Tο δέντρο του άνθρακα

Hosted by OSOS , contributed by 1gymmeta on 1 December 2019

Ο κόσμος μας έρχεται διαρκώς αντιμέτωπος με προκλήσεις που οφείλονται στα συνεχώς αυξανόμενα επίπεδα των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Απαιτείται επομένως να κατανοήσουμε και να ενημερωθούμε για τις δυνατότητες που υπάρχουν ως προς τη μείωση της συγκέντρωσης των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και ειδικότερα του διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Εκτιμάται ότι τα αυξανόμενα επίπεδα των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου θα αυξήσουν δραματικά τη θέρμανση του πλανήτη, κάτι που επηρεάζει το κλίμα, τη βιολογική διαφοροποίηση και τα οικοσυστήματα στον πλανήτη. Για παράδειγμα, η υπερθέρμανση του πλανήτη προκαλεί την άνοδο του επιπέδου της θάλασσας και ακραίες καιρικές συνθήκες σε διάφορες περιοχές του κόσμου.

 

Σκοπός της δραστηριότητας είναι να αυξηθεί η ευαισθητοποίηση των μαθητών για τη διαδικασία της σταθεροποίησης των επιπέδων του άνθρακα από τα δάση.

Για το λόγο αυτό, οι μαθητές αρχικά μελετούν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και το ρόλο των δέντρων στη μείωση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια υπολογίζουν την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για τη φόρτιση των κινητών τους τηλεφώνων και το χρόνο που χρειάζεται το δέντρο του άνθρακα να απορροφήσει αυτές τις εκπομπές. Τέλος, υπολογίζουν την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών που χρησιμοποιεί η οικογένειά τους στην καθημερινή τους ζωή.

 

Πηγές που θα χρειαστούν: 

  • Υπολογιστής και πρόσβαση στο διαδίκτυο

  • Η εφαρμογή που χρησιμοποιείται στη δραστηριότητα είναι διαθέσιμη στη διεύθυνση Carbon Tree: http://www.carbontree.fi/. (HIILI project; http://www.carbontree.fi/fi/mittaa-itse, Taina Ruuskanen)

 

 

Learning Objectives
Φυσικές Επιστήμες, ICT
Teacher: 1gymmeta
Age group
12-15
all ages
Students participating
25
Área temática:ICT

Sentir

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι ένα από τα πιο σημαντικά αέρια που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, και κυρίως προκαλείται από τον τρόπο ζωής του ανθρώπου όπως τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Τα δέντρα μπορούν να επιβραδύνουν την αύξηση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, με την σταθεροποίηση των επιπέδων άνθρακα.

Αρχικά, παρακολουθήσαμε την εφαρμογή του "δέντρου του άνθρακα" (http://www.carbontree.fi/), για να μελετήσουμε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και τους παράγοντες που την επηρεάζουν.

Η εφαρμογή Carbon Tree καταγράφει σε πραγματικό χρόνο το ρυθμό ροής του άνθρακα κατά τη φωτοσύνθεση και την αναπνοή του δέντρου. Τα δεδομένα λαμβάνονται από τον Hyytiälä Forestry Field Station SMEAR II, στη νότια Φινλανδία, μονάδα του Τμήματος Δασικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Ελνσίνκι. Το είδος του δέντρου είναι πεύκο (Pinus sylvestris). Οι λευκές τελείες στην εφαρμογή δείχνουν τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα και η ανταλλαγή του διοξειδίου του άνθρακα (αναπνοή – φωτοσύνθεση) εκφράζεται ως ένα κινούμενο ρεύμα αυτών των μορίων. Ο θετικός αριθμός στο τέλος της σελίδας (ροή του άνθρακα) δείχνει ότι το δέντρο απορροφά το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και το αρνητικό πρόσημο ότι το δέντρο απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Χωριστήκαμε σε ομάδες και καταγράψαμε τη ροή του άνθρακα για κάθε ημέρα από τον Δεκέμβριο 2018 έως και τον Νοέμβριο 2019, στις 12.00μμ, διατηρώντας τις υπόλοιπες μεταβλητές της εφαρμογής σταθερές. Υπολογίσαμε τις μέσες τιμές ώστε να εξάγουμε συμπεράσματα για τη ροή του άνθρακα σε κάθε εποχή του χρόνου. Τα αποτελέσματα δίνονται στον Πίνακα 1.

Παρατηρήσαμε ότι το καλοκαίρι η ροή του άνθρακα είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τις άλλες εποχές του χρόνου. Ο χειμώνας είναι η εποχή που η ροή του άνθρακα είναι μικρότερη δηλαδή το αρνητικό πρόσημο συμβολίζει την απελευθέρωση CO2 προς το περιβάλλον. Η ερμηνεία που δώσαμε είναι ότι το καλοκαίρι υπάρχει μεγαλύτερη ηλιοφάνεια οπότε η φωτοσύνθεση γίνεται με πιο έντονο ρυθμό και επομένως η απορρόφηση του CO2 από το “δέντρο του άνθρακα” είναι μεγαλύτερη.

Στη συνέχεια, μεταβάλλαμε τις άλλες μεταβλητές της εφαρμογής και παρατηρήσαμε ότι η ηλιοφάνεια, η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα, η θερμοκρασία και η υγρασία του εδάφους είναι παράγοντες που επίσης επηρεάζουν τη ροή του άνθρακα.

Imaginar

Φόρτιση κινητού τηλεφώνου

Ο ηλεκτρισμός παράγεται με διαφορετικές μεθόδους και από την καθεμία παράγεται διαφορετική ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα.

Για την Ελλάδα, για την παραγωγή 1Κilowatt-hour, η μέση τιμή των εκπομπών CO2 είναι περίπου 980 g, σύμφωνα με πίνακες της ΔΕΗ για το 2017.

Σε αυτή τη δραστηριότητα, διερευνήσαμε “το αποτύπωμα του άνθρακα” από την παραγωγή ενέργειας που απαιτείται για τη φόρτιση του κινητού τηλεφώνου κάθε μαθητή. Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να υπολογιστούν ξεκινώντας από την μπαταρία των κινητών.

Τα βήματα που ακολουθήσαμε ήταν: Από την μπαταρία του κάθε τηλεφώνου:

  • Καταγράψαμε τη χωρητικότητα των διαφορετικών τύπων κινητών τηλεφώνων σε ηλεκτρικό φορτίο (mΑh).

  • Υπολογίσαμε την ισχύ σε watt.

  • Υπολογίσαμε την ενέργεια (KWh) που απαιτείται για τη φόρτιση του κινητού τηλεφώνου για ένα έτος, αν φορτίζεται κάθε ημέρα από το 0% στο 100%.

  • Υπολογίσαμε το “αποτύπωμα άνθρακα” για το κάθε κινητό, για τη φόρτιση α) για έναν χρόνο β) για μια ημέρα.

  • Με τη βοήθεια της εφαρμογής και του Πίνακα 1, υπολογίσαμε πόσο χρόνο χρειάζεται το “δέντρο του άνθρακα” για να απορροφήσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή ενέργειας που απαιτείται για μια μόνο φόρτιση του κινητού τηλεφώνου (φόρτιση μιας ημέρας), όλες τις εποχές του χρόνου.

  • Καταγράψαμε τα αποτελέσματα στον Πίνακα 2.

Με βάση τα αποτελέσματα του πίνακα 2, παρουσιάσαμε τα αποτελέσματα στην τάξη. Συζητήσαμε για την συνολική ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη φόρτιση του κινητού και ποιο είναι το “αποτύπωμα” του άνθρακα που αντιστοιχεί σε κάθε μαθητή.

Επίσης παρατηρήσαμε ότι το καλοκαίρι η απορρόφηση του CO2 γίνεται σε λιγότερο χρόνο από "το δέντρο του άνθρακα".

Στη συνέχεια, υπολογίσαμε τη συνολική ποσότητα CO2 που εκπέμπεται από την παραγωγή ενέργειας που απαιτείται για τη φόρτιση των κινητών τηλεφώνων των μαθητών όλης της τάξης. (Πίνακας 3)

Πίνακας 3.

Συνολική ποσότητα εκπομπών CO2 (σε γραμμάρια)

- Κινητά τηλέφωνα όλων των μαθητών της τάξης.

Σε μια ημέρα

(g)

Σε έναν χρόνο (kg)

264,28

96,64

 

Συζητήσαμε και προβληματιστήκαμε για τη μεγάλη ποσότητα CO2 που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα από τη χρήση μιας μικρής συσκευής και χωρίς να γίνεται αντιληπτό, συμβάλλουμε και εμείς στην αύξηση της εκπομπής CO2 στο περιβάλλον. Επιπλέον, αναρωτηθήκαμε πού οφείλονται οι διαφορές ανάμεσα στα διαφορετικά “αποτυπώματα” του άνθρακα. Οι διαφορές αποδόθηκαν στις διαφορετικές μάρκες κινητών τηλεφώνων και στη διαφορετική χωρητικότητα του κάθε κινητού άρα και στην ενέργεια που απαιτείται για τη φόρτιση του κάθε κινητού τηλεφώνου.

Crear

Ηλεκτρικές συσκευές

Το επόμενο βήμα ήταν να διερευνήσουμε το “αποτύπωμα άνθρακα” του σπιτιού μας.

Για το λόγο αυτό, συνεργαστήκαμε με την οικογένειά μας και ερευνήσαμε τη χρήση των ηλεκτρικών συσκευών στο σπίτι για μια βδομάδα. Στον υπολογισμό καταγράψαμε τα είδη των ηλεκτρικών συσκευών και τις ώρες χρήσης.

Αφού συγκεντρώσαμε τα δεδομένα για μια εβδομάδα, υπολογίσαμε την εκτιμώμενη κατανάλωση ενέργειας από τη χρήση των ηλεκτρικών συσκευών για μια βδομάδα και για έναν χρόνο. Το αποτέλεσμα μετατράπηκε σε εκτιμώμενη ποσότητα CO2 που παράγεται ή το “αποτύπωμα άνθρακα” ανά βδομάδα / ανά έτος για κάθε οικογένεια. Τα αποτελέσματα, ενδεικτικά για κάποιες οικίες, καταγράφονται στον Πίνακα 4.

Παρατηρήσαμε ότι υπάρχουν διαφορές στο "αποτύπωμα του άνθρακα" της κάθε οικογένειας. Οι λόγοι που μπορεί να συμβαίνει αυτό είναι ότι πρόκειται για διαφορετικές μάρκες ηλεκτρικών συσκευών, οι ώρες χρήσης μπορεί να διαφέρουν όπως και ο αριθμός των ατόμων που κατοικούν σε κάθε σπίτι μπορεί να είναι διαφορετικός.

Compartir

Συζήτηση-Προτάσεις

Από τα αποτελέσματα της έρευνας, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι καθημερινές μας συνήθειες επηρεάζουν την εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και επομένως συνδέονται άμεσα με το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Συζητήσαμε για το εάν θα μπορούσε να μειωθεί “το αποτύπωμα του άνθρακα”. Οι απόψεις που διατυπώθηκαν είναι ότι θα πρέπει να περιοριστεί η χρήση των κινητών τηλεφώνων και ορισμένων ηλεκτρικών συσκευών σε ατομικό και σε οικογενειακό επίπεδο. Επίσης, πρέπει να δώσουμε μεγάλη σημασία στα δέντρα και στη λειτουργία που επιτελούν. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η προστασία των δασών, η αναδάσωση και η προστασία των χώρων πρασίνου ιδιαίτερα στις πόλεις. Ειδικότερα στην Ελλάδα μεγάλη μείωση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα θα γίνει με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Εμπνευστήκαμε από τη μελέτη και με τη συμβολή της καθηγήτριας κας Λεούση Επιστήμης ΠΕ08, ζωγραφίσαμε:


 

Δημιουργήσαμε padlet με δικές μας φωτογραφίες από τα δέντρα της περιοχής μας: https://padlet.com/atheconomou4/7r495y7jiz64

Το έργο ανέβηκε στην ιστοσελίδα του σχολείου μας: http://1gym-metam.att.sch.gr/new/