Fremtidsfaget

DSC03179
Fremtidens lunsj – en fargerik buffet basert på insekter, soppmycel og sjøgress. Velsmakende, sunt og delikat servert av SIB
DSC03209
Fiskeoppdrett og mat fra havet er et opplagt svar på matbehovet i fremtiden. Kombinasjonen av egen erfaring og ekspertforedrag gir nnsikt i næringen og muligheten.

DSC03215

IMG_2371
Fremtidspiloten er i gang – et fortvilet Stillehavsfolk prøver å finne en utvei før øystaten deres er fullstendig oversvømt. Et rollespill for oss, dødsens alvor på andre siden av jorden.

Naturfag for år 2050

Elevene vi har i skolen nå, er født omkring år 2000. I 2050 vil de være midt i livet, i en verden vi ikke kjenner i dag. Teknologi, medisin, matproduksjon, arbeidsliv, transprt, energi – på alle områder kommer nyvinninger og forbedringer. Elevene våre skal forme denne fremtiden, og de skal leve i den – med de kunnskapene og ferdighetene vi gir dem med fra klasserommet. Naturvitenskapen må bidra til en bærekraftig verden – hvordan fikser vi det? Skolelaboratoriet har gitt utfordringen til forskere ved UiB, – og til SIB Catering. Her er noen av svarene:

Kjemi for framtida , Leiv Sydnes, professor ved Kjemisk institutt

Utgangspunktete er det periodiske system, oppdatert, fra IUPAC inneholder det nå 118 grunnstoff.

Viktige forskningstema for kjemien i vår tid:

  • Bioprospektering
  • Fotokjemi – lys får i gang kjemiske reaksjoner
  • Nanokjemi, på individnivå, mikromengder av stoff i kroppen
  • Bærekraftig kjemi, grønn kjemi, prinsipper for miljøvennlig/bærekraftig kraftig kjemi
  • Katalytiske reaksjoner, hydrogenering. Eksempel: produsere holdbar mat
  • Solceller av organiske stoff
  • Miljøvennlig avfallshåndtering
  • Bionedbrytbare plastprodukt. Bioplast fra fiskeavfall, som ikke lenger kan dumpes i havet
  • Separasjon av sjeldne jordarter. Utvikling  av nye typer bilbatterier er for eksempel avhengig av slike stoffer.
  • Thoriumkjemi – atomenergi

Bioprospektering kan gi oss nye medisiner, gjennom isolering og syntetisering. Det virksomme stoffet i en organisme kan isoleres og syntetiseres med standard kjemiske teknikker. Det viser seg gjerne at mye av  Dette er dyre og tunge prosesser, som går fra letin i naturen, til intenst laboratoriearbeid til utvikling testing og industriell produksjon.

Fotokjemi: Går ut på få i gang prosesser ved hjelp av energien i sollyset. Jablonskidiagram: viser energibruken ved å flytte elektronenes tilstand i energinivåer; spinnoverganger. Får vi flyttet elektroner til baner med lavere energinivå, blir det frigjort energi som vi kan utbytte. Slike sprang kan vi få i gang med sensitering.

Grønn kjemi. Grunnlaget og prinsippene for den grønne kjemien er lagt i boken ‘green chemistry’ (Clark&Tavener). Forfatterne reiser 12 prinsipper for bærekraftig kjemi. Blant disse er:

  • Ikke lage farlige stoffer,
  • Ikke stoffer som påvirker miljøet,
  • Bruke minst mulig energi.
  • Bedre å hindre dannelsen av uønskete stoffer, enn å måtte fjerne/håndtere dem etterpå.
  • Bare bruke stoffer som kommer igjen i produktet, alt som går inn kommer ut som ønsket produkt, ikke avfall.

Eksemple på suksess med grønn kjemi er Iboprufen-fremstilling, der man har gått fra 60%avfall til 23%.

Mekanisk kjemi er en trend, man snakker om ‘the molecular maschine’. Store molekyler endres i struktur. Mekaniske bindinger mellom molekyler kan endres, for eksempel ved å vri, dette gir andre egenskaper. Molekyler som går inni hverandre, kan endres ved å tilføre/fjerne elektroner (altså ladninger).

Molekylstrukturer kan endres fotokjemisk, ved å tilføre lysenergi, eller ved  temperaturendring. Nobelsprisen 2016 ble gitt til forskere som arbeider med mekanisk kjemi.

Kjemien er overalt, i alle fagområder. Vi er omgitt av naturlige og antropogene kjemikalier. Vi skal være opptatt av faktorer som konsentrasjon som avgjør giftighet og fare, løselighet,  dose og risiko. Disse poengene er en naturlig overgang til neste foredrag, som dreier seg om plast på avveier:

Magnus Svendsen Nerheim; plast i naturen

Plast er på avveier, en kjent dokumentarfilm fra Midwayøyene viser hvordan fugler dør av å spise plastpartikler de finner i havet.

Det er 4 hovedtyper plast, alle er hydrokarbonprodukter. Man skille mellom makro/mikroplast, men plast er det uansett. Kjempemolekylene i plast brytes under sollys. Mikroplast defineres som biter under 5 mm. Plast produseres også i slike småbiter, tilsettes f.eks. tannkrem og hudkrem. Plastbiter dannes også ved slitasje av for eksempel bildekk. Fleece er et plaststoff, hver gnag det vsakes slites det av mengder av mikroplast som neder i skyllevannet. Plastavfall i det hele tatt  akkumulures i havet. Avfallet følger havstrømmene, og samlesopp  inn mot midten av strømmene. 23% av torsk fanget i vår region har plast i magen. Forskerne finner opptil 1 million partikler per kvadratkilometer overflatevann.

Hvilke konsekvenser får de enorme ansamlinge av plast i havet? Stoffene brytes ned svært langsomt:  ‘Because they don’t rot, they break down’. Dyrene spiser plast. Også mikrodyrene får i seg plastpartikler. Plankton tar opp nanoplast. Om det er høye nok konsentrasjoner, kan plasten gå over i organismene høyere opp i næringskjeden (dette er bare vist i labforsøk til nå). Plastpartiklene kan ta opp andre hydrofobe stoffer i havet, som altså hopes opp ved å binde seg til plastbitene. Under andre betingelser (opp på land, ned i en mage) kan de fremmede stoffene frigjøres igjen, og ha en giftvirkning.

Plastsøppelet som flyter med havstrømmenetar med seg organismer, som da får en kanal til å migrere. Dette kan gjelde større dyr, som skjell, smådyr og bakterier.

Er det mulig å ‘rydde opp’? Det er lansert skisser av digre fangarmer som skal samle plastbiter og sile dme ut – men hvordan skal vi sile ut plastbiter, men la plankton og annet liv gå videre? Det må være lurere å la være å kaste plast i havet.

Noen produsenter hevder at lager nedbrytbar plast. Plast kan bare brytes ned kjemisk i bittesmå mengder under helt spesielle betingelser med en svært sjelden bakterie tilstede, påstander om nedbrytbar plast er ikke holdbar.  Komposterbare plastlignende materialer  laget av biomateriale (som mais) kan fungere, men de komposteres bare under optimale betingelser. Vi må utvikle smarte produkter, og unngå unødig plast.

Videreutdanningskurset dreier seg om  naturfagundervisning, og det er naturlig å se hva andre har utviklet for skoleelevers arbeid med bærekrfatig utvikling. Raftostiftelsen i Bergen ha laget et program de kaller ‘fremtidspiloten’.

Raftostiftelsen, Fremtidspiloten

Bakgrunn for fremtidspiloten

Nnimmo Bassey, som fikk Raftoprisen i 2012, lanserte begrepet ‘klimarettferdighet’. Klima

handler om menneskerettigheter, basisbehov. Om folk sulter eller må flytte pga klimaendringer, er det et menneskerettsproblem.  Om klima er noe fjernt, gasser i atmosfæren, blir det vanskelig å mobilisere. Undervisningen må bringe problematikken nær menneskene. Stiftelsen så på læreplanen, og stilte spørsmål om handling og holdning – hva må til for at vi skal handle? Programmet måtte skape nærhet og identifikasjon. Det er utfordrende å skape nærhet til noe som kan komme til å skje om lenge!  et pedagogisk grunnlag for ‘fremtidspiloten er boken ‘Psychology for a better world’ av Nicki Harré. Hun har tre hovedpoeng for hvordan vi skal få brukt kunnskap til å skape handling:

1 ‘Happiness’ – skape positiv flow, ha det kjekt, da er vi mer mottakelige.

2 Vi kopierer andre. Elbiler. Identitet; signaleffekt med atferden, den smitter over, identitetsmarkering(du er miljøvennlig fordi du har kjøpt elbil, og da syns du kanskje du bør resirkulere også).

3  Mennesker ønsker egentlig å gjøre det gode – samviitighet, følelser og tanker regulerer atferden vår i riktig retning.

Fremtidspiloten

Etter innføring i tenkingen bak, og oppbyggingen av programmet, fikk deltakerne på naturfag 2 prøve en liten del – et rollespill om nasjoner utsatt for klimaendringer og katastrofer. Elever som går gjennom hele programmet møter problematikken far ulike vinkler gjennom 5 dagers arbeid.

Rollespillet foregår i en Stillehavsnasjon som går under på grunn av havstigning, og en annen som er drevet av en sviktende olejøkonomi. Aktivister og politikere har oppgaver å løse i den fortvilte situasjonen. Etter rollespillet avsløres det at både nasjonene og personene er basert på virkelige modeller (og oljenasjonen er ikke Norge). Personene er stadig aktive, slik at deres historie kommer nær deltakerne, og den uhedlige atoll-nasjonen sliter med å evakuere befolkningen akkurat nå.
Før avlsutnin på menneskertetsenteret, fpr deltakerne en orientering om resultater fra Lingclim-prosjektet. UIb har vært hovedpartner i forskningsprogrammet, som undersøkte ungdims språkbruk om klima. Et av funnene er at 64% av ungdommene mener de har god kunnskap om klimaendringer, 60% bekymret over problemet.

Grunnlovens paragraf 112. Elevene kommenterer at det er en menneskerett. Stor økning i selvopplevd kunnskap, elevene kobler klima og mennskeretter, stor tro på at ‘er mulig å gjøre noe’. Ungdommen er lei av dommedagsbeskrivelser!

Greenstat

Hydrogen – energibærer for fremtiden

Hydrogen er aktuelt som brennstoff for

  • skip
  • biler
  • industriell bruk (kjemiprosesser)
  • industri-energi

Man fremstiller hydrogen ved dampreformasjon eller elektrolyse

Elektrolyse-prosessen ble utviklet av Norsk hydro på Rjukan på 20-tallet.

Nell har kjøpt rettighetene til teknologien. Det er nå utviklet en container-løsning som gjør at man kan få  lokal produksjon, der hydrogenet skal brukes – for eksempel i en fyllestasjon for biler.

Politisk status: I energimeldingen som kom i mars 2016, har hydrogen fått plass. Statsbudsjettet 2017 skulle starte det ‘grønne skiftet’. Mye er labert, men hydrogen har stort fokus. Enova bygge ut infrastruktur, blant annet med et program for fyllestasjoner innen 2020.

Klima- og energihandlingsplan Bergen 2015: Fossilfri kommune 2030, bla. ved hjelp av hydrogen til transport.

Det er også gjort forøk med å blande in H i naturgass, for å reduserer CO2-utslippet. Dette viser seg å gå bra, man får mindre NOx og mindre CO2.

Det er gjort forsøk med drift av båter med hydrogen: fergen ‘Vågen’ gikk noen måneder med en brenselcelle, som et forsøk. Det fungerte utmerket, og viser at det lar seg gjøre å drive skip med H som drivstoff.

Hyuandai og Toyota produserer hydrogenbiler, der er i salg i Norge, nå kommer også fyllestasjonen

Det er et paradoks at selv om den maritime industrien i Bergen er verdensledende, blir det undervist lite om temaene i skolene her.

Batteri: Ampere i Sognefjorden, renere, billigere enn Hydrogen – men batteriteknologien begrenser, du kommer bare 10% over Nordsjøen. Derfor kan hydrogen være en bedre energibærer.

Virkningsgrad fra potensiell energi vann til levert fremdrift på skip er ca 30%, dette må opp.

Alternative lagringsmetoderpå skip: metallhydridrer, trykksatt gass, væskeform

Mangler regler for bruk av hydrogen på båter.

Prototech har i mange år drevet forksning på brenselceller. Romfart er et bruksområde, fartøyet kan produsere elektrisitet med solceller på solsiden, produsere hydrogen når kapselen er på skyggesiden.

Offshoreindustrien kan bruke naturgass for å produsere strøm, i kraftverk på havbunnen, for å drive pumpene.

Det vil bli prøvd ut en ferge som seiler med trykksatt hydrogen,og drives med strøm fra 2 brenselceller. En båt til Bosendal vil bruke 600 kg hver dag, med 2 seilinger frem og tilbake.

Transport av hydrogen vil skje med tankskip. ett skip kan frakte nok H til 4-5 TWh, 5% av det norske el-forbuket i et år.

Norge har ledende kompetanse på naturgasskip, som kan brukes for å bygge H-skip.

Fremtidens mat

Sjefskokk Thor Alan Bell fra SIB orienterer om matutvalget.

Mellarver, gresshopper og biller kan være eksempler på proteinrik mat, prodsuert på enkelt vis til lav kostnad. SIB serverte en fargerik lunsjbuffet basert på slike råvarer, til kursdeltakerne. Mer omtale av lunsjen i BT samme dag:

http://www.bt.no/nyheter/lokalt/Larver_-melbiller-og-gresshopper-pa-menyen-324910b.html

Karin Pittman, professor ved Institutt for biologi.

Pittman fulgte opp tråden med mat for fremtiden, med å se på fiskeoppdrett i Norge, Hennes foredrag gikk sammen med disseksjon av fem oppdrettslaks med ulik størrelse, kjønn og kondisjon. Gjennom observasjon kunne deltakerne se ulikhetene, og bli kjent med kvalitetskravene for matfisk.

Norge er priveligert som sjømatproudusent, sa Pittman. Vi har lang kyst, ganske rent vann, kunnskap, forvaltning, og gode utsikter for oppdrettsindustrien. Næringen er godt regulert, av aktører som mattilsyn,et miljødirektoratet, produsentene selv og avlstasjonene. Det er en fremtid i havet, vi har en unik modell i Norge for denne matproduksjonen.

Dag Helland, kva er gen?

Helland tok opp et vesentleg didaktisk spørsmå for skolen Hva skal vi undervise om, når? Foredraget hans ga mogelege svar på spørsmålet, her gjengitt punktvis:

  • etiske utfordringer med genteknologi
  • evolusjon
  • neanderthalergenet
  • 73% av vårt genom finnes også i zebrafisk
  • Systematisk organismegrupper, prioner, viroider, virus, animalske celler, planteceller, bakterier
  • mengde celler, 2m DNA i hver cellekjerne
  • arv og miljø
  • bioetiske utfordringar
  • National Geographic for august om the DNA challenge, tilrådd lesing
  • god lovgiving i Norge
  • Syntetisk biologi, biologiske våpen (koppervirus) 2% genetisk forksjell fra sjimpanser (humanisere sjimpanser?)
  • alt protein er bygd av 20 aminosyrer, den genetiske koden i disse er i koder på 3 basepar. Koden ligger i DNA
  • den epigentiske koden er ikke løst, sekvenser på Dna-tråden løses opp og kan leses
  • Et gen er den enheten som koder for et protein. Ulike sekenser koder for ett RNA, som koder for ett protein
  • Sanger sin metode for sekvensering. Fra 80-tallet. Nå: helgenomsekvesnering, bioinformatikk setter sammen sekvenserte småbiter av genomet. (shotgunmetode).