnim dizlom, v poljubnih razmerjih (Shrirame idr., 2011; Abbaszaadeh, Ghobadian, Omidkhah in Najafi, 2012).
3.1 Kratka zgodovina biodizla
Pretvorba rastlinskega olja ali živalskih maščob v mešanico alkilnih estrov maščobnih kislin (biodizel) je že dolgo znan postopek. Proces transesterifikacije gliceridov v olju sta prva izvedla Duffy in Patrik v letu 1853 (Demirbas, 2008). Koncept uporabe goriva rastlinskega izvora je prvi opisal nemški inovator Rudolf Diesel, ki je živel med letoma 1858 in 1913.
Razvil je prvi motor, ki ga je poganjalo kikirikijevo olje (McCarthy idr., 2011; Demirbas,
5
2008). Pred približno sto leti je Diesel preizkusil delovanje rastlinskega olja v dizelskem motorju. Med letoma 1930 in 1940 so rastlinska olja le redko uporabljali kot dizelsko gorivo, običajno le v nujnih primerih (Fanguri in Milford, 1999). Proces priprave biodizla se od leta 1800 ni spremenil (Demirbas, 2008).
3.2 Vrste biodizla
Biodizel delimo glede na vrsto surovine, ki jo uporabimo za pripravo biodizla. Surovine razdelimo v tri tipe: t. i. užitna olja, neužitna olja in druga olja. V diagramu so zapisani tipi surovin za pripravo biodizla in primeri olj, ki spadajo v navedeno kategorijo (Daud idr., 2015).
Graf 1: Graf delitve surovin za pripravo biodizla (Daud idr., 2015)
Uporabnost biodizla v dizelskih motorjih se preverja z dragimi in dolgotrajnimi postopki, ki so pokazali smiselnost uporabe mešanice biodizla in fosilnega dizla, in sicer na podlagi njunih značilnosti. Biodizel, ki je na voljo v prodaji, tako lahko vsebuje različen delež biodizla, prisotnega v mešanici, od katerega je odvisna oznaka goriva (Javed, Murthy, Rahmath in Prasada, 2015). Najpogosteje uporabljena mešanica je B20, ki vsebuje 20 odstotkov biodizla in 80 odstotkov fosilnega dizla (Shrirame idr., 2011).
6
Tabela 1: Primeri oznak mešanic biodizla in fosilnega dizla glede na njun delež (Javed idr., 2015)
Delež biodizla (%) Delež fosilnega dizla (%) Oznaka
1 0 100 B0 (čisti fosilni dizel)
2 5 95 B5
3 10 90 B10
4 15 85 B15
5 20 80 B20
6 30 70 B30
7 100 0 B100 (čisti biodizel)
3.3 Primerjava lastnosti biodizla in fosilnega dizla
Kemične in fizikalne lastnosti biodizla in fosilnega dizla so podobne. Lastnosti biodizla so odvisne od vrste začetne surovine (McCarthy idr., 2011). V naslednji tabeli je zbranih nekaj osnovnih kemijskih in fizikalnih značilnosti fosilnega dizla, biodizla in 20-odstotne mešanice biodizla B20 (Baldassarri idr., 2004).
Tabela 2: Primerjava lastnosti fosilnega dizla, biodizla in mešanice biodizla B20 (Baldassarri idr., 2004)
Lastnosti Fosilni dizel Biodizel B20
Gostota (pri 15 °C) [g/cm3] 0,835 0,860–0,900 0,844
Viskoznost (pri 40 °C) [mm2/s] 2,9 3,5–5 3,1
Voda [vol. v %] 0,01 0,01 0,022
Skupno žveplo [masni delež v %] 0,03 0,01 0,024
Fosfor [ppm] neizmerljivo 10 /
Metilni estri [masni delež v %] neizmerljivo 98 /
Skupni glicerin [masni delež v %] neizmerljivo 1,15 /
Pepel [masni delež v %] 0,003 0,01 < 0,01
Temperatura vrelišča (prva destilacija)
[°C] 174 300 176
Temperatura vrelišča (95-odstotni
destilat) [°C] 370 36 343
7
3.3.1 Razlike v lastnostih obeh vrst dizla
Kljub nekaterim skupnim značilnostim pa se biodizel in fosilni dizel razlikujeta. O tem je dobro razmisliti, kadar želimo uporabljati čisti biodizel kot gorivo v nepredelanih dizelskih motorjih (Abbaszaadeh idr., 2012). V skladu z navedbami v literaturi kaže razmisliti in paziti na naslednje razlike v lastnostih obeh vrst dizla:
1. Temperatura zmrzišča: Biodizel ima v primerjavi s fosilnim dizlom višjo temperaturo zmrzišča. Večina čistih vrst biodizla začne zmrzovati pri temperaturah od 0 °C do –15 °C, kar vodi do povečanja viskoznosti goriva. To lahko obremeni delovanje črpalk in vbrizgalni sistem. Mešanica biodizla in fosilnega dizla lahko to prepreči, saj fosilnemu dizlu v postopku izdelave dodajajo sredstva proti zmrzovanju. Za različne vrste biodizla sta tako različni viskoznost in gostota. Te se lahko razlikujejo tudi v primerjavi s fosilnim dizlom (McCarthy idr., 2011).
2. Penjenje: Čisti biodizel (B100) se v primerjavi s fosilnim dizlom občutno manj peni.
To omogoča in zagotavlja hitrejše polnjenje vozil, brez možnosti puščanja in prelitja pene (Abbaszaadeh idr., 2012).
3. Cetansko število: Vrednosti cetanskega števila, ki označuje vnetljivost dizelskega goriva pri kompresiji, se pri biodizlu običajno gibljejo med 45 in 70, pri fosilnem dizlu pa ta vrednost znaša od 40 do približno 52 (Abbaszaadeh idr., 2012; Okorn, Boncelj, Krbavčič in Purgar, 2012). Čim nižje je cetansko število, tem višja kompresija je potrebna za vžig goriva. Vžig goriva je težaven pri nizkih temperaturah. Prav tako prenizko cetansko število goriva zmanjšuje učinkovitost motorja. To povzroči počasni vžig goriva, ki pripelje do nepopolnega zgorevanja (Okorn idr., 2012). Cetansko število biodizla je odvisno od razporejenosti maščobnih kislin v originalnem olju ali masti. Čim bolj so verige maščobnih kislin dolge in nasičene, tem večje je cetansko število biodizla (Abbaszaadeh idr., 2012).
4. Kemijska struktura: Biodizel vsebuje mešanico manjših molekul. Običajno so to alkilni estri maščobnih kislin, z 12, 14, 16, 18 ali 22 ogljikovimi atomi v verigi. Fosilni dizel pa vsebuje številne vrste ogljikovodikov z od 12 do 25 ogljikovih atomov v verigi.
Sestavljajo ga torej parafini, naftalini, aromati in organske spojine, ki vsebujejo žveplo in dušik. Biodizel je tako sestavljen iz alkilnih estrov maščobnih kislin z ravnimi verigami, medtem ko fosilni dizel poleg alkilnih verig vsebuje tudi ciklične strukture (prav tam).
8
5. Vsebnost kisika: Biodizel vsebuje zaradi estrske strukture povprečno enajst odstotkov kisika. To omogoča njegovo boljše izgorevanje in prispeva k večji polarnosti goriva zaradi možnosti nastanka vodikove vezi s hidroksilno skupino. Večja polarnost biodizla prispeva tudi k drugačni topnosti in prevodnosti v primerjavi s fosilnim dizlom (prav tam).
3.3.2 Primerjava energijskih vrednosti alternativnih in tradicionalnih goriv
Na grafu 1 so predstavljene energijske vrednosti izbranih alternativnih goriv (različnih vrst biodizla, etanola in metanola) ter tradicionalnih goriv (npr. fosilnega dizla, premoga, surove nafte, bencina itd.).
Graf 2: Prikaz energijskih vrednosti izbranih alternativnih in tradicionalnih goriv (Habibullah idr., 2015; Nidah in Khaled, 2015; Agarwal, 2007; Hu idr., 2013; Ariyaratne idr., 2014) Z grafa 2 je razvidno, da so za vrste biodizla, pripravljene iz različnih vrst olj, značilne približno enake energijske vrednosti, ki se gibljejo med 39 in 42 MJ/kg. Energijska vrednost fosilnega dizla je v primerjavi z biodizlom večja za približno 6 MJ/kg. Poleg drugih lastnosti so zelo podobne tudi energijske vrednosti fosilnega dizla in biodizla. Pri alternativnih gorivih je za metanol in etanol značilna bistveno nižja energijska vrednost kot pri vrstah biodizla, pripravljenih iz različnih olj. Energijski vrednosti mešanice papirja in lesa ter surovega premoga sta v primerjavi z izbranimi alternativnimi gorivi ter drugimi tradicionalnimi gorivi
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Energijska vrednost [MJ/kg]
Vrste goriv
Primerjava energijskih vrednosti izbranih alternativnih in tradicionalnih goriv
Metanol Etanol
Biodizel iz sončničnega olja Biodizel iz kokosovega olja Biodizel iz sojinega olja
Mešanica papirja in lesa Surovi premog
Surova nafta Fosilni dizel Bencin
Alternativna goriva
Tradicionalna goriva
Alternativna goriva Tradicionalna goriva
9
zelo nizki. Največ energije se torej sprošča pri gorenju bencina in fosilnega dizla pri tradicionalnih gorivih. V primeru izbora alternativnih goriv pa je glede na izbrane podatke najbolj priporočeno izbrati biodizel iz sezamovega olja. Z grafa 2 je razvidno tudi, da je fosilni dizel z vidika energijske vrednosti najbolje nadomestiti z biodizlom. Razlog je v zelo podobnih energijskih vrednostih obeh vrst dizla.
3.4 Uporaba biodizla
Biodizel lahko poganja klasične in nepreoblikovane dizelske motorje. Uporabljamo lahko čisti biodizel ali pa različne mešanice biodizla in fosilnega dizla (Shrirame idr., 2011). Zaradi podobnih lastnosti obeh vrst dizla se običajno pripravljajo mešanice v različnih razmerjih.
Namen mešanja je stabilizacija mešanice biodizla (Abbaszaadeh idr., 2012). Priporočeno je dobro premisliti o neposredni uporabi biodizla v motorjih za fosilni dizel in mešanicah obeh (McCarthy idr., 2011).
3.5 Prednosti in pomanjkljivosti biodizla v primerjavi s fosilnim dizlom V primerjavi s fosilnim dizlom je biodizel biorazgradljivo, netoksično in naravi prijazno gorivo. Pri gorenju biodizla nastajajo manjše koncentracije toplogrednih plinov, zato je vpliv na okolje manjši. Skupne emisije ogljikovodikov in ogljikovega oksida so pri gorenju biodizla v primerjavi s fosilnim gorivom občutno nižje. Razlog za to je popolno zgorevanje biodizla, ki je posledica večje koncentracije kisika v plamenu (Shrirame idr., 2011). V biodizlu ni žvepla in aromatskih spojin (Baldassarri idr., 2004). Priprava in uporaba biodizla bi lahko tako po predvidevanjih zmanjšali emisije ogljikovega dioksida za približno 80 odstotkov, emisije žveplovega dioksida pa za sto odstotkov. Za biodizel je značilna zelo visoka temperatura plamenišča (približno 149 °C), kar pomeni, da je z vidika gorljivosti eno izmed najvarnejših alternativnih goriv (Shrirame idr., 2011).
Kljub manjšim emisijam ogljikovih in žveplovih oksidov pa je treba opozoriti, da so emisije dušikovih oksidov pri uporabi biodizla večje (Baldassarri idr., 2004), pri čemer so emisije odvisne od vrste uporabljenega biodizla in motorja (McCarthy idr., 2011).
10 3.6 Sinteza biodizla
Za pripravo biodizla so na voljo štirje primarni postopki: metoda direktne uporabe mešanic surovega olja, mikroemulzije, transesterifikacija in piroliza. Dandanes je najpogosteje uporabljena metoda reakcija transesterifikacije (Daud idr., 2015). Pri izvedbi eksperimentalnega dela sem glede na primernost za uporabo v šolskem laboratoriju biodizel sintetizirala s postopkom transesterifikacije, zato bo poudarek na tem postopku največji.
3.6.1 Metoda direktne uporabe surovih olj
Direktna metoda je metoda, pri kateri se surovo rastlinsko olje zmeša ali razredči z dizelskim gorivom. To metodo je prvi uporabil Rudolf Diesel leta 1900 in jo podrobneje preučujejo že skoraj sto let. Neposredna uporaba rastlinskih olj v motorju je zaradi naravnega razpadanja lahko problematična (Abbaszaadeh idr., 2012). Če surovo rastlinsko olje zmešamo in razredčimo s fosilnim dizlom, lahko izboljšamo viskoznost goriva (Daud idr., 2015). Za čisto rastlinsko olje je namreč značilna previsoka gostota za delovanje dizelskega motorja. Fukuda, Kondo in Noda (2001) navajajo, da je najbolj priporočeno razmerje mešanice rastlinskega olja in fosilnega dizla 1 : 10 ali 2 : 10.
3.6.2 Metoda mikroemulzije
Metoda mikroemulzije je metoda, pri kateri iz olja nastajajo mikroemulzije. Metoda se počasi razvija in uporablja za reševanje težav z visoko viskoznostjo rastlinskega olja. Zasnovana je na podlagi mešanja rastlinskega olja s primernim topilom. Običajno se uporabljajo topila, kot so metanol, etanol in 1-butanol. Slabost te metode so težke ogljikove usedline, ki nastanejo pri uporabi, in nepopoln sežig (Abbaszaadeh idr., 2012).
3.6.3 Piroliza
Piroliza olja vključuje postopek segrevanja s katalizatorjem ali brez njega, pri čemer se ena organska snov spremeni v drugo (Mohan, Pittman in Steele, 2006). Prednost tega postopka je, da je biodizelsko gorivo ali bioolje primerno za uporabo v motorjih za fosilni dizel. Proces zahteva uporabo drage opreme, a je ta okolju prijaznejša. Pridela se manj odpadkov, stroški pri delovanju opreme so nižji, ne onesnažuje okolja in je preprosta za uporabo (Abbaszaadeh idr., 2012; Daud idr., 2015). Nezaželene lastnosti biodizla, sintetiziranega na podlagi tega postopka, so nizka temperatura plamenišča, majhna hlapljivost in nestabilnost (Daud idr., 2015).
11
4 TRANSESTERIFIKACIJA
Transesterifikacija (tudi alkoholiza) je najbolj priljubljena in najpogosteje uporabljana reakcija za pripravo biodizla, saj zmanjša viskoznost olja. Pri tem biodizel nastane pri reakciji med rastlinskim oljem ali živalsko mastjo z alkoholom, ob prisotnosti katalizatorja (Daud idr., 2015; Fanguri in Milford, 1999). Uporabljajo se primarni in sekundarni alkoholi, ki imajo v molekuli od 1 do 8 ogljikovih atomov, predvsem pa metanol, etanol, propanol, butanol ali amilalkohol. Med naštetimi se najpogosteje uporablja metanol, saj so njegove fizikalne in kemijske lastnosti ustrezne: je polaren in je alkohol z najkrajšo verigo. Je tudi cenovno ugoden, lahko dostopen, hitro raztaplja natrijev hidroksid in reagira s trigliceridi (Daud idr., 2015; Fanguri in Milford, 1999). Produkti, nastali po transesterifikaciji, so mešanica estrov, glicerola, alkohola, katalizatorja ter tri-, di- in monogliceridov. Ta proces uporabljajo tudi za pridobivanje metilnih estrov za detergente in kozmetiko (Fanguri in Milford, 1999).
4.1 Tipi katalizatorjev
Katalizatorji se pri transesterifikaciji uporabljajo zaradi boljšega izkoristka in večje količine nastalega biodizla (Fanguri in Milford, 1999). Poznamo tri tipe katalizatorjev, in sicer baze, kisline in encime.
V komercialnih produktih se kot katalizator najpogosteje uporablja baza, saj ta metoda omogoča hitro pretvorbo olja v biodizel in manjšo korozijo industrijske opreme. V primerjavi katalize s kislino ali z encimi reakcija z bazo poteče veliko hitreje (Daud idr., 2015). Med bazične katalizatorje spadajo natrijev hidroksid, kalijev hidroksid, natrijev metoksid, natrijev etoksid, natrijev propoksid in natrijev butoksid (Fanguri in Milford, 1999). Slabost uporabe baze kot katalizatorja pa je nastanek mila kot stranskega produkta. To oteži ločevanje glicerola od nastalih estrov ter zmanjša količino končnega produkta (biodizla). Če se želimo izogniti nastanku mila, moramo kot katalizator uporabiti encime ali kislino. Slabost obeh katalizatorjev so daljši čas nastajanja biodizla in visoke cene (Daud idr., 2015). Kot kislinski katalizator se uporabljajo žveplova kislina, sulfonske kisline in klorovodikova kislina. Lipaze pa se uporabljajo za encimsko katalizirane transesterifikacije (Fanguri in Milford, 1999).
12 4.2 Mehanizem reakcije
Transesterifikacija je splošen izraz za opis pomembne vrste organskih reakcij (Schuchardt, Sercheli in Vargas, 1998). Reakcijo sestavljajo številne zaporedne in reverzibilne reakcije.
Ker je reakcija reverzibilna, je treba alkohol dodati v presežku, da se ravnotežje pomakne v smer nastanka produktov. Če želimo doseči popolno ravnotežje reakcije transesterifikacije, je idealno razmerje med alkoholom in trigliceridi 3 : 1 (Fanguri in Milford, 1999).
Slika 1: Shematski prikaz reakcije transesterifikacije med gliceridom in alkoholom, ob prisotnosti katalizatorja (Fanguri in Milford, 1999)
Pri transesterifikaciji rastlinskega olja, acilglicerol (glicerid) reagira z alkoholom ob prisotnosti katalizatorja (močne kisline/baze/encima). Nastane mešanica estrov maščobnih kislin in glicerola ter presežnih reagentov. Proces poteka v treh zaporednih in reverzibilnih reakcijah, pri čemer kot vmesni produkti nastanejo monogliceridi in digliceridi. Za stehiometrično reakcijo so potrebni trije moli alkohola in en mol trigliceridov. Prebitek alkohola ni namenjen le povečanju izkoristka, temveč omogoča tudi lažjo ločitev biodizelske faze od nastalega glicerola. Na potek reakcije vpliva več različnih dejavnikov: tip katalizatorja, razmerje med alkoholom in rastlinskim oljem, temperatura, čistost reaktantov in prostih maščobnih kislin (Schuchardt idr., 1998).
Mehanizem bazično katalizirane transesterifikacije rastlinskega olja prikazuje slika 2 in poteka po naslednjih stopnjah (prav tam): (1) Reakcija baze z alkoholom, pri čemer kot produkt nastaneta alkoksid in protoniran bazični katalizator. (2) Nukleofilni napad alkoksida na karbonilno skupino triglicerida tvori tetraedrski intermediat, iz katerega nastaneta alkilni ester in ustrezen anion diglicerida (3). Ta nato deprotonira katalizator, ki obnovi aktivne specije (4). Specije tako lahko reagirajo z drugo molekulo alkohola in ponovno začnejo
13
katalitični cikel. Digliceridi in monogliceridi se po enakem mehanizmu pretvorijo v mešanico alkilnih estrov in glicerola.
Slika 2: Prikaz mehanizma bazično katalizirane transesterifikacije (Schuchardt idr., 1998) Proces bazično katalizirane transesterifikacije je podoben procesu saponifikacije. Zaradi nastalih mil pri transesterifikaciji nastalo biogorivo običajno spirajo z vodo. Pred prvim spiranjem je priporočeno vodi dodati malo ocetne kisline, ki pH zmesi zniža čim bližje nevtralnemu. Če želimo odstraniti čim več mila, moramo spiranje ponoviti dva- ali trikrat (Pelly, 2001).
5 ANALIZA TUJIH IN DOMAČIH LITERATURNIH VIROV ZA POUK KEMIJE V OSNOVNI ŠOLI
Za ovrednotenje prve zastavljene hipoteze »V tujih literaturnih virih zasledimo z biodizlom povezane eksperimente, prilagojene za osnovne šole, v domačih literaturnih virih pa še ne«, so bili izbrani trije domači in trije tuji literaturni viri. Kriterij za izbor literature so bili različni avtorji in naravoslovno področje (naravoslovje in kemija). Pri analizi tujih literaturnih virov so bile preučene vsebine povezane s poučevanjem o tradicionalnih (fosilnih) in alternativnih gorivih, z namenom ugotoviti, kakšno pozornost namenijo domači literaturni viri ozaveščanju osnovnošolcev o vplivu uporabe fosilnih goriv na okolje in nadomeščanju tradicionalnih goriv z gorivi prihodnosti. Pri tem je bil največji poudarek namenjen biodizlu kot pomembnemu gorivu prihodnosti.
14
Tabela 3: Izbor domačega učnega gradiva za podrobnejšo analizo Domači (slovenski) literaturni viri
Vir Slika naslovnice
MOJA PRVA KEMIJA 1 Delovni zvezek (Glažar, Godec, Vrtačnik in
Wissiak Grm, 2012)
Platnica delovnega zvezka Moja prva kemija 1 (Moja prva kemija 1, delovni zvezek za kemijo v 8. razredu osnovne šole, 2014)
OD ATOMA DO MOLEKULE Delovni zvezek
(Smrdu, 2002)
Platnica delovnega zvezka Od atoma do molekule (Od atoma do molekule, b. d.)
DOTIK NARAVE 7 Zvezek za aktivno učenje
(Devetak, Rozman, Sopotnik in Susman, 2013)
Platnica zvezka za aktivno učenje naravoslovja, Dotik narave 7 (Dotik narave 7, zvezek za aktivno učenje za naravoslovje v 7.
razredu osnovne šole, 2014)
15
Tabela 4: Izbor tujega učnega gradiva za podrobnejšo analizo Tuji (angleški) literaturni viri
Vir Slika naslovnice
FIZIKALNA ZNANOST KALIFORNIJE Naravoslovna šolska knjiga za osnovno šolo (Frank, Griffith, Little,
Miaoulis, Miller in Pasachoff, 2008)
Platnica osnovnošolske knjige Focus on California physical science (Focus on California physical science, 2008)
KALIFORNIJSKA ZNANOST ZEMLJE
Naravoslovna šolska knjiga za osnovno šolo
(Jenner, Lisowski, Wellnitz, Cronin Jones,
Brooks Simons in Wysession, 2008)
Platnica osnovnošolske knjige Focus on California Earth science (Focus on California Earth science, 2008).
OKOLJSKA ZNANOST Naravoslovna šolska knjiga za osnovno šolo
(Arms, 2004)
Platnica osnovnošolske knjige Environmental science (Holt Environmental Science, Student Edition, 2015).
16
5.1 Analiza domačih literaturnih virov za pouk kemije v osnovni šoli
Podrobnejše analize vsakega izmed izbranih delovnih zvezkov so predstavljene v nadaljevanju.
5.1.1 Moja prva kemija 1 (Glažar idr., 2012)
Delovni zvezek Moja prva kemija 1 s 116 stranmi vsebuje sedem poglavij. Zadnje, sedmo poglavje z naslovom Družina ogljikovodikov, je namenjeno ponavljanju in utrjevanju učne snovi o ogljikovodikih. Vključuje različne tipe nalog, eksperimente in informativna besedila.
V eni izmed nalog morajo učenci v dnevnem tisku ali spletu preiskati pomen nafte v sodobni družbi. To jim omogoča, da se lahko podrobneje seznanijo z vplivom uporabe fosilnih goriv na okolje in morda tudi z alternativnimi gorivi. V delovnemu zvezku so opisana tudi tri informativna besedila, ki so zanimiva in poučna. Učence ozaveščajo o negativnih vplivih uporabe ogljikovodikov in njihovih derivatov ter okoljski škodi, ki jo povzroči razlitje nafte.
Med nalogami so načrtovani tudi kemijski eksperimenti, povezani z lastnostmi ogljikovodikov. Dve vprašanji vključujeta tudi razlago pomena ozonske luknje in toplogrednih plinov. Učenci tako spoznajo oba pojma, ki sta ključna pri razumevanju okoljskih težav, povezanih z uporabo fosilnih goriv. V delovnem zvezku Moja prva kemija 1 ni pojma biodizel in s tem povezanega eksperimentalnega dela.
5.1.2 Od atoma do molekule (Smrdu, 2002)
Delovni zvezek obsega 144 strani in šest poglavij. Vsebuje različne vrste nalog. V primerjavi z delovnim zvezkom Moja prva kemija 1 v njem ni načrtovanih eksperimentov, ob katerih bi učenci ponavljali ali utrjevali snov. Delovni zvezek je namenjen utrjevanju in ponavljanju snovi ob različnih vrstah nalog. V poglavju Spoznajmo vire ogljikovodikov so zastavljene naloge povezane z nafto, zemeljskim plinom in s premogom. Naloge o fosilnih gorivih in negativnih posledicah, povezanih z njimi, so v poglavju Spoznajmo ekološke probleme.
Učenci se ob nalogah o ozonski luknji, kislem dežju in učinku tople grede seznanijo z okoljskimi težavami, nastalimi zaradi uporabe fosilnih goriv. V eni izmed nalog morajo razložiti, kako bi lahko zmanjšali naraščanje koncentracije ogljikovega dioksida v ozračju.
Tako lahko pri iskanju informacij spoznajo tudi pojem biodizel. Nikjer v delovnem zvezku pa ni pojma biodizel ali eksperimenta, povezanega z njim.
17
5.1.3 Dotik narave 7 (Devetak idr., 2013)
Zvezek za dejavno učenje naravoslovja za sedmošolce obsega 87 strani, štiri poglavja in veliko različnih vrst nalog. Zadnje poglavje je namenjeno ponavljanju in utrjevanju snovi o vplivu človeka na naravo. V poglavju učenci povezujejo vpliv prometa na onesnaževanje okolja in zraka. Prav tako morajo zapisati, kako bi lahko zmanjšali izpušne pline. Učenci se pri tem naučijo, da uporaba fosilnih goriv v prometu negativno vpliva na okolje. Sledi del poglavja z naslovom ogljikov dioksid in podnebje. Učenci pri reševanju spoznajo pojme, kot so toplogredni plini, fosilna goriva, učinek tople grede, smog, ozonska plast in trajnostni razvoj. Naučijo se, da se z uporabo fosilnih goriv, ki jih morajo našteti, sprošča v ozračje toplogredni plin ogljikov dioksid. Ta poveča učinek tople grede, kar povzroči podnebne spremembe. Zvezek za dejavno učenje zelo dobro ozavešča učence o vplivu uporabe fosilnih goriv na okolje. Učenci spoznajo zelo veliko pojmov, povezanih z okoljskimi težavami. V tem literaturnem viru ni omenjen pojem biodizel in tudi ni z njim povezanega eksperimentalnega dela.
5.2 Analiza tujih literaturnih virov
Zaradi dostopnosti najnovejše literature v angleškem jeziku je bilo iskanje vezano le na splete strani. Posebej prirejenega učbenika ali delovnega zvezka za kemijo ni na voljo, zato so bile analizirane šolske knjige, namenjene več različnim naravoslovnim vedam: naravoslovju, fiziki, biologiji in kemiji.
5.2.1 Fizikalna znanost Kalifornije (Frank idr., 2008)
V tej 693 strani dolgi šolski knjigi v angleščini je zajetih več naravoslovnih predmetov, ki si sledijo po poglavjih in se med seboj povezujejo. V knjigi, namenjeni osnovnošolcem 8.
razreda, zasledimo razlago snovi, predstavitev kemijskih eksperimentov in različne vrste nalog iz predmetov, kot so fizika, kemija in astronomija. Poglavja, povezana s kemijo, so podobna poglavjem v slovenskih učbenikih. Pred vsakim razdelkom so navedeni standardi znanja, ki jih mora učenec usvojiti. V poglavju iz kemije z naslovom Carbon chemistry oziroma Kemija ogljika sta rabljena izraza zemeljski plin in metan. V besedilu je govor tudi o nafti kot viru organskih snovi, iz katerih izdelujejo izdelke, kot je npr. plastika. Prav tako je zapisano, kje in za kateri namen uporabljamo ogljikovodike. V tem poglavju je v povezavi z okoljsko problematiko predstavljeno le onesnaževanje okolja z odpadki, in sicer z namenom ozaveščanja učencev o pomembnosti čistoče okolja. Nikjer v besedilu pa ni omembe pojmov,
18
kot so fosilna goriva, toplogredno plini, ozonska luknja in biodizel. Eksperiment, povezan s pripravo biodizla, ni predstavljen, saj so v knjigi zbrani le najpreprostejši kemijski in fizikalni eksperimenti.
5.2.2 Kalifornijska znanost Zemlje (Jenner idr., 2008)
Šolska knjiga s 566 stranmi je namenjena učencem 6. razreda osnovne šole. Tako kot v prvi naravoslovni knjigi v angleščini so tudi v tej pred vsakim razdelkom navedeni standardi znanja, ki jih morajo učenci doseči. Po pregledu celotne knjige je bilo ugotovljeno, da obsega snov o Zemlji. Opredeljeni so pojmi vreme, potres, vulkan, atmosfera, klima in klimatske spremembe, ekosistem, energija, materialne dobrine itd. Podrobneje je bilo analizirano poglavje o energijskih in materialnih virih (Energy and material resources). V posebnem razdelku so zelo natančno opisani fosilna goriva in njihov nastanek. Opredeljeni so tudi različni pojmi, povezani s fosilnimi gorivi, kot so premog, nafta, zemeljski plin ter obnovljivi in neobnovljivi viri energije. Ti so tudi zelo natančno opisani, in sicer nastanek, uporaba, prednosti in slabosti, pridobivanje in vpliv na okolje. Predstavljeni so tudi posledice razlitja nafte in vpliv uporabe fosilnih goriv na okolje. Natančneje so opisani še obnovljivi viri energije, kot so sončna, vetrna in vodna energija ter biomasa ipd. Ni pa predstavljen noben eksperiment, povezan s pripravo biodizla, in tudi biodizel ni omenjen.
5.2.3 Okoljska znanost (Arms, 2004)
Knjiga je namenjena učencem od 9. do 12. razreda. Obsega 536 strani in vsebuje 21 poglavij.
V njej so poglavja, povezana s fosilnimi gorivi in z okoljskimi problemi. Poglavje o zraku (Air) govori o onesnaževanju okolja. Med viri onesnaževanja so omenjena in opisana tudi fosilna goriva. Učenci izvedo tudi o ozonu in ozonski luknji, smogu ipd. V poglavju o obnovljivi energiji (Renewable energy) so predstavljeni obnovljivi viri energije (npr. sončna) in njihov opis. V poglavju so predstavljeni in opisani tudi alternativna goriva ter njihov pomen za prihodnost. Dvajseto poglavju pa govori o vplivih okoljske onesnaženosti na zdravje ljudi. Velik poudarek je v tem poglavju namenjen toksikologiji. Učence knjiga ozavešča o okoljskih težavah, povezanih z uporabo fosilnih goriv. Tako kot v drugih analiziranih literaturnih virih tudi v tem ni omenjen pojem biodizel ali predstavljen eksperiment, povezan z njim.
19 5.3 Sklep o analizi literaturnih virov
Cilj analize izbranih tujih in domačih literaturnih virov je bil potrditev ali ovržba prve hipoteze glede obravnave vsebin o biodizlu, predvsem s tem povezanega dela. Zaradi časovnih omejitev pri izdelavi diplomskega dela je bilo podrobno analiziranih in pregledanih le šest izbranih slovenskih in tujih literaturnih virov, namenjenih osnovnošolcem. Na podlagi analize izbrane literature je bila prva hipoteza ovržena, saj eksperimentalno delo v zvezi z biodizlom za osnovnošolce ni bilo predvideno niti v domači niti v tuji literaturi. Ob ovrženju hipoteze se zavedamo njene omejene veljavnosti, ki izhaja iz majhnega obsega preučenega učnega gradiva, zato ni izključena možnost, da je v tujo ali domačo literaturo že vključeno eksperimentalno delo za učence osnovne šole, povezano z biodizlom. V nadaljevanju študija na tem področju na magistrski stopnji bi bilo smiselno v analizo domače literature zajeti vse potrjene učbenike in delovne zvezke za naravoslovje in kemijo v osnovni šoli.
6 OPTIMIZACIJA POSTOPKA ZA SINTEZO BIODIZLA ZA VKLJUČITEV V ŠOLSKO PRAKSO
Za optimizacijo v šolskem laboratoriju je bil izbran postopek za sintezo biodizla (Ryan in Tinnesand, 2002). Po nekoliko prilagojenem postopku Ryanove in Tinnesanda (2002) je bil izveden eksperiment z nerabljenim in večkrat rabljenim sončničnim oljem. Za vsako olje so bile istočasno izvedene tri vzporednice za boljšo objektivnost rezultatov in izračun njihovega povprečja. Uporabljeno je bilo sončnično olje Girasole (olio di semi di) italijanskega proizvajalca Collina d'Oro. Poleg nerabljenega olja pa je bilo pri eksperimentalnem delu uporabljeno isto, večkrat rabljeno olje Girasole. Olje je bilo večkrat uporabljeno za cvrtje in na koncu filtrirano.
Sinteza biodizla je bila po postopku, predstavljenem v prilogi 1, izvedena v treh vzporednicah z nerabljenim sončničnim oljem in trikrat z večkrat rabljenim sončničnim oljem. Izvedba vseh sintez iz enakega olja je bila izvedena istočasno, tako da so bili na stojalo vpeti trije obroči za lije ločnike (slika 8). Prav tako je bil eksperiment izveden s tremi liji ločniki hkrati. Pri eksperimentiranju z nerabljenim oljem so bili liji ločniki označeni z N1, N2 in N3, z večkrat rabljenim pa R1, R2 in R3. Cilj eksperimenta je bil ugotoviti možno razliko v količini nastalega biodizla, v odvisnosti od tega, ali je rastlinsko olje (npr. za cvrtje) predhodno uporabljeno ali ne. Predvideno je bilo, da bo več biodizla nastalo ob sintezi iz
20
neuporabljenega olja. Podatki o prostornini nastalega biodizla in glicerola po prilagojenem postopku biodizla (Ryan in Tinnesand, 2002) iz svežega olja so zbrani v tabeli 5 in iz večkrat rabljenega olja v tabeli 6.
Tabela 5: Rezultati sinteze biodizla po izbranem postopku sinteze svežega olja Lij ločnik
Volumen reagentov
[mL]
Volumen biodizla [mL]
Volumen glicerola [mL]
Volumen biodizla po spiranju z destilirano vodo [mL]
N1 116 106 10 100
N2 116 106 10 100
N3 116 107 9 96
Povprečje 116 106,3 9,7 98,7
Tabela 6: Rezultati sinteze biodizla po izbranem postopku sinteze iz večkrat rabljenega olja Lij ločnik
Volumen reagentov
[mL]
Volumen biodizla [mL]
Volumen glicerola [mL]
Volumen biodizla po spiranju z destilirano vodo [mL]
R1 116 107 9 103,4
R2 116 107 9 103,6
R3 116 106 10 102,9
Povprečje 116 106,7 9,3 103,3
Iz podatkov v tabelah 5 in 6 je razvidno, da je v primerjavi z nerabljenim sončničnim oljem več biodizla nastalo pri sintezi iz večkrat rabljenega olja. Količina nastalega »surovega«
biodizla neposredno po zaključeni sintezi je bila pri obojem olju na začetku podobna (razlika povprečnih prostornin le 0,4 mL). Do nekoliko opaznejše razlike v količini sintetiziranega biodizla je prišlo v stopnji spiranja produkta z destilirano vodo. Iz večkrat rabljenega olja je v povprečju nastalo 4,6 mL več »očiščenega« biodizla kot iz nerabljenega olja. Glede na to, da se je prostornina sintetiziranega biodizla iz svežega olja ob spiranju z destilirano vodo v primerjavi z biodizlom, sintetiziranim iz večkrat rabljenega olja, nekoliko zmanjšala, lahko sklepamo, da je pri sintezi iz svežega olja v nekoliko večji meri hkrati potekla tudi reakcija umiljenja, kar je povzročilo tudi delno spiranje produkta v vodno fazo.
21
7 UMESTITEV OPTIMIZIRANEGA POSTOPKA SINTEZE BIODIZLA V UČNO URO KEMIJE
Učna načrta za naravoslovje (Skvarč idr., 2011) in kemijo (Bačnik idr., 2011), vključujeta operativne učne cilje, povezane s fosilnimi gorivi. Tako so v učnem načrtu za naravoslovje v sedmem razredu v vsebinskem sklopu z naslovom Vpliv človeka na okolje opredeljeni naslednji učni cilji, povezani z okoljem in s fosilnimi gorivi (Skvarč idr., 2011):
učenec s primeri razloži škodljive vplive in posledice čezmernega izkoriščanja
naravnih virov (fosilnih goriv, vode in surovin) ter velike količine nastalih odpadkov;
učenec zna navesti primere človeških dejavnosti, ki povzročajo onesnaževanje zraka, tal in vode;
učenec predlaga ukrepe in ravnanje, ki bi prispevali k zmanjšanju posledic posegov človeka v okolje.
V vsebinskem sklopu učnega načrta za kemijo (Bačnik idr., 2011) z naslovom Družina ogljikovodikov s polimeri lahko zasledimo naslednje učne cilje, povezane s fosilnimi gorivi:
učenci spoznajo nafto in zemeljski plin kot glavna vira organskih spojin (ogljikovodikov) in neobnovljiva vira energije;
učenci razmišljajo o zmanjšanju vplivov ogljikovodikov in njihovih derivatov na okolje.
Na osnovi navedenega se osnovnošolci s fosilnimi gorivi spoznajo že v sedmem razredu, in sicer v vsebinskem sklopu z naslovom Vpliv človeka na okolje, ob vsebinskem sklopu Družina ogljikovodikov s polimeri pa v osmem razredu ponovijo učno snov o fosilnih gorivih kot glavnem viru ogljikovodikov. Čeprav v učnem načrtu za naravoslovje ali kemijo v osnovnih šolah ni eksplicitno zapisanih pojmov alternativna goriva in biodizel, je možno v skladu z opredeljenimi operativnimi učnimi cilji potrditi drugo zastavljeno hipotezo diplomskega dela, ki se glasi: V skladu z učnim načrtom (Bačnik idr., 2011) je možno razviti učno enoto o alternativnih gorivih in njihovem pomenu, s posebnim poudarkom na biodizlu, ki bo vključevala samostojno eksperimentalno delo učencev. Na podlagi učnega načrta za kemijo v osnovnih šolah (prav tam) so lahko operativni učni cilji na temo fosilnih goriv povezani s pojmom biodizel. Za namen diplomskega dela je bil tako razvit primer gradiva za
22
učno enoto, ki vključuje eksperimentalno delo o biodizlu ter je predstavljena v prilogah 2, 3, 4 in 5.
Iz priloge 2 je razvidno, da je bilo v učno enoto vključeno tudi samostojno eksperimentalno delo učencev, s poudarkom na biodizlu. Učna enota je sestavljena iz dveh šolskih ur (90 minut). Učenci na začetku ponovijo učno snov o fosilnih gorivih ter spoznajo pojma alternativna goriva in biodizel (priloga 3). Nato sledi samostojno delo učencev, med katerim na podlagi učnega lista (priloga 4) in predhodnih navodil učitelja poskušajo sami sintetizirati biodizel. Pri samostojnem delu učencev lahko pride do nezgod zaradi uporabe močne baze (kalijevega hidroksida). Učitelj bi moral zato vseskozi spremljati delo učencev in jih pred eksperimentiranjem posebej opozoriti na varnost pri delu. Pripravljena učna enota bi lahko bila izvedena po zapisanih fazah. Težave bi lahko povzročala časovna omejitev. Učenci bi zaradi počasnejšega rokovanja s kemijskimi pripomočki potrebovali več časa. Med tresenjem lijev ločnikov, pa bi učitelj moral zaposliti preostale učence. Z željo po dejavni vlogi učencev pri pouku kemije je s predstavljeno učno enoto predvideno samostojno eksperimentalno delo učencev. V šolski praksi bi se morda učitelj kemije pri rednem pouku raje odločil za demonstracijsko izvedbo opisane sinteze biodizla, kar bi bilo tudi z vidika varnosti pri delu sprejemljivejše. Učitelj bi tako v krajšem času učencem predstavil postopek priprave biodizla in sam rokoval z močno bazo. Učence bi lahko med tresenjem lija ločnika zaposlil z reševanjem delovnega lista. Prav tako bi bila ena šolska ura (45 minut) dovolj za teoretični uvod in demonstracijo. V nadaljevanju raziskovalnega dela na področju vključevanja vsebin o gorivih prihodnosti v pouk bi bilo smiselno obe možni izvedbi preizkusiti in evalvirati v šoli.
8 SKLEP
Povečane koncentracije ogljikovega dioksida v zraku in ekstremne vremenske spremembe so po navedbah okoljskih strokovnjakov posledica množične in dolgoletne uporabe fosilnih goriv. Zelena kemija, katere cilj je zmanjšati in preprečiti onesnaževanje okolja, spodbuja uporabo alternativnih goriv. Manjšanje zalog nafte in zemeljskega plina povzroča dvigovanje cen fosilnih bencina in dizla. Vse več ljudi se zato odloča za uporabo biogoriv, kot sta npr.
biodizel in bioetanol. Biodizel je alkilni ester maščobnih kislin, sintetiziranih iz rastlinskega olja ali živalskih maščob in alkohola, ob prisotnosti katalizatorja (običajno močne baze, kisline ali encimov). Priprava biodizla iz rastlinskih olj ustreza sedmemu načelu zelene
23
kemije, po katerem morajo biti izhodiščne surovine obnovljivega izvora, če je to ekonomsko in tehnološko izvedljivo. Biodizel je obnovljivo, netoksično, biorazgradljivo in okolju prijazno biogorivo, s podobnimi lastnostmi kot fosilni dizel. Uporabljamo ga lahko v nepredelanih dizelskih motorjih, kot mešanico s fosilnim dizlom. V primerjavi s fosilnim dizlom pri gorenju biodizla nastaja veliko manj saj in emisijskih plinov. Zaradi prepoznavanja potrebe intenzivne integracije vsebin o alternativnih gorivih v pouk kemije že v osnovni šoli je bil glavni namen diplomskega dela preučiti obstoječe stanje v šolski praksi na podlagi analize obstoječega gradiva ter v nadaljevanju predlagati možnosti za njeno izboljšanje. Tako je bilo v diplomskem delu ugotovljeno, da je v tuji in domači literaturi in virih na voljo veliko informacij o biodizlu in njegovi sintezi. Po pregledu literature in virov v slovenščini in angleščini, prilagojenih za osnovne šole (natančneje učbenikov in delovnih zvezkov), je bil pojem biodizel najden le v enem učbeniku v slovenščini. V nobenem izmed analiziranih osnovnošolskih učbenikov oz. delovnih zvezkov pa ni predstavljen eksperiment, povezan s pripravo biodizla, prilagojen za osnovno šolo. Čeprav biodizel ni omenjen v nobenem izmed analiziranih delovnih zvezkov, je veliko informacij o okoljskih težavah, povezanih s fosilnimi gorivi. Z namenom umestitve vsebin o gorivih prihodnosti v pouk kemije v skladu s potrjenim učnim načrtom za kemijo v osnovni šoli je bil v sklopu diplomskega dela v laboratoriju preverjen in optimiziran izbrani postopek sinteze biodizla. Postopek priprave biodizla je preprost in primeren za vključitev v učno uro kemije. Za namen diplomskega dela je bila tako izdelana učna enota o biodizlu s pripadajočim gradivom za učitelja in učence. Izdelano učno enoto je smiselno v nadaljnjem raziskovalnem delu evalvirati v šolski praksi, morda v smislu primerjave samostojne izvedbe eksperimentalnega dela učencev z učiteljevo demonstracijsko izvedbo sinteze biodizla z vidika razvoja interesa učencev za predlagano vsebino in kakovosti usvojenega znanja.
24
9 VIRI IN LITERATURA
Abbaszaadeh, A., Ghobadian, B., Omidkhah, M. R., in Najafi, G. (2012). Current biodiesel production technologies: A comparative review. Energy Conversion and Management, 63, 138–148. doi:10.1016/j.enconman.2012.02.027.
Agarwal, A. K. (2007). Biofuels (alcohols and biodiesel) applications as fuels for internal combustion engines. Progress in Energy and Combustion Science, 33, 233–271.
doi:10.1016/j.pecs.2006.08.003.
Anastas, P. T., in Warner, J. C. (1998). Green Chemistry: Theory and Practice. New York:
Oxford University Press.
Ariyaratne, H. W .K., Melaaen, C. M., in Tokheim, L. A. (2014). Determination of biomass fraction for partly renewable solid fuels. Energy, 70, 465–472.
doi:10.1016/j.energy.2014.04.017.
Arms, K. (2004). Holt Environmental Science, Student Edition. USA: Holt, Rinehart and Winston.
Bačnik, A., Bukovec, N., Vrtačnik, M., Poberžnik, A., Križaj, M. idr. (2011). Učni načrt.
Program osnovna šola. Kemija. Ljubljana: Ministrstvo za šolstvo in šport.
Baird C., in Cann, M. (2012). Environmental Chemistry-5th edition. New York: W. H.
Freeman and Company.
Baldassarri, T. L., Battistelli, L. C., Conti, L., Crebelli, R., De Berardi, B., Iamicel, A. L., /…/
Iannaccon, S. (2004). Emission comparison of urban bus engine fueled with diesel oil and ‘biodiesel’ blend. Science of the Total Environment 327, 147–162.
Daud, N. M., Abdullah, S. R. S., Hasan, H. A., in Yaakob, Z. (2015). Production of biodiesel and its wastewater treatment technologies: A review. Process safety and environmental protection, 94, 487–508.
Demirbas, A. (2008). Biodiesel: A Realistic Fuel Alternative for Diesel Engines. London:
Springer Verlag.
Devetak, I., Rozman, L., Sopotnik, M., in Susman, K. (2013). Dotik narave 7 : zvezek za aktivno učenje naravoslovja v 7. razredu osnovne šole. Ljubljana: Rokus Klett.
Epicoco, M., Oltra, V., in Saint Jean, M. (2013). Knowledge dynamics and sources of eco- innovation: Mapping the Green Chemistry community. Technological Forecasting &
Social Change, 81, 388–402.
Fanguri, M., in Milford, A. H. (1999). Biodiesel production: a review. Bioresource Tehnology, 70, 1–15.
Frank, D. V., Griffith, J. T., Little, J. G., Miaoulis, B., Miller, S., in Pasachoff, J. M. (2008).
Focus on California physical science. Boston: Pearson Prentice Hall. Pridobljeno 8.8.
25
2015 s https://www.pearsonsuccessnet.com/snpapp/iText/products/0-13-203527- 8/phs_ca_sci_gr8_main.html.
Fukuda, H., Kondo, A., in Noda, H. (2001). Biodiesel fuel production by transesterification of oils. Journal of bioscience and bioengineefxn, 92 (5), 405–16.
Glažar, S. A., Godec, A., Vrtačnik, M., in Wissiak Grm, K. S. (2012). Moja Prva kemija 1:
kemija za 8. razred osnovne šole. Delovni zvezek. Ljubljana: Modrijan.
Habibullah, M. H., Masjuki, H. H., Kalam, M. A., Ashrafur Rahman, S. M., Mofijur, M., Mobarak, H. M., in Ashraful, A. M. (2015). Potential of biodiesel as a renewable energy source in Bangladesh. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 50, 819–834.
Hu, Y., Hall, C. A. S., Wang, J., Feng, L., in Poisson, A. (2013). Energy Return on Investment (EROI) of China’s conventional fossil fuels: Historical and future trends.
Energy, 54, 352–364. doi:10.1016/j.energy.2013.01.067.
Javed, S., Murthy, S. Y. V. V., Rahmath, U. B., in Prasada, R. O. (2015). Development of ANN model for prediction of performance and emission characteristics of hydrogen dual fueled diesel engine with Jatropha Methyl Ester biodiesel blends. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 26, 549–557. doi:10.1016/j.jngse.2015.06.041.
Jenner, J., Lisowski, M., Wellnitz, T. R., Cronin Jones, L., Brooks Simons, B., in Wysession, M., 2008. Focus on California Earth science. USA: Pearson Education. Pridobljeno 8.
8. 2015 s https://www.pearsonsuccessnet.com/snpapp/iText/products/0-13-203526- X/phs_ca_sci_gr6_main.html.
Lanjewa, B. M., Rao, R. V., in Kale, A. V. (2015). Assessment of alternative fuels for transportation using a hybrid graph theory and analytic hierarchy process method. Fuel, 154, 9–16.
McCarthy, P., Rasul , M. G., in Moazzem, S. (2011). Analysis and comparison of performance and emissions of an internal combustion engine fuelled with petroleum diesel and different bio-diesels. Fuel, 90, 2147–2157. doi:10.1016/j.fuel.2011.02.010.
Mohan, D., Pittman Jr., C. U., in Steele, P. H. (2006). Pyrolysis ofwood/biomass for bi-oil: a critical review. Energy Fuel, 20, 848–889.
Nidah, A. H., in Khaled, A. A. (2015). A comparative study of almond and palm oils as two bio-diesel fuels for diesel engine in terms of emissions and performance. Fuel, 150, 318–324.
Okorn, B., Boncelj, G., Krbavčič, A., in Purgar, Ž. (2012). Novosti pri gorivu v slovenski ponudbi. Pridobljeno 15. 7. 2015 s http://www.delo.si/druzba/na-kolesih/novosti-pri- gorivu-v-slovenski-ponudbi.html.
Pelly, M. (2001). Make bio-diesel from used kitchen grease. Countryside and Small Stock Journal, 85 (1), 32–37.
26
Plut, D. (2004). Zeleni planet? : prebivalstvo, energija in okolje v 21. stoletju. Radovljica:
Didakta.
Ryan, A. in Tinnesand, M. (2002). Introduction to green chemistry. Washington, D. C.:
American Chemical Society.
Schuchardt, U., Sercheli, R., in Vargas, M. R. (1998). Transesterification of Vegetable Oils: a Review. J Braz Chem Soc, 9 (1), 199–210.
Shahir, V. K., Jawaharb, C. P., in Sures, P. R. (2015). Comparative study of diesel and biodiesel on CI engine with emphasis to emissions – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 686–697
Shrirame, H. Y., Panwar, N. L., in Bamniya, B. R. (2011). Bio Diesel from Castor Oil – A Green Energy Option. Low Carbon Economy, 2, 1–6. doi:10.4236/lce.2011.21001.
Skvarč, M. Glažar, S. A., Marhi, M., Skribe Dimec, D., Zupan A. idr. (2011). Učni načrt.
Program osnovna šola. Naravoslovje. Ljubljana: Ministrstvo za šolstvo in šport.
Smith, V. H., Sturm, B. S. M., deNoyelles, F. J., in Billings, S. A. (2010). The ecology of algal biodiesel production. Trends in Ecology and Evolutio, 25(5), 301–209.
Smrdu, A. (2002). Od atoma do molekule: delovni zvezek za kemijo v 8. razredu devetletne osnovne šole. Ljubljana: Jutro.
Subramaniam, D., Murugesan, A., Avinash, A., in Kumaravel, A. (2013). Bio-diesel production and its engine characteristics – An expatiate view. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 22, 361–370. doi:10.1016/j.rser.2013.02.002.
Tarasova, N. P., Makarova, A. S., Varlamova, S. N., in Vavilov, S. Y. (2014). The development of Green Chemistry in Russia as a tool to improve the competitiveness of chemical products [an opinion poll]. Journal of Cleaner Production, 83, 491–496.
9.1 Viri slik
Daud, N. M., Abdullah, S. R. S., Hasan, H. A., Yaakob, Z. (2015). Production of biodiesel and its wastewater treatment technologies: A review. Process safety and environmental protection, 94, 487–508.
Dotik narave 7, zvezek za aktivno učenje za naravoslovje v 7. razredu osnovne šole. (2014).
Pridobljeno 8. 8. 2015 s http://www.emka.si/dotik-narave-7-novo-zvezek-za-aktivno- ucenje-za-naravoslovje-v-7-razredu-osnovne-sole/PR/1518145.
Focus on California Earth science (2008). Pridobljeno 8. 8. 2015 s https://www.pearsonsuccessnet.com/snpapp/iText/products/0-13-203526-
X/phs_ca_sci_gr6_main.html.
27
Focus on California physical science (2008). Pridobljeno 9. 8. 2015 s https://www.pearsonsuccessnet.com/snpapp/iText/products/0-13-203527-
8/phs_ca_sci_gr8_main.html.
Fanguri, M., in Milford, A. H. (1999). Biodiesel production: a review. Bioresource Tehnology, 70, 1–15.
Holt Environmental Science, Student Edition. (2015). Pridobljeno 8. 8. 2015 s http://www.abebooks.com/Holt-Environmental-Science-Student-Edition-
RINEHART/6174897370/bd.
Moja prva kemija 1, delovni zvezek za kemijo v 8. razredu osnovne šole (2014). Pridobljeno 6.
8. 2015 s http://www.emka.si/moja-prva-kemija-1-delovni-zvezek-za-kemijo-v-8- razredu-osnovne-sole-do-razprodaje/PR/45939.
Od atoma do molekule (b. d.). Pridobljeno 7. 8. 2015 s http://www.jutro.si/knjige_od_atoma.html.
Relative hydrophobicity (2011). Pridobljeno 1. 8. 2015 s http://www.onlinembr.info/Fouling/
Hydrophobicity.htm.
Sončnično olje (b. d.). Pridobljeno 23. 8. 2015 s http://www.eurospin.it/dettaglio.cfm?val=pr
&fr=2&dett=53819.
PRILOGE
Priloga 1: Postopek sinteze biodizla po izbranem postopku
Tabela 1: Seznam pripomočkov in reagentov, uporabljenih za izbrani preizkus priprave biodizla
Pripomočki Reagenti
lij ločnik, 250 mL 100 mL nerabljenega sončničnega olja (Girasole)
merilni valj, 100 mL 100 mL večkrat rabljenega sončničnega olja (Girasole)
merilni valj, 50 mL 15 mL metanola
čaša, 50 mL 1 mL 9M KOH
stojalo 10 mL destilirane vode
obroč za lije ločnike
Prilagojen postopek, po katerem sem pripravila biodizel iz nerabljenega in večkrat rabljenega olja (Ryan in Tinnesand, 2002), je tak:
1. Na stojalo vpnemo obroč za merilni valj (250 mL).
2. V 250-mililitrski lij ločnik nalijemo 100 mililitrov nerabljenega rastlinskega olja in mu previdno dodamo 15 mL metanola.
3. Počasi, po kapljicah, dodamo še 1 mL 9M KOH.
4. Vsebino vedno mešamo na enak način (sama sem lij ločnik z rokami 600-krat obrnila navzgor in navzdol).
5. Lij ločnik postavimo na obroč in pustimo vsebino stati čez noč, da nastaneta dve plasti.
6. Spodnjo plast (glicerol) ločimo od zgornje (biodizla) z merilnim valjem in zapišemo količino nastalega glicerola. Količino glicerola odštejemo od skupne količine vseh reagentov, da dobimo količino nastalega biodizla.
7. Zgornjo plast biodizla speremo z 10 mL destilirane vode. Lij ločnik zelo počasi navpično obrnemo štirikrat. Pri tem je pomembno, da vsebino zmešamo zelo počasi in previdno (pri reakciji nastanejo mila, ki lahko ob hitrem mešanju spenijo vsebino).
