Kun je een mobieltje opladen met 'plantenstroom'?
1 / 36
Lesduur is: 50 minIntroductie
Deze les gaat over het opwekken van kleine hoeveelheden stroom door bacteriën, die leven van de restproducten (glucose) van planten. Leerlingen denken na over toepassingen van deze kleine groene stroombronnen en rekenen ermee. Ze maken kennis met het fenomeen 'start-up' en leren dat wetenschap ook tot een bedrijf(je) kan leiden.
Instructies
Voorkennis van leerlingen
Niet noodzakelijk, wel handig: reactie van de fotosynthese; kennis over de werking van een batterij.
Voorbereiding voor docent
De les is binnen 1 lesuur te doen, maar maak wel een keuze uit de vragen (dus enkele vragen overslaan). Vragen helpen bij het verwerken van de informatie, maar kosten ook relatief veel tijd. Kies dus zelf van tevoren welke vragen voor de klas meer of minder relevant zijn.
Wil je de hele les uitgebreid behandelen, dan is meer dan 1 lesuur nodig.
Leerdoelen/vaardigheden
Na deze les...
...kunnen leerlingen uitleggen hoe je stroom opwekt via bacteriën in de grond die leven van overtollige glucose van planten.
..hebben leerlingen weer even opgehaald hoe fotosynthese werkt en kun. je uitleggen hoe fotosynthese zorgt voor energie op aarde
...kunnen leerlingen het principe van een batterij uitleggen.
...kunnen leerlingen via een berekening aantonen of de techniek van plantenstroom geschikt is om een mobiele telefoon op te laden.
...kunnen leerlingen aangeven voor welke doeleinden de techniek van plantenstroom geschikt is.
...hebben leerlingen kennisgemaakt met promotieonderzoek en start-ups.
Aansluiting curriculum
Biologie: fotosynthese
Nask: batterij; rekenen aan stroom
Onderdelen in deze les
Slide 1 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 2 - Tekstslide
Niet zichtbaar voor leerlingen
Slide 3 - Tekstslide
Toelichting
Laat deze dia even lezen (hij komt aan het eind weer terug). Bespreken is niet echt nodig (kost vrij veel tijd).
Slide 4 - Tekstslide
Toelichting
Planten maken via fotosynthese glucose. Wij (of de koe) eten die planten . Of we gebruiken hout (ook ontstaan via fotosynthese) als brandstof. Op beide manieren leveren planten ons energie.
Klik op de hotspots om de leerlingen uit te nodigen om de fotosynthese- en verbrandingsreactie weer even op te halen.
Fotosynthese: koolstofdioxide + water --> glucose + zuurstof (onder invloed van de energie uitzonlicht).
Verbrandingsreactie is de omgekeerde reactie.
Vraag
Voorkennis: Maak een voedselketen met drie of vier schakels waarin je laat zien hoe zonne-energie op je bord terecht komt.
Typ hier je antwoord:
Slide 5 - Open vraag
Antwoorden (voorbeelden)
gras-koe-mens
graan-varken-mens
plantaardig plankton - garnaal - vis - mens
mais - kip - mens
Belangrijk is dat de leerlingen zien dat alle voedselketens met een producent (plant) beginnen. Dit is uiteraard herhaling van kennis, ter opfrissing.
Slide 6 - Tekstslide
Toelichting
Dit gaat over een geheel andere manier van energie die via planten, wél via glucose, geleverd wordt. Daar zijn bacteriën bij betrokken.
De afbeelding laat zien dat dit in de praktijk ook echt werkt: kleine lampjes in een park in Rotterdam.
Slide 7 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 8 - Tekstslide
Toelichting
Laat de leerlingen deze dia zelf lezen.
De 'bacteriën in de bodem' waar over gesproken wordt zijn niet de bekende symbiotische wortelknolbacteriën maar zijn bacteriën zonder verbintenis met wortelsysteem van plant.
Slide 9 - Tekstslide
Toelichting
Deze dia laat zien dat via promotieonderzoek aan een universiteit, bedrijven kunnen ontstaan. Wellicht hebben leerlingen een beeld dat universiteiten en het bedrijfsleven ver uit elkaar liggen, maar dat is zeker niet zo.
Er volgen nu twee vragen (over promotieonderzoek en start-ups) die interessant zijn voor het beeld dat leerlingen hebben van universiteiten, maar die niet persé relevant zijn voor het vervolg van de les.
Vraag
Wat is eigenlijk promotie-onderzoek?
A
Dat is onderzoek dat je tijdens je universitaire of hbo-studie doet. Je krijgt niet betaald (misschien een stage-vergoeding). Je studeert af op dit onderzoek.
B
Dat is onderzoek dat je doet ná een universitaire of hbo-master. Je krijgt salaris en hopelijk schrijf je een proefschrift.
C
Dat is onderzoek dat je doet in opdracht van het bedrijfsleven. Het resultaat is vaak een eigen bedrijf. Je krijgt niet betaald tijdens dit onderzoek (soms wel)
D
Dat is onderzoek dat je doet als je eenmaal gepromoveerd bent. Je ontvangt er gewoon salaris voor. Je mag zelf je onderwerp kiezen.
Slide 10 - Quizvraag
Toelichting
Deze vraag is bedoeld om leerlingen bewust te maken van wat er eigenlijk kan na een universitaire studie. Overigens is het dus ook mogelijk om te promoveren na een hbo-opleiding.
Vraag
Plant-e is begonnen als (promotie-)onderzoek aan de Wageningen Universiteit & Research. Daarna is het als start-up-bedrijfje verder gegaan. Zoek nog twee voorbeelden van start-ups.
timer
1:30
Typ hier je antwoord:
Slide 11 - Open vraag
Toelichting
De bedoeling van deze vraag is leerlingen bewust maken van het feit dat universiteit en bedrijfsleven niet persé gescheiden werelden zijn.
Slide 12 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Vraag
Dus hoe loopt die stroom?
A
Als de lamp uit staat: van de positieve pool (rood) naar de negatieve pool (oranje), als de lamp aan staat andersom
B
Van de negatieve pool (oranje) naar de positieve pool (rood)
C
Van de positieve pool (rood) naar de negatieve pool (oranje)
Slide 13 - Quizvraag
Deze slide heeft geen instructies
Slide 14 - Tekstslide
Toelichting
Dit is de basis van de techniek.
De energie komt nog steeds uit fotosynthese, want daarmee wordt glucose gemaakt. Die glucose lekt via de wortels naar bodembacteriën. Zij 'eten' deze glucose en produceren daarbij H+ en elektronen. De H+-ionen vormen samen met (de ook bij de fotosynthese geproduceerde!) zuurstof, water. De elektronen kunnen opgevangen worden zoals getoond in de afbeelding.
Vraag
Overleg met je buur:
Welke vragen komen bij jullie op na dit verhaal over plantenbatterijen?
timer
2:00
Typ hier je antwoord:
Slide 15 - Open vraag
Toelichting
De vragen die nu op het digibord verschijnen zouden kunnen zijn:
- Kan dit met alle soorten planten?
- Hoeveel energie wekt 1 plant op? En hoe lang duurt het dan voordat mijn mobieltje is opgeladen?
- Kan de energie ook opgeslagen worden?
- Is dit proces afhankelijk van bijv. de temperatuur?
Je kunt deze vragen proberen klassikaal te beantwoorden, of leerlingen in groepjes op zoek te laten gaan naar antwoorden. Omdat er patent zit op deze techniek, zullen niet alle antwoorden gevonden worden.
Op de vraag of je met planten je mobieltje kunt opladen gaat een latere dia, dus die vraag kun je beter even parkeren.
Vraag
Hebben de planten last van die stroom?
A
Ja, de planten krijgen nu zelf geen elektronen
B
Nee, want de stroom ontstaat buiten de wortels
C
Ja, de planten raken hierdoor glucose kwijt
D
Nee, de opgewekte stroom is daarvoor te zwak
Slide 16 - Quizvraag
Toelichting
De stroom is inderdaad erg zwak (volgens Plant-e, het bedrijf achter deze techniek).
Vraag
Plant-e claimt 'negatieve CO2-emissie' te veroorzaken.
Wat is dat? En hoe doen ze dat?
Typ hier je antwoord:
Slide 17 - Open vraag
Toelichting
Het antwoord kunnen de leerlingen zelf opvragen nadat ze hun antwoord gegeven hebben.
Wat betreft de beperking in methaanproductie zegt Plant-e het volgende: 'Alle natuurlijke wetlands produceren enige vorm van methaan die wordt geproduceerd door methanogene bacteriën. Die bacteriën concurreren met die in de Plant-e-opstelling, waarbij de laatste efficiënter zijn en dus de methaanproductie omlaag gaat.'
Slide 18 - Video
Deze interactieve video wordt onderbroken door vragen. Zo worden de leerlingen actief bij de les betrokken (of gehouden)
Welke technieken spelen
een rol bij het onderzoek
naar energie uit planten?
Slide 19 - Woordweb
Antwoorden:
- microscopie (onderzoeken van bacteriën)
- kweken van bacteriën
- werking van batterijen
- plantenfysiologie (het opkweken van planten in dit geval)
vraag
Wat was dat ding op dat plaatje nou net?
A
Geobacter, een bacterie
B
De wortel van de plant, schematisch
C
Wortelharen waarlangs de elektronen stromen
D
Een schimmel die stroom genereert
Slide 20 - Quizvraag
Deze slide heeft geen instructies
Vraag
Wat is de functie van de zuurstof in deze batterij?
Typ hier je antwoord:
Slide 21 - Open vraag
Antwoord:
De functie van zuurstof is het accepteren van de H+ - ionen waarbij water (H2O) ontstaat.
Wel mogelijk met planten-stroom
Niet mogelijk met planten-stroom
Slide 22 - Sleepvraag
Toelichting
Leerlingen begrijpen inmiddels dat het om zeer kleine hoeveelheden stroom gaat. Het opladen van allerlei elektronische apparaten in huis is niet mogelijk met plantenstroom.
Slide 23 - Tekstslide
Toelichting
Bij deze vraag (leerlingen geven het antwoord in de volgende dia, daarna volgt de uitleg en berekening) gaat het om rekenvaardigheden, zoals het werken met eenheden (bijv. van cm naar m2 )
Hoe lang moet je mobieltje 'in de grond geplugd zitten' in een veldje van 50 x 50 cm om volledig op te laden?
Het volledig opladen van een mobiele telefoon kost ongeveer 13 Wh. Eén powerstick levert 200 μW. Er passen 10 sticks op een m2. Let bij de berekening goed op de eenheden. Geef je antwoord in uren.
Het vermogen van een veldje plantjes ligt nu op ongeveer 222 mW/m2.
Let bij de berekening goed op de eenheden. Geef je antwoord in gehele uren.
Slide 24 - Open vraag
Berekening op volgende dia
Slide 25 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Plantenstroom levert weinig stroom. Voor welke doelen is de techniek nou juist wél geschikt?
Slide 26 - Woordweb
Toelichting
Doel van deze vraag is dat leerlingen zelf goed nadenken over de praktische toepasbaarheid. Hopelijk zijn ze creatief! Geef gerust even de tijd.
Momenteel ligt de focus van het bedrijf op het voorzien van stroom van grondwaterlevel-sensoren. Dit is bijvoorbeeld heel interessant voor organisaties die veengebieden willen herstellen/conserveren.
Slide 27 - Tekstslide
Toelichting
Deze voorbeelden laten zien waar plantenstroom een rol kan spelen.
Wat heb je deze les geleerd?
Kies de voor jou belangrijkste optie:
Planten produceren via fotosynthese teveel glucose voor eigen gebruik.
De techniek van Plant-e zorgt voor negatieve CO2-uitstoot.
De techniek van Plant-e is geschikt voor sensoren en andere apparaten die weinig energie verbruiken.
Bacteriën gebruiken glucose als energiebron waarbij electronen vrij komen.
Ik kan uitleggen hoe een (planten)batterij werkt.
Slide 28 - Poll
Toelichting
De vragen in deze en de volgende dia zijn reflectievragen.
En wat is nog een beetje onduidelijk?
Waarover zou extra uitleg welkom zijn voor jou?
Hoe werkt de fotosynthese en hoe zit een voedselketen in elkaar?
De techniek van Plant-e zorgt voor negatieve CO2-uitstoot; wat is dat eigenlijk?
Waarom is de techniek van Plant-e alleen geschikt voor sensoren en andere apparaten die weinig energie verbruiken?
Welke rol spelen bacteriën bij het vrij komen van electronen in de plantenbatterij?
Hoe werkt een (planten)batterij?
Die berekening was wel lastig.
Alles is helemaal duidelijk!
Slide 29 - Poll
Deze slide heeft geen instructies
Slide 30 - Tekstslide
Toelichting
In deze korte video komt de CEO van Plant-e, Marjolein Helder, aan het woord over haar bedrijf. In het kort wordt alles nog eens uitgelegd. Goed als herhaling van het geleerde in deze les.
Slide 31 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 32 - Tekstslide
Toelichting
Deze dia is bedoeld om leerlingen te helpen zich te oriënteren op vervolgopleidingen, hoewel dat vaak nog een ver-van-mijn-bed-show is. Onbekend maakt onbemind en op deze manier maken ze kennis met wellicht onbekende studierichtingen.
Slide 33 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 34 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 35 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 36 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
