FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014

Uddannelses- og Forskningsudvalget 2014-15 (1. samling)
FIV Alm.del Bilag 91
Offentligt

Aktuel

NATURVIDENSKAB

DECEMBER I 2014

FORSKNING • ERKENDELSE • TEKNOLOGI

Pris kr. 50,00

Kemikaliernes

stamtræ

De knap så sjældne jordarter

Energiopbevaring – nøglen til en fossilfri fremtid

Grænseværdier for kemikalier – politik eller videnskab?

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

TEMA: XXXXXX

ype

-indekset

På trods af bred kritik er det personlige H-indeks blevet voldsomt afgørende

for en forskers muligheder. Indekset er baseret på antallet af citationer af de

publicerede artikler. Men giver det mening?

ej, H’et står ikke for “hype”, heller ikke for

”hysteri”, eller for “hyppe egne kartofter”-indeks.

H’et er en forkortelse af Hirsch, efternavnet på den

fysiker, der i 2005 lancerede indekset. H-indekset

angiver antallet af publikationer, man har været

medforfatter på med ligeså mange eller

ﬂ

ere citati-

oner. Altså, har man fx et H-indeks på 11, betyder

det, at man har været medforfatter på 11 artikler,

der alle har mindst 11 citationer. Da indekset er

baseret på summen af citationer gennem tiden, er

det afhængig af “forskeralder” – det kan kun stige

eller stagnere, selv ved ophørt produktion. Omvendt

har det den egenskab, at en produktionsmæssig

svag periode i en forskers liv i princippet er uopret-

telig. Det svarer til, at straffeattesten hos politiet

aldrig bliver slettet.

Allerede her vil mange læsere måske tænke: “Åh

nej, ikke endnu en problematisering af H-indekset.

Selv på Wikipedia er der en lang liste med velkendte

kritikpunkter og alternativer”! Ja, men H-indeksets

betydning for forskningsbevillinger, ansættelser og

fyringer har vist aldrig været større. Forklaringen er

formentlig

ﬂ

ersidig. Dels har indekset været belejligt

for “bureaukratiske typer”, der gerne vil have enkle

metoder til at bedømme forskere på, dels angiver de

ﬂ

este forskere det nu som en selvfølgelig informa-

tion i CV’et. Derudover holder forskerne gryden i kog

på grund af en udbredt konkurrenceånd.

Videnskabelige citationer og YouTube-visninger

Den mest kritiserede egenskab ved indekset er, at

det ikke tager højde for personligt bidrag til de cite-

rede artikler, altså for det reelt udførte arbejde. Man

kan med fordel generere et

ﬂ

ot H-indeks uden at have

skrevet ret meget selv, men i stedet gøre sig populær

i mange og store forskergrupper, der kaster medfor-

fatterskaber af sig. Der er altså i høj grad tale om et

“netværks-indeks” eller “guttermands-indeks”. En

anden

ﬁ

n strategi til at puste sit H-indeks op er at

skrive brede artikler. Det er imidlertid den helt grund-

liggende logik i brugen af citationer som faktor, jeg

vil diskutere her.

Da H-indekset er baseret på det samlede antal

citationer, er det et mål for andres interesse for

de publicerede artikler, altså en form for “impact”

af egen og medforfatteres arbejde. Det antages

implicit samtidig at udtrykke produktivitet og

kvalitet. Men det svarer faktisk til at vurdere musi-

Af Dean Jacobsen,

lektor, ph.d. ved Ferskvands-

biologisk Laboratorium,

Biologisk institut,

Københavns Universitet

[email protected]

kalsk kvalitet på baggrund af antallet af visninger på

YouTube. Fx har den mest sete video med Richard

Ragnvald, hvor han synger

Kære lille mormor,

ca. 125.000 visninger, mens Savage Roses

What

do you do now

pt har ca. det halve med 68.000

visninger (de omtalte videoer er uploaded ca.

samtidig). Tænk hvis man fordelte statslige kultur-

støttemidler efter antallet af visninger på YouTube!

Jeg kan tilføje, at Miley Cyrus’

Wrecking Ball

pt har

719.000.000 visninger, en af de mest sete musik-

videoer nogensinde. Den er bestemt seværdig (af

ﬂ

ere årsager), men selv om den her og nu genererer

stor interesse, tror jeg ikke den vil afstedkomme

et musikalsk paradigmeskift. Samtidig medfører

en spirende interesse for noget ofte positiv feed-

back, således at antal af visninger pludselig følger

en kædereaktion.

Ligeledes er det med antallet af videnskabelige

citationer: De måler også kun den tidligere og aktu-

elle interesse, en artikel har tiltrukket sig. Og kom

ikke og sig, at der ikke er mode i videnskaben, eller

at seriøse forskere er hævet over den. En eventuel

fremtidig betydning (efter forfatteren er blevet pensi-

oneret eller død) kan selvsagt ikke måles og bliver

således irrelevant. Det er en her-og-nu “hype-impact”,

der kvantiﬁceres.

Tilbage til en nuanceret bedømmelse

Ligesom sælgeren i en butikskæde for hårde hvide-

varer bliver bedømt på, hvor mange køleskabe og

mikrobølgeovne, han sælger, så skal en forsker

også bedømmes på, og evt. have bevillinger efter,

om han, imod al forventning, laver noget, og om det

giver mening for andre end ham selv. Fair nok! Men

at gøre det på baggrund af ét tal, og så H-indekset –

det er simpelthen evnesvagt. For nogle forekommer

det

ﬁ

kst at rangordne forskere på denne måde. Imid-

lertid vil intet enkelt indeks kunne udtrykke kvantitet

og kvalitet i videnskabelig produktion på en bare

tilnærmelsesvis fornuftig facon. Den voldsomme

fokus på forskeres H-indeks er ikke blot ligegyldig,

den er direkte skadelig ved at overblænde en mere

nuanceret vurdering af forskeres virke og ved at være

adfærdsregulerende til skade for forskningen. Det

er opmuntrende, at mange af selv de mest succes-

fulde forskere, altså dem med de højeste H-indeks,

også signalerer, at nu må dette tossede H-indeks-

hysteri stoppe. Det var rigtig sjovt for en tid, men nu

må vi se at komme videre!



SYNSPUNKT

Aktuel Naturvidenskab

2014

2013

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Indhold

De knap så sjældne

jordarter

FORSKNING OG NYHEDER

Kort nyt

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

De knap så sjældne jordarter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kemikaliernes stamtræ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gruppen af grundstoffer i det periodiske

system, der kaldes de sjældne jordarter,

er uundværlige i det moderne samfund.

På trods af, at de bruges i et hav af

teknologiske produkter, er der stadig

meget kemikerne ikke ved om disse

fascinerende grundstoffer, der slet ikke

er så sjældne som navnet antyder.

Energi opbevaring – nøglen til en fossilfri fremtid . . . .

Hvad vil vi acceptere af kemikalier i

drikkevand og fødevarer? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Værdifulde alger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Vejen til et bæredygtigt samfund . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prisværdige algoritmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kemikaliernes stamtræ

Alle ved, at den moderne

verden er afhængig af olie

som brændstof. Men olie er

samtidig råstoffet, som hele

den kemiske industri bygger

på. Olie er således udgangs-

punktet for en perlerække

af produkter fra kunststof-

fer til LCD-displays og læge-

midler.

PERSPEKTIV, DEBAT OG SERVICE

Synspunkt: H

ype

-indekset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fremtidsteknologi (ud)danner mennesker . . . . . . . . . .

Enhed gør stærk! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Bagsiden: Tusindben-bolognese

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Hvad vil vi acceptere af kemikalier i

drikkevand og fødevarer?

Verden omkring os, vores mad og vi selv består af kemikalier.

Nogle af disse kemikalier er reguleret af lovgivningen, andre

er ikke, og baggrunden for dette virker ikke altid helt logisk.

Professor Nina Cedergren efterlyser en mere saglig debat

om, hvad vi vil acceptere af kemikalier i fx vore fødevarer og

drikkevand.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KORT NYT

Brændselsceller kigges i kortene

pean SOFC and SOE Forum i Lucerne, Schweiz, og vakte stor opmærk-

somhed hos såvel forskere som stakproducenter fra hele verden, der

alle kan se metodens og udstyrets store potentiale indenfor branchen.

Tidligere har måleudstyr kun kunnet måle på en celle ad gangen, og cel-

len skulle helst ikke være for stor. Nu har han gjort det muligt at måle

på 90 cm

celler, hvor man før målte på 16 cm

og helst på 1 cm

celler.

I samarbejde med en kollega har han derudover udviklet databehand-

lingsprogrammer, der er i stand til at håndtere de enorme mængder af

data, der pludselig bliver til rådighed for forskerne.

»Det drejer sig i bund og grund om bedre udstyr og ændret målegeo-

metri«, siger Rasmus Rode Mosbæk. Udover at optimere målemeto-

den har det nye måle-set-up også formindsket måletiden.

»Tidligere tog det 13 timer at måle på alle cellerne i en stak, fordi man

målte på en celle ad gangen. Det har afholdt nogen fra at teste alle

cellerne og i stedet kun teste tre-ﬁre celler. Med det nye måleudstyr

kan jeg måle 16 celler og hele stakken samtidig, dvs. 17 målinger på

en halv time«, siger Rasmus Rode Mosbæk.

Ud over de indlysende fordele rent ressourcemæssigt, åbner det mar-

kant lavere tidsforbrug også for mere præcise måledata, idet temperatur

og mængden af brændstof varierer mindre på en halv end på 13 timer.

Det tog Rasmus Rode Mosbæk over tre år og adskillige forsøgsopstil-

linger at udvikle testudstyret, der indtil videre kun

ﬁ

ndes i en enkel

testopstilling på DTU Energi.

Kasper Hagen Skovse, DTU Energi

Foto: DTU og Sees Media

Rasmus Rode Mosbæk ved sit udstyr.

I takt med at kvaliteten og levetiden af keramiske brændselsceller nær-

mer sig et kommercielt niveau, stiger interessen for nye og hurtigere

metoder til at deﬁnere helbredstilstanden på stakke af brændselsceller.

Ph.d.-studerende Rasmus Rode Mosbæk på DTU Energi har udviklet

nyt måleudstyr og nye målemetoder til at måle impedans (dvs. den fre-

kvensafhængige elektriske modstand) i brændselsceller, så det nu er

muligt at måle på både individuelle og hele stakke af brændselsceller

på én gang og få markant bedre data. Det nye udstyr og målemeto-

den blev præsenteret ved brændselscellebranchens konference, Euro-

Fremtidens grise skal

spise natur- og biogas

Ca. 40 procent af verdens areal bliver i dag opdyrket – og tallet sti-

ger. Det giver en kæmpe udfordring for miljøjet, da omlægningen af

natur til landbrug allerede nu står for 10 procent af verdens sam-

lede CO

-udledning. Derfor er det vigtigt at

ﬁ

nde alternative foderpro-

dukter, så vi ikke er nødt til at bruge jorden som foderkammer til dyr.

Denne udfordring har forskere fra bl.a. Syddansk Universitet taget op

ved at

ﬁ

nde nye former for foder til grise. Målet er at udskifte grisenes

traditionelle menu, der består af sojamel, rapsfrømel og solsikkemel,

med proteiner fra naturgas eller biogas.

Forskerne bruger en metan-spisende bakterie,

Methylococcus capsu-

latus,

som de fodrer med metan fra naturgas eller biogas. Efter gæring

og tørring høster forskerne bakterierne. Udfordringen er nu, om bak-

terien har udviklet de livsnødvendige aminosyrer, som i sidste ende er

afgørende for grisenes udbytte af foderet.

»Lige nu kigger vi på proteinet med naturgas som råmateriale, men råma-

terialet kan også være biometan fra biogas. Det er jo et fantastisk per-

spektiv. Ringen ville være sluttet, hvis gyllen i biogasanlægget i sidste

ende ender med at blive spist af grisene«, siger adjunkt Lorie Hamelin

fra Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi på Syddansk Universitet.

Sammen med sine kolleger skal hun til at lave en livscyklusanalyse for

at fastlægge, hvor gavnligt et grisefoder-protein fra naturgas vil være

for miljøet. De ser på forskellige scenarier, som følger grisen fra jord

til bord. Eksempelvis undersøger forskerne, hvordan produktionen af

grise påvirker miljøet, når de spiser sojabaserede proteiner i forhold

til, hvis grisene spiste proteiner fra naturgas eller biogas.

Projektet er et samarbejde mellem virksomheden UniBio A/S, DTU, Syd-

dansk Universitet, Aarhus Universitet og Vestjyllands Andel.

Af Mette Christina Møller Andersen, Kommunikationsmedarbejder, SDU

Aktuel Naturvidenskab

2014

Foto: Colourbox.

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KORT NYT

Maskinerne kan bruge det gamle mobilnet

Det aldrende GSM-mobilnet kan gå en spændende pen-

sionisttid i møde som leverandør af beskeder fra intelli-

gente apparater og smarte målere. Det mener netværksfor-

skere på Aalborg Universitet, som har fået global opmærk-

somhed for forslaget.

GSM-standarden blev udviklet på europæisk initiativ i

1980'erne, og den kommercielle drift i Danmark begyndte

i 1992. Antallet af GSM-brugere passerede to milliarder i

2006 og tre milliarder i 2008. Men i takt med at aﬂøserne

3G og 4G er blevet rullet ud, er selskaber og myndighe-

der

ﬂ

ere steder i verden begyndt at overveje at slukke for

GSM og bruge frekvenserne til noget andet.

Det vil dog være dumt, lyder advarslen fra forskerne fra Aal-

borg Universitet. Kommunikation fra maskine-til-maskine

(M2M) vokser eksplosivt de kommende år. Ifølge progno-

ser vil der i 2020 være over 50 milliarder trådløse enheder

med behov for kommunikation til forbrugsmåling og kon-

trol af boliger, industri, e-sundhed og en hel masse andet.

GSM er interessant i den sammenhæng, fordi teknologien

netop er meget moden, og dækningen er god og pålidelig.

Til gengæld falder GSM igennem i løsninger, hvor der er

krav om høj hastighed eller lav forsinkelsestid, men der

har vi 3G, 4G og i fremtiden også 5G.

Et af argumenterne for at lukke GSM-nettet er, at der er

brug for dets reserverede del af radiofrekvensbåndet til

de nye generationers netværk. Men forskerne i Aalborg

vurderer, at GSM kan ændres, så det i stedet bruger fre-

kvenserne dynamisk i stil med den måde, trådløs WiFi-

teknologi fungerer på.

Forslaget om at holde liv i GSM-nettet udspringer af forsk-

ning, som er støttet af Det Frie Forskningsråd.

Carsten Nielsen, Videnskabsjournalist, Aalborg Universitet

Kilde: Reengineering GSM/GPRS Towards a Dedicated Network for Massive Smart

Metering af Germán Corrales Madueño, Cedomir Stefanovic og Petar Popovski fra

Institut for Elektroniske Systemer.

Foto: Colourbox

Hvilken Higgs?

Begejstringen var stor, da forskere tilknyttet

det fælleseuropæiske partikelfysiklaborato-

rium CERN sidste år kunne annoncere, at man

nu endegyldigt havde målt den længe søgte

Higgs-partikel. Eller sådan blev nyheden i hvert

fald udlagt i verdenspressen.

Fysikere er enige om, at man fandt en ny parti-

kel, som man ikke har set før. Og mange data

indikerer, at det var den berømte Higgs-parti-

kel i Standard Modellen for elementarpartik-

ler, der blev opdaget i CERNs partikelaccele-

rator LHC. Men det er ikke sikkert, at det er

netop Higgs-partiklen, mener et internationalt

forskerhold, bestående af bl.a. Mads Toudal

Frandsen, der er lektor ved Centre for Cos-

mology and Particle Physics Phenomenology,

Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syd-

dansk Universitet.

»Vi har analyseret de data, som viser eksi-

stensen af en ny partikel, og som almindelig-

vis tages som bevis for, at det er Higgs-partik-

len fra Standard Modellen, der er fundet. Det

er rigtigt, at vi ville se de data, hvis Higgs-par-

tiklen

ﬁ

ndes. Men vi ville også kunne få disse

data fra andre partikler«, forklarer Mads Tou-

dal Frandsen.

Forskernes gennemgang aﬂiver ikke mulighe-

den for, at CERN har opdaget Higgs-partiklen.

Var det nu også den klassiske Higgs-partikel,

som forskere ved CERN målte sidste år?

Illustrationen er simulerede data fra CMS-

detektoren, der viser en ”Higgs-begivenhed”.

Det er stadig sandsynligt – men det er også

sandsynligt, at der er tale om en anden partikel.

»Det kan være en såkaldt Techni-Higgs-parti-

kel. Den minder på nogle måder om Higgs-par-

tiklen – deraf halvdelen af navnet«.

Selvom Techni-Higgs-partiklen og Higgs-partik-

len umiddelbart kan forveksles i eksperimen-

ter, er der tale om to forskellige partikler, som

tilhører to helt forskellige teorier for, hvordan

universet er skruet sammen.

Higgs-partiklen er den manglende brik i den

teori, der kaldes Standard Modellen og som

beskriver de kendte elementarpartikler og

deres vekselvirkninger. Men den kan fx ikke

forklare, hvad mørkt stof er.

En Techni-Higgs-partikel er en helt anden stør-

relse, hvis den

ﬁ

ndes:

»En Techni-Higgs-partikel er ikke en elemen-

tarpartikel. I stedet består den af såkaldte

techni-kvarker, som vi mener er elementære.

Techni-kvarker kan binde sig sammen på for-

skellige måder og danne fx Techni-Higgs-par-

tikler, men andre kombinationer kan fx udgøre

det mørke stof.«

Den sammensatte Techni-Higgs partikel er

ifølge Mads Toudal Frandsen en matematisk

langt mere tilfredsstillende forklaring af Higgs-

mekanismen end den elementære Higgs-par-

tikel. »Men det er naturligvis en delvis subjek-

tiv vurdering«, tilføjer han.

Birgitte Svennevig, kom.-medarbejder, SDU.

Kilde: Phys. Rev. D 90, 035012, 2014.

Illustration: CERN

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KORT NYT

Forskere laver ny type is

Når vand fryser, bliver det til is, og så er den

potte ude, skulle man mene. Men is er ikke

bare is. For nylig kunne tyske forskere i tids-

skriftet

Nature

rapportere, at de har produce-

ret en ny type, kaldet is-XVI. Man kender nu

17 forskellige faser af is, hvor den nye fase,

som forskerne fra universitetet i Göttingen

og Institut Laue Langevin har lavet, har den

hidtil laveste massefylde. Den nye is har en

burlignende struktur, hvori andre molekyler

kan være indespærret. Sådanne is-strukturer

er kendt som klatrater, og de vides at binde

enorme mængder methan og andre gasser

i områder med permafrost såvel som i tykke

lag af sedimenter på havbunden.

Forskernes nye klatrat er specielt ved, at det

er lykkedes dem at “tømme” det for indespær-

rede molekyler, så kun den skrøbelige isstruk-

tur står tilbage. Det har de opnået ved at danne

et klatrat fyldt med neongas, som de efterføl-

gende fjernede igen ved forsigtigt at udsætte

strukturen for vakuum ved lave temperaturer.

At det er lykkedes forskerne at skabe et tomt

klatrat giver nu mulighed for at udforske

denne type struktur i langt større detalje.

Klatrater har også stor økonomisk betyd-

Grå og grønne

ﬁ

gurer repræsenterer hhv. store og små bure i forskernes klatrat. I

de store bure er vandatomerne arrangeret således, at de danner både femkantede

og sekskantede “facetter”, og neonatomer kan let passere gennem de sekskantede

ringe af vand (vist med rød stiplet linje). At fjerne neonatomer fra de små bure kræver,

at der mangler et vandmolekyle, så der populært sagt er “hul” i buret.

ning i den forstand, at de kan dannes i rørlednin-

ger, hvor gas transporteres ved højt tryk og lav

temperatur. Det kan føre til blokering af rørene,

hvilket er anslået at koste

ﬂ

ere milliarder kr.

årligt at forebygge.

CRK, Kilde: Nature 14014, DOI: 10.1038

Plastikædende bakterier

Vi mennesker producerer store mængder plastik-affald hver eneste dag.

Som affald er plastik desværre langtidsholdbart, hvorfor det hober sig

op i naturen og i verdenshavene. Fx har man længe anset den mest

udbredte type plastik, polyethylen, for ikke at være bionedbrydeligt,

om end der i litteraturen

ﬁ

ndes spredte beskrivelser af, at visse bak-

teriekulturer i et vist omgang kan nedbryde polyethylen.

Nu har kinesiske forskere beskrevet, at larverne (kaldet voksorm) fra

en bestemt type møl, er i stand til at æde polyethylen-ﬁlm (som vi ken-

der det fra almindelig køkkenﬁlm til at pakke madvarer ind i). Ved at

studere larverne nærmere fandt forskerne i larvernes tarmsystem

mindst to stammer af bakterier, som er i stand til at nedbryde poly-

ethylen uden forudgående behandling af plastikken.

Det peger på, at der faktisk kan

ﬁ

nde en bionedbrydning af polyethy-

len sted i naturen, og at det måske kan udnyttes til at udvikle meto-

der, der kan hjælpe os med at komme af med plastikaffald på en bære-

dygtig måde. Der produceres på verdensplan årligt ca. 140 millioner

tons polyethylen, så der er nok at tage fat på for de sultne plastikæ-

dende bakterier.

CRK, Kilder: Sciencedaily.com og

Environmental Science & Technology, 2014; 48 (23).

Foto: American Chemical Society

De plastikædende “voksorm” har

bakterier i deres tarmsystem,

der kan nedbryde polyethylen.

Aktuel Naturvidenskab

2014

Illustration: Nature and Falenty et al

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KORT NYT

Den enes død…

Da dinosaurerne forsvandt, kunne pattedy-

rene endelig komme til og udvikle sig til den

dominerende dyregruppe på jorden. Nogen-

lunde sådan lyder den klassiske fortælling om

den store katastrofe – formentlig et meteorit-

nedslag – der ramte Jorden for 66 millioner år

siden og som udryddede en meget stor del af

livet på jorden.

I en ny review-artikel i tidsskriftet

Zookeys

viser

Thomas E. Williamson fra New Mexico Museum

of Natural History og kolleger, at pattedyrene

har deres egen lidelseshistorie på Kridt-Palæo-

gen-grænsen, som tidspunktet for den store

katastrofe formelt kaldes.

Gennem kridttiden var metatherier (uddøde

slægtninge til nutidens pungdyr) en udbredt og

De fossile rester af en metatherie

(Asiatherium

divers gruppe pattedyr. Netop metatherierne

reshetovi).

Skalaen er 1 cm.

blev hårdt ramt af katastrofen – fx ser man et

fald i antallet af fossile arter af metatherier fra

11 til 1 hen over grænsen i de berømte aﬂejrin-

ger ved Hell Creek i Nordamerika. Det lykkedes aldrig denne gruppe af pattedyrgruppe på jorden. På den måde kan metatheriernes skæbne

pattedyr at genvinde fordums udbredelse og diversitet efter katastro- lige så vel som dinosaurernes forsvinden anses som en af de “heldige”

fen. Derfor er pungdyr i dag forholdsvist sjældne og begrænset til mere begivenheder i det store evolutionære lotteri, der har ført til udvikling

usædvanlige miljøer i Australien og Sydamerika. TiI gengæld udnyttede af mennesket som en dominerende art på Jorden.

de placentale pattedyr (som i modsætning til pungdyrene føder fuldt

udviklede unger) mulighederne og spredte sig som den dominerende

CRK, Kilde: ZooKeys 465: 1-76

Foto: Dr Thomas Williamson

Hvordan Grønland

ﬁ

k sin is

Mens der har været megen opmærksomhed om den smeltende is på

Grønland de senere år, er der nok knap så mange, der har spekuleret

over de geologiske processer, som i første omgang har gjort Grønland til

et yderst is-rigt land. Men det har Bernhard Steinberger og kolleger fra

Deutsches GeoForschungsZentrum i Potsdam nu undersøgt nærmere.

For omkring 5 millioner år siden begyndte istider at præge den nord-

lige halvkugle med Grønland som en slags “pioner” i forhold til andre

nordlige egne. Ifølge forskerne har der været tre afgørende processer

på spil, der har understøttet opbygningen af en iskappe på Grønland.

Den første proces er serier af opstigende magma fra jordens kappe,

der i første omgang for omkring 60 millioner år siden regionalt gjorde

jordskorpen tyndere. Senere pulser af opstigende magma førte til en

hævning af dele af det østlige Grønland (som specielt gik hurtigt for

omkring 5 mio. år siden) til mere end 3 km over havniveau. Som den

anden proces viser modeller af fortidens pladetektonik en nordgående

bevægelse af Grønland på 6° i forhold til den underliggende kappe.

Og som den tredje proces har en nordlig rotation af hele kappen og

jordskorpen mod polen forskubbet Grønland yderligere 12° mod nord.

Tilsammen har disse storskala-processer gjort, at Grønland har fået

en geograﬁsk placering og højde over havet, så sne har kunnet akku-

Processer dybt i jordens inde har

gjort Grønland til et isrigt land.

mulere i Grønland året rundt og opbygge en iskappe. Det understre-

ger, hvordan processer dybt i jordens indre driver klimaændringer på

den helt lange bane.

CRK, Terra Nova http://doi.org/w8q (2014)

Aktuel Naturvidenskab

2014

Foto: Colourbox

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

De knap så

sjældne

jordarter

Gruppen af grundstoffer i det periodiske system, der kaldes de sjældne jordarter,

er uundværlige i det moderne samfund. På trods af, at de bruges i et hav af

teknologiske produkter, er der stadig meget kemikerne ikke ved om disse

fascinerende grundstoffer, der slet ikke er så sjældne som navnet antyder.

Forfatter

Thomas Just Sørensen

er lektor ved

Nano-Science Center &

Kemisk Institut

Københavns Universitet

[email protected]

et periodiske system er en af de mest fanta-

stiske opdagelser fra det 18. århundrede. Det

beskriver ikke kun den tilstand, man finder de rene

grundstoffer i, men også den måde de kan udnyttes

i materialer og omdannes til nyttige stoffer og lege-

ringer. Det periodiske system går endnu videre og

beskriver opbygningen af de enkelte grundstoffer,

og hvordan elektronerne i de enkelte atomer opfører

sig. Ud fra det periodiske system kan man forud-

sige, hvilke grundstoffer der kan eksistere, og der-

for kender vi i dag til 118 grundstoffer. Generelt

har vi styr på de kemiske egenskaber af de grund-

stoffer, der findes naturligt på vores planet. Der er

dog en undtagelse: Den gruppe af grundstoffer, der

oftest vises i to rækker under det periodiske system,

og som kaldes de sjældne jordarter. Selvom de på

mange måder danner grundlaget for vores moderne

samfund, er der stadig mange aspekter af disse

grundstoffers kemi, som vi ikke forstår.

De sjældne jordarter – ukendt land

De sjældne jordarter deles op i to grupper. Den ene

gruppe (der står øverst) kaldes lanthaniderne efter

rækkens første grundstof lanthan, mens den anden

gruppe kaldes actiniderne efter actinium. Af acti-

niderne findes kun to naturligt: uran og thorium,

og de er radioaktive. Normalt forbinder vi disse

grundstoffer med atomkraft og bomber. Dog laves

Det periodiske system over grundstofferne

Ikke-metaller

Alkalimetaller

Jordalkalimetaller

Overgangsmetaller

Post-overgangsmetaller

Halvmetaller

Halogener

Ædelgasser

Grundstofferne vist i

selve det periodiske

system kender vi rigtig

godt. De sjældne jordar-

ter, lanthaniderne og

actiniderne, er sædvan-

ligvis placeret for sig

selv nederst i det perio-

diske system, og disse

grundstoffer forstår vi

ikke til fulde. Især når

det gælder kemien af

disse grundstoffer i

opløsning, er der mange

uafklarede spørgsmål.

Lanthanider

Actinider

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

næsten alt den billige plastik vi kender fra flasker,

poser og husholdningsfilm i en proces, hvor uran

bruges til at mindske energiforbruget og øge kvali-

teten af plasten.

Af lanthaniderne findes 14 af de 15 grundstoffer

naturligt, og uden disse ville vores moderne sam-

fund se noget anderledes ud. Moderne telekom-

munikation og alt datakommunikation baserer sig

på teknologi, hvor lanthaniderne spiller en afgø-

rende rolle. Moderne lyskilder, LED’er og lysstof-

rør, bruger lanthanider som kilde til det udsendte

lys. Magneter i højtalere og harddiske er lavet fra

lanthanider, og elektronik generelt bruger kompo-

nenter, hvor lanthaniderne er en nøglebestanddel.

Og de kan ikke udskiftes med andre grundstoffer.

Heldigvis er de sjældne jordarter slet ikke sjældne.

Faktisk er hver enkel af lanthaniderne omtrent lige

så almindelige som grundstoffet tin, som bruges i

bronze. Men til forskel fra tin, der kan udvindes

med en flinteøkse og et bål, er det svært at isolere

lanthaniderne. Det er derfor bekosteligt at udvinde

de enkelte lanthanider uden at have de rette mine-

raler. Desuden er der stor miljøbelastning forbun-

det med de processer, man bruger til at udvinde

og isolere lanthaniderne. Derfor produceres stør-

stedelen af disse for øjeblikket i Kina. Politisk er

denne afhængighed af Kina med hensyn til sjældne

jordarter et problem, og derfor er der ved at blive

åbnet/genåbnet store miner i resten af verden bl.a.

Mountain Pass Rare Earth minen i USA.

For at forbedre udvindingen og oprensningen af

lanthaniderne er det vigtigt at blive klogere på deres

grundlæggende kemi i opløsning, da denne i stor

udstrækning er ukendt. Der er så mange ting, vi

ikke ved om lanthaniderne, at det for en naturvi-

denskabsmand svarer til at være opdagelsesrejses-

ende på et nyt og uudforsket kontinent. Det er i sig

selv motivation nok til et livslangt studium.

Ytterby-minen i Sverige

leverede den malm,

hvorfra de første

sjældne jordarter blev

udvundet. Ytterby har

lagt navn til

ﬂ

ere af de

sjældne jordarter:

Ytter-

bium,

Terbium, Erbium

Yttrium.

Foto: Svens Welt via Wikimedia

Commons

Giftige og gavnlige

I mit arbejde undersøger jeg de kemiske egenska-

ber af de systemer med lanthanider, der bruges på

hospitalerne i forbindelse med diagnostik af syg-

domme. De magnetiske egenskaber af lanthani-

derne gør, at de kan bruges som kontraststoffer i

forbindelse med MR-skanning. Kontraststofferne er

med til at gøre de fysiske manifestationer af fx hjer-

tesygdomme og hjerneskader mere tydelige på MR-

billederne.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

Lanthanider og MR-skanning

Billeddannelse ved hjælp en MR-skanner baserer sig på ker-

nemagnetiske egenskaber af de enkelte grundstoffer. Vores

krop er fyldt med vand, derfor er det meget effektivt at lave

kernemagnetiske billeder ved at måle på signaler fra brint-

atomerne i vand. MR fungerer ved at placere det emne, der

skal tages et billede af, i et magnetfelt. Derved indstilles alle

kernemagneterne (de enkelte atomers spin og magnetiske

moment) i emnet, således at de peger mod nordpolen i mag-

netfeltet. Dernæst sendes en radiobølge ind i emnet, hvorved

alle magneterne vendes så de peger mod syd, og MR-billedet

skabes derefter ved at følge, hvor længe det tager for de

enkelte kernemagneter igen at pege mod nord.

Når man bruger lanthanider som kontraststof virker de ikke

Foto: via Wikimedia Commons,

CC BY-SA 3.0

Billeder dannet med kernemagnetisk resonans i en MR-skan-

ner. I billedet til venstre er der ikke tilført et kontraststof, hvor

der i billedet til højre er tilført et kontraststof, der er lavet ud

fra den sjældne jordart gadolinium. Billedet viser en patient,

der har slået hul på den beskyttende barriere, der omgiver

hjernen, hullets placering ses tydeligt ved tilførsel af kon-

traststof.

ved selv at udsende et magnetisk signal, men derimod ved at

ændre det signal, der udsendes fra brintatomerne i deres

omgivelser. Lanthaniderne kan gøre to ting ved kernemagne-

terne i deres omgivelser: De kan enten få dem til at stå mod

nord igen meget hurtigt, eller de kan ændre den type af radio-

bølger, der skal bruges for at vende dem. Begge giver en kraf-

tigt øget kontrast i et MR-billede.

Det er dog meget vigtigt, at lanthaniderne, der

sprøjtes ind i kroppen, er pakket rigtigt ind, da

de frie metaller er meget giftige for vores krop.

Denne indpakning er fleksibel – bl.a. kan der tilfø-

res håndtag, der kan bruges til at styre stoffet mod

en bestemt sygdom, og der kan indbygges funktio-

ner, hvormed bestemte egenskaber kan rapporteres

direkte i MR-billedet.

Et mål for forskningen er at kunne styre kontrast-

stofferne direkte mod en bestemt sygdom fx kræft,

så man derved kan finde og fjerne kræftknuder

yderst effektivt, da de vil lyse op som et fyrtårn i

et MR-billede. Det vil dog kræve store fremskridt

i både detektionen af kræftceller og i lanthanidke-

mien at nå dertil. Men lykkedes det, vil det være

muligt at screene for kræft ved en simpel blodprøve.

Udover de magnetiske egenskaber har lanthani-

derne også unikke optiske egenskaber. Det betyder,

at de vekselvirker med den del af det elektromagne-

tiske spektrum, som vores øjne kan registrere. Fak-

tisk vekselvirker lanthanidatomerne også med den

del af spektrummet, vi kalder det nær-infrarøde

område og som vi opfatter som varme. Teknolo-

gisk er det lanthaniderne, der gør fiberoptisk kom-

munikation muligt, idet deres vekselvirkning med

lys bliver brugt til at omforme og forstærke lysbårne

signaler. Selvom der forskes intenst i at gøre vores

kommunikationsnetværk uafhængigt af lanthani-

derne, så findes der p.t. ikke andre realiserede løs-

ninger. Al effektiv datatransport sker ved hjælp af

vekselvirkningen mellem lanthanidatomer og lys.

Den selvsamme vekselvirkning kan også bruges til

at lave lasere, hvor lanthanidbaserede lasersyste-

mer er yderst effektive og kan generere laserlys med

meget høj intensitet.

Lanthanidernes lys

For mig er det mest fascinerende ved lanthaniderne

deres evne til selv at udsende lys, når de er blevet

lyst på – man siger i dagligsproget, at de er selvly-

sende. Den tekniske term for denne egenskab er

luminiscens.

Det lys, lanthanidatomerne udsender, indeholder

informationer om omgivelserne af det enkelte atom.

Det i sig selv er enormt spændende, da det gør det

muligt at studere de enkelte atomer, og hvordan de

vekselvirker med deres omgivelser. Jeg kan således

lyse på en opløsning, der indeholder lanthanidato-

mer, og det lys, der kommer fra opløsningen, kan

fortælle mig om, hvad der sker med de enkelte lant-

hanidatomer i opløsningen. Men det stopper ikke

der, for lyset indeholder også information om, hvad

der sker i opløsningen og med selve opløsningsmid-

let. Ved at studere lanthaniderne kan jeg altså blive

klogere på mange forskellige kemiske fænomener.

For at kunne afkode informationerne i lyset skal

vi forstå, hvordan det enkelte lanthanid opfører

sig i opløsning, og hvordan de enkelte ændringer i

omgivelserne påvirker det udsendte lys. Det kræ-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

Luminiscens

Luminiscens beskriver lysudsendelse fra en molekylær

struktur og relaterer til vekselvirkningen mellem lys og mole-

kyler. Processen beskrives i et såkaldt Jablonski-diagram

stand, enten ved lysabsorption eller en kemisk reaktion,

herved dannes en eksiteret tilstand. Den eksiterede tilstand

dannes ved, at molekylet tilføres energi. Energien opbevares

i molekylet ved, at en elektron ændrer bane og derved

ﬂ

yttes

fra en lavenergimolekyleorbital til en højenergimolekyle-

orbital (orbital = bane).

Det anslåede molekyle

ﬁ

ndes kun kortvarigt, hvorefter ener-

gien frigives igen. Typisk vil energien omdannes til varme,

men for specielle molekyler kan energien sendes ud som lys i

en proces, der generelt kaldes for luminiscens. Man skelner

mellem

ﬂ

uorescens og fosforescens, hvor forskellen beror på

naturen af den exciterede tilstand (vist på

ﬁ

guren som “sing-

let tilstand” og “triplet tilstand”, hvor forskellen har med elek-

tronernes spin at gøre ). I lanthanidatomer er ændringerne i

elektronerne mellem grundtilstanden og den exciterede til-

stand endnu mere kompliceret, så derfor snakker man blot

om luminiscens. Luminiscens måles i et spektrometer og

vises i et spektrum med lysmængde eller lysintensitet som

en funktion af bølgelængden,

Energi i molekylet

som vist i

ﬁ

guren. Molekylerne anslås fra deres grundtil-

Exciteret singlet tilstand

Spin ip

Triplet tilstand

Varmeudvikling

Singlet grundtilstand

Lysabsorption

Fluorescens

Varmeudvikling

Fosforescens

ver et nærgående studie af lanthanidernes fotofysik

i opløsning. Vi forstår, hvordan de enkelte lanthani-

datomer opfører sig, når de sidder låst i en stor kry-

stal eller en anden låst struktur. Så der er et solidt

fundament at arbejde videre på, når jeg prøver at

forstå, hvad lanthaniderne fortæller mig i et dyna-

misk system, hvor alt er i bevægelse. Det er svært,

hvilket gør det interessant. Det er brugbart og der-

for værd at gøre.

Dysprosium

Terbium

Samarium

Europium

Ytterbium

En funktionel regnbuestregkode

Med det blotte øje ser vi de enkelte lanthanider lyse

med en bestemt farve fx grøn for terbium og rød for

europium. Et spektrometer ser derimod lyset som

en serie af smalle bånd, der er forskellige for alle

lanthaniderne. Det kan bruges som en regulær sort/

hvid stregkode, hvor tilstedeværelsen eller fraværet

af et enkelt bånd kan fortælle, hvorvidt et bestemt

stof er i en prøve. Det kunne være en test for

kokain, sprængstoffer eller giftige tilsætningsstof-

fer i mad. Der findes mange slags tests, der udnyt-

ter lanthaniderne på denne måde.

I mit arbejde har jeg opdaget to nye måder at

anvende lanthanidernes stregkode på. Jeg har opda-

get, at stregkoden kan bære information om begi-

venheder, der sker fjernt fra, hvor lanthanidet befin-

der sig. Fjernt skal her forstås sådan, at der ikke

skal være berøring mellem begivenheden og lant-

hanidatomet. At kunne bestemme ændringer på

afstand er interessant, da det gør der muligt at

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Bølgelængde (nanometer)

Lys udsendt fra fem af de tretten

ﬂ

uorescerende lanthanider vist som lysmængde mod

bølgelændge (se faktaboks). De smalle bånd er spedt ud over det synlige spektrum, og

man kan vælge at se dem som en stregkode. En stregkode, der kan bruges til at identi-

ﬁ

cere, om de enkelte lanthanider er til stede i en prøve eller til at bære kompliceret

kemisk information.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Fluorescerende materialer udsender lys efter selv at have været udsat for lys. Her udsættes fem opløsninger af

ﬂ

uorescerende farvestoffer for blåt lys, hvorefter

de udsender lys i forskellige farver. Farven er bestemt af de fotofysiske egenskaber af farvestoffet, der igen er bestemt af farvestoffets kemiske opbygning.

Foto: Thomas Just Sørensen

undersøge fænomener uden at skulle forstyrre mere

end højest nødvendigt.

Videre læsning

Om regnebuestregkode:

Sørensen, T. J. et al: Pre-

paration and study of an

f,f,f',f'' covalently linked

tetranuclear hetero-

trimetallic complex

- a europium, terbium,

dysprosium triad. Chem

Commun (Camb) 2013,

49 (8), 783-5.

Tropiano, M. et al: Using

remote substituents to

control solution structure

and anion binding in lant-

hanide complexes. Chem

Eur J 2013, 19 (49),

16566-71.

Om lanthanidkemi:

Bünzli, J.-C. G., REVIEW:

Lanthanide coordina-

tion chemistry: From old

concepts to coordina-

tion polymers. Journal of

Coordination Chemistry

2014, 1-45.

Om lanthaniders fotofysik:

Hänninen, P.; Härmä,

H., Lanthanide Lumine-

scence. Springer: Heidel-

berg, 2011; Vol. 7.

Lanthaniderne i laboratoriet

I laboratoriet på Kemisk Institut, Københavns Uni-

versitet arbejder vi med at lave, forædle og forstå

lanthanidforbindelser. Lanthaniderne kan købes

som simple salte – køkkensalt, hvor natriumionen

er udskiftet med en sjælden jordart. De hvide pul-

vere reageres med organiske molekyler, der er desig-

net til at indkapsle lanthanidatomerne, så de nu

kan betagtes som en del af en stabil kemisk forbin-

delse. Vores arbejde består i at lave de organiske

molekyler samt at undersøge de stabile kemiske for-

bindelser, de danner med lanthaniderne. Vi forsker

i, hvilke funktioner vi kan bygge ind i de organiske

molekyler, også kaldet ligander, og hvilken betyd-

ning udformningen af liganderne har på egenska-

berne af de enkelte grundstoffer, når de er bundet

sammen i et kompleks. I et andet forskningspro-

jekt arbejder vi på at kunne lave kemi på de færdige

lanthanidkomplekser og således bygge større, mul-

tifunktionelle molekyler.

Ved at indkapsle de enkelte lanthanider i et sta-

bilt kompleks kan vi undersøge egenskaberne af de

enkelte grundstoffer i opløsning, og dermed opdage

nye anvendelsesmuligheder af de sjældne jordar-

ter. Samtidig har vi kontrol over, hvad der er i vores

kolber; vi ved, hvad der omgiver de enkelte lant-

hanidatomer og har derfor muligheden for at blive

klogere på disse fantastiske grundstoffers kemi.



Jeg har endvidere udviklet en metode, der udnyt-

ter, at de enkelte bånd i stregkoden indeholder

informationer, der fortæller mere end, hvorvidt det

enkelte lanthanid er til stede eller ej. En kombina-

tion af flere lanthanider udsender lys i en verita-

bel regnbuestregkode, men det enkelte lanthanid

kan udsende sin helt egen stregkode. Tag euro-

pium som eksempel: Her ser vi det lys, der udsen-

des, som rødt, men lyset indeholder meget mere

information end som så. I virkeligheden udsen-

der europium lys i syv linjer, hvor hver linje bærer

information om dels, hvor meget lys, der udsendes

i denne linje, og dels i form af sin helt egen mini-

stregkode. Hvis vi kan nå et punkt, hvor vi for-

står, hvorfor lysmængden mellem de enkelte lin-

jer ændres, og hvad ministregkoderne kan for-

tælle os, så kan lanthanidernes lys for alvor bruges

som kilde til information om kemiske og biolo-

giske processer. Det kan være processer, der fore-

går i vores krop, i en pakke hakket oksekød eller

i et reagensglas. Dermed kan lanthanider afsløre

tilstanden af et produkt, de kan informere os om

detaljerne i en sygdoms inflydelse på en enkelt

celle eller i en enkelt biologisk proces, eller de kan

fortælle os om, hvorvidt et bestemt kemisk stof er

til stede i en prøve.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

DTU Challenge

- en del af konkurrencen Unge Forskere

Små fotos:

Colourbox

Foto: Mikal

Schlosser

Løsninger søges

på fremtidens udfordringer

Klimaforandringer, fattigdom og befolkningstil-

vækst! Store udfordringer ligger forude, hvis men-

nesket fortsat skal kunne leve - og leve godt - på

jordkloden. Men umuligt er det ikke, og vi har før

set, at mennesket med kreativitet har fundet

løsninger på væsentlige problemer.

Bruger dine elever teknologi og naturvidenskab til

at finde løsninger på fremtidens problemer i deres

SRP, teknologiprojekt eller andet projektarbejde?

Så fortæl dem om DTU Challenge - Engineer the Fu-

ture, der er en del af konkurrencen Unge Forskere.

Tilmeldingsfristen er 23. februar 2015.

Læs mere på

www.dtu.dk/dtuchallenge

Vinderen i senior-kategorien får mulighed for at præsentere sit projekt på Roskilde Festivalen 2015.

Vinderen i junior-kategorien kan opleve fascinerende naturvidenskab helt tæt på, når DTU ScienceShow

kommer på besøg i klassen.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

Kemikaliernes

stamtræ

Alle ved, at den moderne verden er afhængig af olie som brændstof.

Men olie er samtidig råstoffet, som hele den kemiske industri bygger på.

Olie er således udgangspunktet for en perlerække af produkter fra

kunststoffer til LCD-displays og lægemidler.

Forfatter

Amanda Sølvhøj,

erhvervspostdoc

Haldor Topsøe A/S

[email protected]

Robert Madsen,

professor

DTU Kemi

[email protected]

Esben Taarning, program-

leder for Bio2Chem

Haldor Topsøe A/S

[email protected]

ar du nogensinde tænkt over, hvor alle vore

moderne bekvemmeligheder kommer fra?

Fx emballagen rundt om dine madvarer, gødnin-

gen, som gør det muligt at gro maden, medici-

nen, du får, når du bliver syg, sæben, du vasker dig

med, nylonen i dine strømper, malingen på væg-

gen, stoffet på sæderne, smagen i slikket, dæk-

kene på bilerne – og skraldespanden, som du smi-

der det hele ud i, når du er færdig med at bruge

det. Alt det kommer fra olie (og naturgas), som er

blevet forarbejdet af den kemiske industri. Med-

mindre produktet er lavet af metal, sten, ler eller

glas eller har været levende (fx træ eller bomuld),

er olie altså det råstof, som alle vore forbrugsgoder

er lavet ud fra.

Overordnet går den kemiske industri ud på at

omdanne olie til højt specialiserede molekyler.

Først omdannes olien til basiskemikalier, som

kan anvendes til at fremstille forskellige former

for plastik og andre syntetiske materialer eller

forædles videre til et væld af nye kemiske for-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

Olie & gas

Basis-

kemikalier

Plast

Special-

kemikalier

Fin-

kemikalier

Læge-

midler

>70.000

produkter

Stigende kompleksitet og pris

Den kemiske industri omdanner samlet set råolie til over 70.000 forskellige kemikalier og produkter. Jo længere væk fra

det oprindelige råstof produktet beﬁnder sig, jo

ﬂ

ere processer har det gennemgået og jo højere er prisen.

Damp-krakning

(Steam Cracking) er en proces til at behandle den petrokemiske fraktion

kendt som let nafta (kulbrinter med 5-6 kulstofatomer). Naftaen varmes op

til meget høje temperaturer (650-900˚C) i ganske kort tid (30-100 millise-

kunder) ved lavt tryk. Det partielle tryk af nafta-gassen holdes lavt ved at

fortynde med vanddamp, heraf navnet. Ved processen dannes frie radikaler,

der fx fraspalter et brint- eller methyl-radikal under dannelse af en dobbelt-

binding. De primære produkter er oleﬁner med 2-4 kulstofatomer.

CCH



•

C

•



CCH

•



•

C

•



C�½CH



•



C

•

Katalytisk omformning

(Catalytic Reforming) er en metode til at omdanne alifatiske forbindelser til

aromatiske forbindelser (forbindelser, der indeholder en benzen-ring). Ved

metoden ledes den tunge nafta (kulbrinter med 7-9 kulstofatomer) over en

egnet katalysator, typisk platin eller rhenium, ved høj temperatur og højt

tryk (400-500

˚C

og 25-35 bar). Herved kan der ske tre forskellige grund-

læggende reaktioner:

1. Fraspaltning af brint (dehydrogenering), fx omdannelse af cyclohexan til benzen.

2. Isomerisering, dvs. omdannelse af en forbindelse til en anden med den samme

sumformel, det kan fx være omlejring af methylcyclopentan til cyclohexan.

3. Hydrogenolyse, dvs. anvendelse af brint til at krakke tungere molekyler til min-

dre, lettere molekyler.

H H

+ 3 H

bindelser, der går under betegnelsen finkemika-

lier. Finkemikalierne udgør så at sige den værk-

tøjskasse, man har til rådighed til kemisk forsk-

ning, og de anvendes bl.a. til at fremstille spe-

cialiserede kemikalier som fx overf ladeaktive

stoffer til brug i rengøringsmidler og sprøjtemid-

ler til landbruget. Hertil kommer den farmaceu-

tiske industri, som anvender alle de tilgængelige

kemikalier til at udvikle og fremstille de meget

specialiserede molekyler, der bruges som læge-

midler.

Kemikaliestamtræet

Forestil dig et stamtræ, hvor olie er stammen.

Fra stammen udgår nogle hovedgrene, som hver

repræsenterer et basiskemikalie. Disse kemikalier

er ikke basiskemikalierne, fordi det er de eneste

kemikalier, man kan lave fra olie, men fordi det

er de billigste at fremstille, og derfor er det dem,

der bliver lavet mest af. Man kan sige, at markeds-

kræfterne styrer den kemiske evolution: De bil-

ligste kemikalier udgør grundlaget for hele den

kemiske industri og definerer dermed, hvilke pro-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

De syv basiskemikalier

Fra de syv basiskemikalier

methan, ethylen, propylen, C

-oleﬁner, benzen,

toluen og xylener

kan man fremstille stort set alle kemikalier i verden.

Men basiskemikalierne anvendes også til at fremstille alle de mange for-

skellige syntetiske materialer og tekstiler, som vi benytter os af til daglig.

Methan

anvendes i altoverskyggende grad til at fremstille syn-gas, som er en blan-

ding af kulmonooxid (CO) og brint og som især anvendes til fremstilling af

metanol og ammoniak. Ammoniak er uundværligt for at lave kunstgødning.

Methanol kan oxideres til formaldehyd og eddikesyre eller omdannes til

benzin, oleﬁner eller aromatiske forbindelser via katalytiske processer.

Ethylen

er det stof, der produceres allermest af på verdensplan:

Over 140 millioner ton i 2011, hvoraf ca. 80 % anven-

des til fremstilling af forskellige typer plastik. Ethylen

kan polymeriseres til polyethylen (PE plast), som er den

mest anvendte type af plastik. PE-plast benyttes bl.a.

til at fremstille forskellige former for emballage som

poser, dunke,

ﬂ

asker og

ﬁ

lm. Ethylen omdannes også

til vinylklorid, der anvendes som monomer til at produ-

cere polyvinylklorid (PVC plast). PVC benyttes især til at

fremstille vand- og kloakrør og til medicinske formål

som beholdere og slanger til opbevaring og transfusion

af blod. Ethylen kan oxideres til ethylenoxid, som videre

omdannes til ethylenglycol (EG). Ethylenglycol kan bl.a.

co-polymeriseres med stoffet terephthalsyre, hvorved

man får dannet polyethylen-terephthalat (PET plast).

PET anvendes både til at spinde

ﬁ

bre til tekstiler (poly-

ester) og til at fremstille sodavandsﬂasker og anden

emballage, og den årlige produktion af PET er omkring

50 millioner ton.

Propylen

kan oxideres til akrylsyre eller til akrylonitril,

hvis der er ammoniak til stede. Fra akrylsyre

danner man forskellige akrylater, der kan poly-

meriseres til polyakrylater, som anvendes til at

lave akrylmaling. Langt det meste akrylonitril

co-polymeriseres med fx methylakrylat for

at lave

ﬁ

bre til strikkede tekstiler som strøm-

per og sweatre eller med butadien og styren

for at danne den utroligt brudstærke og resi-

stente ABS-plast (Akrylonitril-Butadien-Sty-

ren), som bl.a. anvendes til at fremstille

LEGO®-klodser. I lighed med ethylen kan

propylen oxideres til propylenoxid. Største-

delen af propylenoxidet anvendes i fremstil-

lingen af polyuretan (PU), som bl.a. anven-

des til madrasser og polstring til møbler og

bilsæder.

Gas

Fra

naturgas

krakn

Damp-

ing

Methan

Ethylen

C=CH

Propylen

NAFTA

Benzin

Den rå olie behandles på et rafﬁnaderi,

hvor den udsættes for en fraktioneret

destillation, dvs. de forskellige komponen-

ter i olien adskilles baseret på kogepunkt.

Den lette nafta omdannes via damp-krak-

ning til ethylen, propylen og C

-oleﬁner.

Den tunge nafta omdannes via katalytisk

omformning til benzen, toluen og xylener.

Sammen med methan fra naturgas udgør

disse forbindelser de syv basiskemikalier,

som omkring 95 % af alle organiske kemi-

kalier er lavet ud fra.

-olefiner

Benzen

yti ning

tal

Ka form

Petroleum

Fraktioneret

destillation

Diesel

Toluen

Bitumen

Xylener

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

-oleﬁnerne

er en blanding af butadien, isobuten og

n-butener. Langt det meste butadien

(omkring 70 %) anvendes i gummiproduk-

tion, enten som en homo-polymer af buta-

dien eller som en co-polymer sammen med

fx styren, hvorved man danner den synteti-

ske gummi, der bl.a. anvendes til bildæk.

Butadien kan omdannes til chloropren,

som polymeriseres til materialet neopren,

der anvendes til fremstilling af våddragter.

Butadien omdannes også til hexamethylen-

diamin (HMDA), som sammen med adipin-

syre bruges til at fremstille nylon.

Toluen

er det stof, der dannes mest af ved katalytisk omform-

ning. Samtidig er det den forbindelse, der

ﬁ

ndes fær-

rest anvendelsesmuligheder for, så op mod 70 % af

det dannede toluen omdannes efterfølgende til ben-

zen og xylener. Herudover anvendes der store mæng-

der toluen som opløsningsmiddel, især til

lak og andre former for overﬂadebelægnin-

ger. Toluen kan også omdannes til toluen-

diisocyanat, som man anvender til at frem-

stille polyurethan.

Xylen

er trivialnavnet for dimethylbenzen,

som

ﬁ

ndes i både en ortho-, meta- og

para-isomer. Para-xylen er uden tvivl

Benzen

Omkring halvdelen af det fremstillede benzen reageres

med ethylen for at danne ethylbenzen, som efterføl-

gende dehydrogeneres til styren. Fra styren dannes

polystyren, som nok er bedst kendt som polystyren-

skum fra

ﬂ

amingokasser og engangskrus til kaffe.

Fra benzens reaktion med propylen får man stoffet

cumen (isopropylbenzen), som kan oxideres til phenol og

acetone. Phenol og acetone reageres i forholdet 2:1

under dannelse af stoffet bisphenol A, som videre

omdannes til epoxyresiner eller polycarbonater. Phenol

kan også omdannes til caprolactam, der anvendes til at

fremstille nylon. En anden vigtig anvendelse af benzen er dets reduktion

til cyclohexan, som efterfølgende oxideres til adipinsyre, der sammen

med HMDA anvendes til at fremstille nylon.

den mest interessante, fordi den kan

oxideres til terephthalsyre, som anven-

des til at fremstille PET-plast. Ortho-

xylen omdannes primært til phthalsyre-

anhydrid, hvorfra man fremstiller pht-

halater, der anvendes som blødgø-

rende midler i mange former for pla-

stik. Meta-xylen omdannes primært til

isophthalsyre, som har mange af de

samme anvendelser som phthalsyre-

anhydrid eller terephthalsyre.

Fotos: Colourbox

dukter der i dag er tilgængelige. Opfindelsen af en

forbedret proces til en af omdannelserne, vil gøre

netop dette kemikalie endnu billigere og dermed

forøge anvendelsen af de produkter, der er afledt

deraf. Fordi de indledende omdannelser af olie

til basiskemikalier foretages på så umådeligt stor

skala, bliver prisen for processen meget lav sam-

menlignet med prisen på den rå olie. Prisen for

basiskemikalierne er derfor i høj grad defineret af

prisen på råstoffet.

Basiskemikalierne omdannes gradvist til mere og

mere komplekse molekyler. På stamtræet vil vi se

det som en masse mindre grene og kviste, der går

ud fra de syv hovedgrene. Grundessensen af kemi

er at omdanne et molekyle til et andet, og kemi-

keren har ufatteligt mange metoder til rådighed,

så i princippet kan man fremstille alle tænkelige

molekyler ud fra basiskemikalierne – det er bare et

spørgsmål om, hvor mange trin man skal gå igen-

nem først. Hver enkelt proces koster – ikke kun

driftsomkostningerne til fabrikkerne, men også

de kemikalier, der er nødvendige for at få proces-

sen til at forløbe, de arbejdere, der skal drive vær-

ket, og ikke mindst de forskere, der skal udtænke

og udvikle metoderne. For hvert trin, et kemikalie

bevæger sig væk fra olien, des dyrere bliver det, og

dets pris vil i højere grad være defineret af proces-

sen frem for prisen på det oprindelige råstof.

Yderst på stamtræet har vi alle bladene. Det er

alle de højt specialiserede molekyler, der findes.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KEMI

Videre læsning

Wittcoff, Reuben & Plot-

kin (2013): Industrial

Organic Chemicals, 3rd

Edition, Wiley Inter-

science.

Dam, Taarning, Jensen

& Madsen (2007): Indu-

striel Organisk Kemi,

Kapitel 6 i bogen ”Nye

Kemiske Horisonter”,

DTU.

Forfatterne arbejder

sammen på forsknings-

projektet: Anvendelse af

biprodukt til fremstilling

af højværdi biokemikalier,

som er et samarbejde

mellem Haldor Topsøe

A/S og DTU Kemi, støttet

af Innovationsfonden.

Det kunne være lægemidler eller farvestoffer eller

andre komplekse forbindelser, der tjener et helt

bestemt formål – fx til at opfange solens energi i

solceller eller som komponenter i nanoteknologi.

Det er avancerede strukturer, som har været igen-

nem mange trin. De skal udtænkes, designes og

fremstilles ud fra finkemikalierne. Det er mange

processer, der skal udføres, og der vil ofte være et

stort spild. Værdien af disse kemikalier er enormt

høj, men omvendt behøver man heller ikke frem-

stille dem i særligt store mængder for at tjene

penge på dem.

kemiske industri er deres mængde og økonomi-

ske værdi negligerbar, men de udgør en gruppe af

forbindelser, som er uerstattelige som lægemidler,

duft- og smagsstoffer.

Alternative råstoffer

Olie er som bekendt en begrænset ressource. Hvis

vi fortsætter med at forbruge olie med samme

tempo, som vi gør i dag, er de tilgængelige reser-

ver i undergrunden estimeret til at kunne vare

omkring 50 år mere. Da der ikke er tegn på, at

forbruget er dalende, bliver der naturligvis speku-

leret i brugen af alternative råstoffer.

Én mulighed er at anvende kul. Historisk set har

kul været vigtig for den kemiske industri, men

brugen af kul som råmateriale til at fremstille

kemikalier dalede drastisk i takt med, at olieindu-

strien voksede. Verdens kulreserver er dog langt

større end oliereserverne, og når prisen på olie bli-

ver høj nok, vil det blive økonomisk rentabelt at

erstatte de oliebaserede processer med kulbaserede

i det omfang, det er muligt.

En anden mulighed er at anvende biomasse. I dag

udgør kemikalier fra biomasse som nævnt kun

nogle få procent af den samlede mængde kemika-

lier baseret på vægt. Der er en stigende interesse i

fremstilling af biobaserede kemikalier, altså orga-

niske kemikalier fremstillet fra biomasse frem

for olie, men det er svært at konkurrere prismæs-

sigt med kemikalierne fra den konventionelle pro-

duktion – i hvert fald hvis man skal fremstille de

samme produkter.

Som nævnt er den kemiske industri baseret på

de syv basiskemikalier, fordi det er nemt og bil-

ligt at fremstille dem ud fra olie, og det har så

defineret, hvilke produkter vi har til vores rådig-

hed. Men skal man lave biobaserede kemika-

lier giver det ikke meget mening at fremstille

de samme syv basiskemikalier. Ganske vist kan

man i princippet fremstille et hvilket som helst

kemikalie ud fra et hvilket som helst udgangs-

stof, men det kan let gå hen og blive dyrt og

besværligt. I stedet bliver man nødt til at gen-

tænke, hvad det er for nogle produkter, man vil

fremstille. En biobaseret kemikaliestrøm vil have

et helt andet stamtræ end den oliebaserede kemi-

kaliestrøm. Og selv om de to træer måske fil-

trer grenene sammen nogle steder, vil kemikalier,

som er billige og let tilgængelige fra stammen på

det ene træ, givetvis ikke være det fra den anden

og vice versa.

Fra biomasse vil man derfor også have adgang

til nogle helt nye kemikalier, som hidtil har

været svært tilgængelige i konventionel produk-

tion og hvis potentiale derfor ikke er udforsket –

endnu.



Fra olie til kemikalier

For at forstå hele forløbet må vi starte med olien,

der pumpes op fra undergrunden. Den er en tykt-

flydende, ildelugtende, sort substans, der består af

en blanding af forskellige kulbrinter, altså moleky-

ler der kun består af kulstof og brint. Den rå olie

udsættes for en fraktioneret destillation, dvs. de

forskellige komponenter i olien adskilles baseret

på kogepunkt.

Den lavest kogende fraktion består af gasser, pri-

mært methan, ethan, propan og butaner, der

enten anvendes som brændstof eller omdannes

til andre kemikalier. I den anden ende af skalaen

fi ndes bitumen, der er en slags tjære, der bl.a.

anvendes i asfalt. Midt imellem fi ndes en del for-

skellige fraktioner, fx. dieselolie, petroleum og

benzin, som også kaldes nafta. Nafta er en blan-

ding af kulbrinter med fem til ni kulstofatomer

og omdannes via en række trin til størstedelen af

de kemikalier, industrien anvender.

Der er mange måder at omdanne naftaen på, og

man skelner også mellem let og tung nafta. De to

vigtigste processer kaldes

damp-krakning

kata-

lytisk omformning.

Ved damp-krakning omdan-

nes den lette nafta til umættede kulbrinter (ole-

fi ner), primært ethylen, propylen og C

-olefi-

ner. Ved katalytisk omformning omdannes den

tunge nafta til forskellige aromatiske forbindel-

ser, primært benzen, toluen og xylener (samlet

kaldet BTX). Sammen med methan fra natur-

gas udgør disse forbindelser de syv basiskemika-

lier, som omkring 95 % af alle organiske kemika-

lier er lavet ud fra.

De sidste 5 % kommer i høj grad fra kul, og i

mindre udstrækning fra forskellige former for bio-

masse. Fra kul får man især syn-gas, som er en

blanding af kulmonoxid og brint, og acetylen.

Biomassen er primært naturligt forekommende

fedtstoffer og olier samt kulhydrater, dvs. stivelse,

cellulose og sukker.

En forsvindende lille del udgøres af naturstof-

fer, dvs. kemiske forbindelser, som produceres af

levende organismer. Set i forhold til den samlede

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

F LY T V E R D E N

FRA TEORI

TIL TEKNOLOGI

LÆ

S F YSI K O G N A

NOT

EK NO LO

G I

Fysik

Nanoteknologi

handler

om, hvordan

verden

er skruet

sammen.

zoomer

ind på

grundlæggende

problemstillinger

sætter

fokus

på

moderne

forskning

teknologi.

Fordyber

dig, eksperimenterer

ser tingene

i et

større

perspektiv.

Konstruerer

nye

materialer

med

unikke

egenskaber

i nanoskala.

forandrer

verden.

skaber overblikket og

vælger retningen

på

W W

W. FLY T R D

EN . D K

Y TVE

AALBORG ESBJERG KØBENHAVN

Naturvidenskab

Akt

uel

atur

vid

Aktuel

tur

ens

kab

enskab

201

2014

014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

ENERGITEKNOLOGI

Energi

opbevaring

– nøglen til en

fossilfri fremtid

I Danmark har vi sandsynligvis tilstrækkelig vedvarende

energi til at kunne undvære fossilt brændsel. Men det

kræver, at vi kan opbevare enorme mængder energi.

Hydrogen kan være nøglen til at opnå netop det.

Forfatterne

Lars Haahr Jepsen,

ph.d.-studerende

[email protected]

ekymringen for at menneskeheden vil løbe tør

for fossile brændsler, har fyldt en del gennem

tiden. Men der findes stadig store mængder fos-

silt brændsel i jordskorpen, måske nok til at dække

vores energiforbrug helt eller delvist i mere end 100

år ud i fremtiden. Til gengæld bekymrer vi os i sti-

gende omfang for, at afbrændingen af kul, olie og

naturgas er skyld i klimaændringer. Det er i dag

den primære årsag til interessen for et vedvarende

energisystem. Problemet er derfor ikke

mangel

på

fossilt brændstof, men at vi har

for meget

af det.

Det har været karakteristisk for menneskets brug af

fossilt brændstof, at forbruget har accelereret, hver

gang vi har fundet en ny og mere effektiv måde at

anvende det på – tænk blot på da dampmaskinen

og forbrændingsmotoren blev opfundet. Økonomer

har igennem mere end 100 år peget på, at jo mere

effektivt, vi bruger energi, des mere vil forbruget

stige. Derfor er mere effektiv udnyttelse af fossilt

brændstof ikke en mulig global løsning på stigende

forurening og mængden af carbondioxid, CO

, i

atmosfæren. Danmark har haft et næsten konstant

energiforbrug igennem årtier, hvor verdens energi-

forbrug samtidig er forøget. At vores energiforbrug

ikke er steget i denne periode skyldes til dels, at vi

i samme periode har flyttet en del industriel pro-

duktion ud af landet. Som enkeltpersoner tænker vi

ofte på at spare på energien ved at vælge mere ener-

gieffektive hårde hvidevarer, elpærer, fjernsyn mv.,

men samtidig får hver husstand ofte flere og flere

elektriske apparater.

Hydrogen til opbevaring af vedvarende energi

Hvis vi formår at opsamle den tilgængelige ved-

varende energi til rådighed i Danmark i form

af fx sol, vind og biomasse, er denne tilstrække-

lig til at dække hele vores energiforbrug. Det store

problem er, at sol- og vindenergi er meget varie-

rende energistrømme – tænk fx på vindstille næt-

ter, hvor hverken solceller eller vindmøller produ-

cerer strøm. Desuden kan vi kun forudsige vejret få

Torben R. Jensen, lektor

[email protected]

Begge ved iNANO og

Institut for Kemi

Aarhus Universitet

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

ENERGITEKNOLOGI

Materialer og råstoffers kredsløb skal være lukkede for at

være bæredygtige, dvs. alt skal genbruges. Det skal også

gælde vores energisystem. Carbon-kredsløbet (blå pile) er et

alternativ til hydrogen-kredsløbet (grønne pile), hvor vedva-

rende energi kan bruges til at indfange carbondioxid fra luf-

ten og producere “bæredygtig” benzin. Den sorte pil illustre-

rer problemet ved fossilt brændstof, nemlig at denne CO

produktion ikke er et lukket kredsløb, men fører til stigende

mængder CO

i atmosfæren.

Figur modiﬁceret efter M. B. Ley et al. Mater. Today, 2014, 17, 122–128.

Hydrogen-kredsløb

Carbon-kredsløb

Vedvarende energi

-CH

Energi

Fossilt Energi

8.000

Energi

Trykluftsturbine

(tryk 200 bar)

6.000

(MW)

Tre langsringsmedier i

et energireservoir med

et rumfang på 2 mio. m

Figuren viser hvor voldsomt vindenergiproduktion kan variere

over tid fra en vindmøllepark samt mulige energiopbevarings-

metoder. Vindenergien kan opbevares ved at komprimere luft,

pumpe vand op i en højtbeliggende sø eller ved at producere

hydrogen. Hvis vi betragter et rumfang på 2 mio. m

som et

hul i jorden eller en højt beliggende sø, kan der opbevares

mere end 1.500 gange så meget energi ved at fylde hullet

med hydrogen (200 bar) (grøn boks) sammenlignet med at

pumpe 2 mio. m

vand 100 m op i en sø (blå boks), som igen

indeholder mere energi end trykluft (200 bar) (rødbrun boks).

Det er nødvendigt, at kunne opbevare ekstreme mængder af

energi for at gøre et vedvarende energisystem til en realistisk

aﬂøser for vores nuværende forbrug af fossilt brændstof.

Udregningen viser, at hydrogen måske er vores eneste reelle

mulighed til opbevaring af store mængder vedvarende energi.

Vandkraft

(sø 100 m)

Hydrogengas

(tryk 200 bar)

4.000

Produktionen

af vindenergi

2.000

1.dag

3.dag

5.dag

7.dag

9.dag

11.dag

13.dag

Vindproduktionstal modiﬁceret efter U. Eberle and D. R. von Helmolt (2010).

dage ud i fremtiden. Derfor er det altafgørende, at

vi kan opbevare energien effektivt og i store mæng-

der, der kan dække landets energibehov i dage, uger

og måske måneder. Det er her hydrogen (brint, H

)

kommer ind i billedet. Hydrogen kan fremstilles

ved spaltning af vand med vedvarende energi, hvor-

ved der også produceres oxygen (ilt, O

). Energien

kan frigives igen, når hydrogen på et senere tids-

punkt og måske et andet sted reageres med oxygen.

Hydrogen er carbon-frit og ugiftigt, og reaktio-

nen med oxygen ved forbrænding eller elektroke-

misk i en brændselscelle giver energi og vand og

ingen skadelige affaldsstoffer. Hydrogen er det let-

teste grundstof, og H

er den kemiske forbindelse af

alle, der har det højeste vægtmæssige energiindhold,

og det bruges derfor til raketbrændstof. Hydrogen

skal fremstilles fra vand ved at tilføje energi, og H

siges derfor at være en

energibærer

og ikke en

ener-

gikilde.

Det kan udgøre en risiko, at hydrogen kan

brænde i blandingsforholdet 4-75 % med luft, hvil-

ket er markant større end forholdet for benzin. Til

gengæld er H

det mindste molekyle af alle og dif-

funderer derfor ekstremt hurtigt i luft, ca. 70 km/

time. Derfor vil et udslip af hydrogen hurtigt spre-

des i modsætning til benzin, der spredes meget

langsomt. Både teoretiske og praktiske studier peger

på, at hydrogendrevne køretøjer er mindre brand-

farlige end tilsvarende benzinkøretøjer.

Vedvarende energi i transportsektoren

Omkring 1/3 af det totale energiforbrug i Dan-

mark går til transport, mens det er 2/3 i USA. Der-

for er det vigtigt at få anvendelse af vedvarende

energi implementeret i biler. Her kan hydrogen

spille en vigtig rolle. Herning-virksomheden H2

Logic A/S er i dag en af verdens førende inden for

hydrogenoptankning og har været i konstant vækst

siden starten i 2003. I dag er der tre hydrogenpå-

fyldningsstationer i drift i Danmark, mens otte

er under opførelse eller planlagt. Så allerede i dag

kan man køre rundt i hele landet på hydrogen. Der

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

ENERGITEKNOLOGI

Kulbrinter

En tankstation med brint i Holstebro, hvor en brintbil af

mærket Hyundai iX35 er ved blive tanket.

Batteridrevne køretøjer er velegnede til korte afstande,

Effekt

men kræver lang genopladningstid (i størrelsesordenen

Hydrogen

timer). Hydrogenbaserede køretøjer har længere række-

vide og markant kortere genopladningstid (~3 min) og har

været anvendt til forskellige typer transportmidler som

busser, biler, både og

ﬂ

y. Carbon-baseret brændstof frem-

stillet fra vedvarende energi kan være et bæredygtigt

alternativ for langtrækkende

ﬂ

y og skibe.

Batterier

Afstand

er også H

-fyldestationer i vore nabolande, Norge,

Tyskland, England og Holland. Hyundai har som

den første bilproducent åbnet for salget af deres

iX35 brintbil i Danmark i 2014 og leverede i 2013

adskillige brintbiler til Københavns Kommune.

Hyundai iX35 på hydrogen er identisk med sin

søster på benzin og præsterer en rækkevidde på

mere end 500 km på én optankning (5 kg H

ved

700 bar), som kun tager tre minutter. Fremdriften er

elektrisk og næsten lydløs, idet hydrogen omdannes

til strøm og varme i en brændselscelle, og med vand

som eneste udstødningsgas. Brændselscellen kan

omdanne måske halvdelen af den kemiske energi

i hydrogen til strøm og fremdrift, og resten kan

blive til varme i køretøjet. Et tilsvarende batteridre-

vet køretøj vil om vinteren miste noget af sin energi

til fremdrift, hvis noget strøm skal bruges til at

opvarme køretøjet. Tilsvarende planlægger Toyota

at markedsføre hydrogendrevne biler i 2015 i Dan-

mark, England og Tyskland, hvor man regnes for at

være langt fremme med hydrogeninfrastruktur.

Planen er, at der skal være 10 hydrogentankstationer

i Danmark i 2016. Og med en investering på ca. 2

mia. kroner kan der opføres yderligere 200 rundt i

landet, som forhåbentlig fører til op i mod 100.000

hydrogendrevne køretøjer på de danske veje i 2025,

vurderer H2 Logic A/S i Herning. Måske kan det få

interessen til at stige, så der på sigt måske er 1.000

påfyldningsstationer i landet, og at ca. 50 % af alle

biler er drevet af strøm fra en brændselscelle.

Det Strategiske forskningsråd støtter et større

Dansk forskningsprojekt,

HyFillFast,

som har til

formål at designe et helt nyt koncept, hvor hydro-

gen opbevares både som gas ved højt tryk (700 bar)

og i et fast stof. I dette projekt skal der også udvik-

les nye metoder til hydrogenkomprimering, som er

mere energieffektive og som ikke opvarmer gassen

så meget som i dag. Forskningen foregår i et for-

pligtende interdisciplinært samarbejde mellem Aar-

hus Universitet, DTU, H2 Logic A/S og internatio-

nale samarbejdspartnere og i tæt sparring med ver-

dens førende bilproducenter.

Aktuel Naturvidenskab

2014

Foto: Hydrogen link Danmark

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

ENERGITEKNOLOGI

Kemisk forbindelse

Hydrogen- og Energi-tæthed

pr. rumfang

pr. masse

(g H

/L)

(MJ/L)

(vægt% H

)

(MJ/kg)

Temperatur for

afgivelse

(°C)

Tabel med hydrogen- og energitætheder og

temperaturer for hydrogenafgivelse for

udvalgte metalhydrider sammenlignet med

hydrogen i en tryktank og benzin. Nogle

metalhydrider indeholder store mængder

hydrogen pr. rumfang og pr. masse og er

derfor et kompakt alternativ at opbevare

hydrogen på.

( * Værdier angivet inkluderer rumfang og

masse af tryktanken).

LiBH

-Mg(BH

)

-Mg(BH

)

NaAlH

Al(BH

)

∙

6NH

Mg(BH

)

(NH

)

Tryktank,

p(H

) = 700 bar*

Benzin

123

147

151

137

~28

14,7

9,9

17,6

11,3

18,1

16,4

~3.4

32,0

18,5

14,9

7,5

17,6

24,5

17,4

22,2

17,9

9,0

21,1

29,4

20,9

~3.6

43,9

380

250

210

Strukturen af en ny litiumionleder, LiCe(BH

)

(venstre), der indeholder isolerede kom-

(ven

plekse anioner [Ce

(BH

)

]

4−

(højre), der bliver ladningsbalanceret af Li

-kationer.

Krystalstruktur af det første nanoporøse metalhydrid,

γ-Mg(BH

)

. På billedet er Mg vist som en orange kugle, mens

- anionen er mørkeblå.

Li, Ce og Cl er vist som hhv. røde, blå og gule kugler, mens BH

−

er mørkeblå. Positionerne,

hvor Li

er placeret, er kun 2/3 fyldte, hvilket medfører at Li

kan “hoppe” rundt i strukturen,

som derfor har en meget høj ledningsevne selv ved stuetemperatur.

Nye materialer til opbevaring af hydrogen

Ved Center for Materiale Krystallografi, tilknyt-

tet Institut for Kemi og Interdisciplinært Nano-

science Center ved Aarhus Universitet, forsker vi

intenst i fremstilling af nye hydrogenholdige mate-

rialer. Hydrogen har en mangfoldig kemi, som har

ført til opdagelsen af en række nye kemiske forbin-

delser de seneste år.

Siden slutning af 1990’erne har komplekse metal-

hydrider været undersøgt som potentielle hydrogen-

opbevaringsmaterialer, da de ofte har høj hydrogen-

tæthed både pr. rumfang og pr. masse (se tabel). I

disse forbindelse er hydrogen typisk kovalent bun-

det til grundstoffer som bor, nitrogen eller alumi-

nium. Mange af de nye materialer er for stabile og

skal opvarmes til for høje temperaturer for at frigive

hydrogen, og det er vanskeligt at få dem til at optage

igen. Vi har fundet forskellige metoder til at

sænke denne temperatur, eksempelvis ved at tilsætte

katalysatorer eller andre metalhydrider, så der sker en

favorabel kemisk reaktion. I forbindelse med et EU-

støttet forskningsprojekt,

Bor4store,

er vi ved at lave

en demonstrationsenhed bestående af en metalhydrid-

tank med blandingen 2LiBH

-MgH

og en brænd-

selscelle. Denne blanding kan opbevare 11 vægtpro-

cent H

, som afgives og optages ved ca. 350 °C.

Det første nanoporøse metalhydrid,

-Mg(

)

blev opdaget på Aarhus Universitet. Stoffet har 30

% hulrum i strukturen og kan absorbere forskel-

lige små molekyler, bl.a. hydrogen, og derved danne

forbindelsen,

-Mg(BH

)

2H

, som har et ekstremt

højt hydrogenindhold på 20 vægtprocent. Udsættes

forbindelsen for højt tryk, kollapser strukturen til

en ny variant,

-Mg(BH

)

, med et ekstremt rum-

fangsmæssigt hydrogenindhold på 147 g H

/L. Det

er mere end dobbelt så meget som flydende hydro-

gen, der har en densitet på 71 g H

/L. Det viser, at

der er meget stort perspektiv i at undersøge mulig-

hederne for opbevaring af hydrogen på fast form.

Hvis vi forestiller os, at en bil skal bruge 5 kg hydro-

gen for at opnå en rækkevide på 500 km, vil denne

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Nye anvendelser af metalhydrider

(A) Magnesiumhydrid anvendes

allerede i dag til faststof-hydrogen-

opbevaring på stor skala.

(B) Den store varmeudveksling

under hydrogenfrigivelse og -opta-

gelse kan benyttes til lagring af

varme fra solfangere.

lem at være gennemsigtige og

reﬂekterende afhængig af hydro-

genindholdet, hvilket kan anvendes

i “intelligente vinduer”, der kan

mørklægges ved at tilføje lidt

hydrogen.

(D) Nogle metalhydrider virker for-

træffeligt til brintopbevaring, men

med den eneste ulempe, at de er

for tunge. Dette kan udnyttes som

modvægt i gaffeltrucks

(E) Faststof-hydrogenopbevaring

kombineret med en brændselscelle

anvendes også i ubådsmotorer, da

det tillader lange operationer under

vand, der tilmed er lydløse.

(F) Metalhydrid-batterier er kom-

mercielle i dag.

Figur modiﬁceret efter M. B. Ley et al. Mater.

Today, 2014, 17, 122–128.

B) Termisk energilagring

Nye egenskaber?

A) H

-opbevaring på stor skala

MgH

Mg + H

M + H

+ varme

M + H

+ varme

C) ‘Intelligente vinduer’

O + M + e -

OH- + MH

Metalhydrider

Ni(OH)

+ OH-

NiO(OH) + H

O + e-

F) Batterier

Hydrogen storage

D) Gaffeltruck

E) Ubåd

mængde fylde 60 m

hydrogengas ved stuetempera-

tur og trykket 1 bar, svarende til en ballon med en

diameter på 5 m. Den samme mængde hydrogen vil

kun fylde 34 L og have en vægt på 34 kg, hvis den

bliver opbevaret i det nye stof

Mg(BH

)

nisk påvirkning kan danne en elektrisk strøm, hvil-

ket anvendes i nogle engangslightere), superledning

(hvor elektrisk strøm kan passere nærmest uden

modstand) og optiske egenskaber som lysudsen-

dende dioder med forskellige farver.

De nye hydrogenholdige perovskit-materialer har

stor strukturel fleksibilitet, og egenskaberne kan

designes ved valget af grundstoffer. Den nye forsk-

ning giver muligheder for kontrolleret at designe

nye forbindelser med ønskede forbedrede egenska-

ber, hvilket er et stort gennembrud inden for mate-

rialeforskning.

Der er ingen tvivl om, at energiopbevaring er alt-

afgørende i et fremtidigt energisystem baseret på

varierende mængder af vedvarende energi. Hydro-

gen er måske den eneste løsning til at opbevare

de store mængder energi, der kræves. Og det vir-

ker. I to mindre demonstrationsbyer i Japan er 150

huse installeret med brændselsceller, der produce-

rer strøm og varme, mens biler, scootere og busser

kan tanke hydrogen på tankstationerne. Resulta-

ter peger på, at energieffektiviteten er ca. dobbelt så

stor både for produktion af strøm i biler (~40 %) og

for varme- og strømproduktion i folks huse (~70-80

%) sammenlignet med konventionelle metoder. Der

er også forsøgshuse i Danmark, som forsynes med

strøm og varme fra hydrogen og brændselsceller.



Mange anvendelser

Mange af de nye komplekse metalhydrider, som

man oprindeligt har fremstillet med hydrogenop-

bevaring for øje, har vist sig at have andre fascine-

rende egenskaber. Eksempelvis kan nogle metal-

hydrider transportere litium-ioner og derfor bru-

ges i batterier, mens andre kan skifte mellem at

være transparente og reflekterende, hvilket kan bru-

ges i moderne sensorer eller i “intelligente vin-

duer”. Ved Aarhus Universitet har vi fremstillet en

ny type litium-ionleder baseret på sjældne jordarter,

LiM(BH

)

Cl (hvor

kan være de sjældne jordar-

ter La, Gd og Ce). På grund af krystalstrukturen

har materialet en meget høj ledningsevne selv ved

stuetemperatur.

Forskningen i hydrogenholdige forbindelser har

også ført til opdagelsen af en række helt nye “perov-

skit-type-forbindelser”. Perovskit henviser til kry-

stalstrukturen og er navngivet efter et mineral. For-

bindelser med perovskit-strukturer kan have grund-

laget for en lang række vigtige materialeegenskaber.

Det kan fx være piezoelektricitet (hvor en meka-

Videre læsning

Sustainable Energy — wit-

hout the hot air, David

JC MacKay, UIT, CAM-

BRIDGE. (Frit tilgængelig

på www.withouthotair.

com).

M. B. Ley, L. H. Jepsen,

Y.-S. Lee, Y. W. Cho, J. M.

Bellosta von Colbe, M.

Dornheim, M. Rokni, J.

O. Jensen, M. Sloth, Y.

Filinchuk, J. E. Jørgensen,

F. Besenbacher and T.

R. Jensen, Mater. Today,

2014, 17, 122–128.

L. Schlapbach, Nature,

2009, 460, 809–811

U. Eberle and D. R. von

Helmolt, Energy Environ.

Sci., 2010, 3, 689–699.

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

yourniversity

#yourniversity

#aarhusuni

#auingeniør

Your life. Your choice.

Yourniversity.dk

Diplom- eller civilingeniør?

Vælg imellem 21 uddannelser

ingeniør.au.dk

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

MILJØ

Verden omkring os, vores mad og vi selv består af

kemikalier. Nogle af disse kemikalier er reguleret af

lovgivningen, andre er ikke, og baggrunden for dette

virker ikke altid helt logisk. Forfatteren efterlyser en

mere saglig debat om, hvad vi vil acceptere af

kemikalier i fx vore fødevarer og drikkevand.

Hvad vil vi

acceptere af

kemikalier i

drikkevand og

fødevarer?

Om forfatteren

Nina Cedergren er professor

Institut for Plante og Miljøvidenskab,

Københavns Universitet

[email protected]

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

MILJØ

rem til 1960’erne var så godt som ingen kemi-

kalier reguleret. Virksomheder kunne udlede,

hvad de ville, og folk kunne bruge alle mulige pro-

dukter uden viden om, hvad der var i dem. Og

det gjorde de. To hændelser satte imidlertid fokus

på nødvendigheden af at vide, hvad der sker med

kemikalier i miljøet, og hvilken virkning de har på

mennesker og miljø. Den ene hændelse gik under

navnet Minimata-sygen. Den opstod i 1956 i den

japanske fiskerby Minimata, hvor folk fik motori-

ske forstyrrelser, og kvinderne fødte voldsomt hjer-

neskadede børn. Det viste sig, at symptomerne

skyldtes methyl-kviksølv udledt med spildevandet

fra en nærliggende industri til havet, hvor det akku-

mulerede op gennem fødekæden og endte i de fisk,

som befolkningen spiste.

iboende egenskaber eller 3) politiske principper.

Nogle gange hører man om “forsigtighedsprincip-

pet” i forbindelse med kemikalieregulering. Forsig-

tighedsprincippet er et retsligt princip, der gør det

muligt at handle, selvom man ikke har de nødven-

dige videnskabelige data, hvis truslen for menne-

sker og miljø er tilstrækkeligt stor. En anvendelse

af forsigtighedsprincippet kræver derfor, at man

vurderer, at der er en stor trussel for mennesker og/

eller miljø.

Nogle grupper af kemikalier, fx medicin, kos-

metik og fødevaretilsætningsstoffer, er udeluk-

kende reguleret på baggrund af en risikovurdering.

En risikovurdering er meget omfattende og kræ-

ver store mængder af data omkring stoffernes gif-

tighed og menneskers eksponering til stofferne.

Andre stoffer, fx pesticider, bliver i nogle sammen-

hænge vurderet på baggrund af risiko og i andre

sammenhænge på bagrund af politiske principper.

Det sidste gælder fx for indholdet af pesticider i

drikkevand og fødevarer, hvor man har et princip

om, at stofferne ikke må findes. Grænseværdierne

for pesticider i drikkevand i EU er derfor 0,1

μg/L,

da det var den værdi, man kunne måle i 1980’erne,

da loven blev indført.

Grænseværdierne for pesticider i fødevarer, kal-

det MRL (Maximum Residue levels), er også gene-

relt baseret på princippet om, at hvis man kan måle

dem, er der for meget. Undtagelsen er nogle af de

pesticider, der er godkendt til brug tæt på høst eller

som overfladekonserverende på fx citrusfrugter. For

disse pesticider er grænserne baseret på den mind-

ste dosering, der kan give en god kontrol med den

sygdom eller eller de skadedyr, der skal kontrolle-

res under god jordbrugspraksis. MRL-værdien skal

selvfølgelig være mindre end den maksimale værdi,

der på baggrund af en risikovurdering er uskadelig.

I modsætning til grænseværdien for pesticider bli-

ver grænseværdierne i drikkevand og fødevarer for

potentielt giftige kemikalier såsom PAH’er, dioxi-

ner, nitrat, nitrit og diverse metaller, fastsat på bag-

grund af en risikovurdering.

Den anden hændelse var, da man blev opmærk-

som på miljøvirkningerne af den voldsomme brug

af insektmidler som fx DDT efter anden verdens-

krig. Det blev i 1962 malende beskrevet af Rachel

Carson i bogen

The Silent Spring,

hvor forfatteren

undrede sig over, hvor lydene af svirrende insekter

og syngende fugle var blevet af.

Til sammen skabte disse begivenheder en vældig

global debat omkring de negative virkninger af

menneskeskabte kemikalier. En debat, der dannede

grobund for den regulering, vi i dag har af primært

industrielt producerede kemikalier.

Hvilke kemikalier bliver reguleret?

Man regner med, at der i Europa anvendes omkring

100.000 forskellige menneskeskabte kemikalier i

forskellige produkter. Der findes i EU specielle lov-

givninger for grupper af kemikalier, som man anta-

ger potentielt udgør den største risiko for menne-

sker og miljø, nemlig medicin, fødevaretilsætnings-

stoffer, kosmetik, biocider og pesticider. De reste-

rende menneskeskabte kemikalier bliver reguleret

via den europæiske kemikalielovgivning REACH

(Registration, Evaluation and Authorisation of

CHemicals), som er under indfasning.

Det er imidlertid ikke kun menneskeskabte kemika-

lier, der kan være potentielt farlige. Nogle af de mest Den sidste revision af den europæiske pesticidlov-

givning har nu også inkluderet stoffets iboende

potente giftstoffer, man kender, stammer fra natur-

egenskaber som faktorer, der kan forårsage et for-

lige kilder, hvorfor man også regulerer eksempel-

bud mod eller restriktioner i brugen af et pesticid.

vis naturligt forekommende svampetoksiner i vores

fødevarer. Ligeledes var der i julen 2013 en debat om, Også selvom risikovurderingen viser, at den reelle

hvorvidt man skulle regulere indtaget af det naturligt risiko ved en bestemt anvendelse er minimal.

forekommende stof kumarin, som bl.a. findes i kanel,

og som i for store mængder kan være kræftfremkal-

Når gode intentioner får det modsatte

dende. Andre naturlige giftstoffer som alkohol, kof-

udfald

fein og nikotin har man valgt ikke at regulere.

Et eksempel på brug af forsigtighedsprincippet i

EU var, da EU-kommissionen vedtog et 2-års for-

Principper for regulering

bud (trådt i kraft i 2014) mod at bruge en gruppe

Kemikalier er grundlæggende reguleret ud fra et

insektmidler, neonikotenoiderne, til bejdsning af

eller flere af tre principper: 1) risikoen for at stof-

frø fra blomstrende planter. Det blev gjort på bag-

fet kan forårsage en uønsket virkning, 2) stoffets

grund af en bekymring for, hvorvidt disse insekt-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

MILJØ

Risikovurderinger

En risikovurdering af et kemikalie beskriver sandsynligheden

for, at et kemikalie er til stede i en mængde, der kan have en

negativ virkning for mennesker eller natur. En risikovurdering

kræver derfor adgang til to typer af information:

1) Hvilken mængde af kemikaliet giver en negativ virkning?

2) Hvor stor er sandsynligheden for, at mennesker eller miljø

bliver udsat for kemikaliet? Og i hvilke mængder?

Information om giftigheden får man fra forsøg på mikroorga-

nismer, planter og dyr, som man udsætter for stigende

mængder af kemikaliet, mens man måler på parametre som

organismernes vækst, reproduktion og overlevelse eller på

deres adfærd, sygdomsudvikling etc. Denne type forsøg giver

såkaldte dosis-respons-kurver (se

ﬁ

guren), hvor man kan

aﬂæse den mængde af kemikalie, der skal til for at give fx

50 % virkning på den parameter, man måler på. Hvis man

måler på overlevelse, kalder man en 50 % virkning for LD

Information om eksponering kan man få på to måder: Man kan

enten måle mængden af kemikaliet i dyr, mennesker eller i

miljøet (hvilket man typisk gør med kemikalier, der allerede er i

miljøet), eller man kan anvende computermodeller, der kan

estimere, hvordan et kemikalie vil opføre sig i miljøet (typisk i

forbindelse med godkendelser af kemikalier, fx pesticider).

Risikoen ved en gruppe potentielt giftige kemikalier afhæn-

ger af, hvilken sammenhæng de indgår i. Det er her illustreret

for polyaromatiske hydrocarboner (PAH’er), hvoraf nogle er

kræftfremkaldende. PAH’er indgår bl.a. i asfalt, hvor de sid-

der rigtigt godt fast. Risikoen for, at de frigives til miljøet og

ender i mennesker, er derfor meget lille. De samme stoffer

kan også

ﬁ

ndes i fødevarer, bl.a. røgede produkter og

ﬁ

sk.

Her er risikoen for, at mennesker bliver udsat for stofferne

større, og man har derfor fastsat grænseværdier for speci-

ﬁ

kke PAH’er i fødevarer og drikkevand. PAH’er forekommer

også i tobaksrøg. Her er risikoen for, at mennesker, der ind-

ånder tobaksrøg, bliver udsat for kræftfremkaldende PAH’ere

meget stor. I dette tilfælde har man dog valgt kun at lovgive

om,

hvor

man må ryge, men ikke

man må ryge. Man har i

stedet valgt at advare om tobaksrøgens giftighed på pak-

kerne.

En risikovurdering er altså baseret på videnskabelige data,

men måden, hvorpå man vælger at håndtere denne risiko, er

en politisk beslutning.

midler kunne findes i planternes nektar og pollen

i mængder, der kunne være skadelige for honning-

bier og andre bestøvende insekter. Eksperterne i det

Europæiske Agentur for Fødevaresikkerhed (EFSA)

udarbejdede en rapport, der sagde, at man ikke

med nuværende data kunne belyse den fulde risiko.

Det blev derfor besluttet, at man over en 2-årig

periode skulle skaffe flere data.

Når man bejdser frø, tilsætter man svampe- og

insektmidler til en tynd skal, der ligger omkring

frøet. Disse midler beskytter selve frøet og i tilfæl-

det med neonikotenoider bliver insektmidlet des-

uden optaget af planten, når den spirer og beskytter

dermed de små planter mod insektangreb. Bejds-

ning af frø er generelt set en meget skånsom måde

at tilføre pesticider: Dels er den anvendte dosis

meget lav sammenlignet med midler, der sprøjtes på

afgrøden, dels er det kun de skadedyr, der spiser af

afgrøden, der bliver påvirkede, mens nyttedyr som

rovmider, edderkopper og rovbiller går fri.

Konsekvensen af det midlertidige forbud mod neo-

nikotenoider i bl.a. bejdsning af rapsfrø betyder,

at landmændene i stedet sprøjter op til flere gange

med de langt mere miljøskadelige insektmidler

pyrethroider. Sprøjtning med pyrethroiderne slår

også nyttedyr ihjel, og den større frekvens af sprøjt-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Toksicitetsværdier og grænseværdier

Tok

svær

dier

ksicit

ærdier

g/kg

(

(μg/kg

g/kg

kropsvægt)

)

kropsvægt)

Aflatoxiner

(naturlige

svampetoksiner)

Glycosinolater (naturlig

metabolit

bl.a. kål,

radisser

peberrod)

Koffein

(naturlig

metabolit

i bl.a. kaffe)

Cypermethrin

(pyrethroid

insektmidd

el)

ddel)

Imidacloprid

(neoniko

tenoid

insektmiddel)

Solanin

(naturlig

metabolit i bl.a.

kart

ofler)

2,6

dichlorobenzamide

(BAM)

(undersøgt

pesticidme

metabolit)

Prosulfocarb

(ukrud

tsmiddel)

NaCl (køkkensalt)

Azoxystrobin (svampemiddel)

Metsulfuron

methyl

(ukrudsmiddel)

Glyphosate (ukrudtsmiddel)

0,5

180

192

250

450

590

1.470

1.820

3.000

>5.000

.000

5.60

100

200

220

1.000

0,01

0,02

0,05

0,1

0,5

0,05

MRL

g/kg

MR (

fødevare)

0,0001

0,015

1-4 mio.

0,4-2

mio.

0,05 2

0,05

50-250

0,1

(Danmark)

0,1

SA)

(USA

)

0,2-1,2

0,1

300

Grænseværd

Drikkevand,

ikkevand

(μg/L)

Drikkevand,

ikke

ikkevand

WHO (μg/L)

Tabel med toksicitetsværdier og grænseværdier for udvalgte

kemikalier. Værdierne LD50 er baseret på rotteforsøg, mens

ADI angiver Acceptabelt Dagligt Indtag. Grænseværdierne i

højre del af tabellen er dels for fødevarer (MRL = Maximum

Residue Levels), dels for drikkevand i EU og fastsat af Ver-

denssundhedsorganisationen (WHO). Køkkensalt er taget

med i tabellen for sammenligningens skyld.

For plantetoksinerne/-metabolitterne solanin, glycosinolat og

koffein

ﬁ

ndes grænseværdier for fødevarer ikke. I stedet er

angivet de koncentrationer, der naturligt

ﬁ

ndes i fx kartoﬂer,

kål og brygget kaffe, og som er fundet i grundvand (fed skrift).

Farverne angiver toksisitetsværdier baseret på forsøg (blå),

grænseværdier baseret på en risikovurdering (grøn) og græn-

seværdier baseret på politiske principper (orange). Interval-

lerne for MRL-værdierne repræsenterer detektionsgrænsen

(lav værdi) og den mængde, der må

ﬁ

ndes, hvis afgrøderne

er behandlet efter god jordbrugspraksis (høj værdi).

(se også onlinemateriale for en version af tabellen med kildehenvisninger).

ninger vil uundgåeligt også føre til en større risiko

for, at pyrethroiderne ender andre steder i miljøet,

hvor de kan gøre skade. Hvis intentionen med for-

buddet mod neonikotenoider på frø var at beskytte

miljøet mod negative virkninger af insektmidler, er

resultatet (i mine øjne) blevet det modsatte.

på). Man kan derfor som forsker altid med rette

sige, at der er ting, man ikke har undersøgt.

For det andet, at den politiske håndtering af risiko,

og hvordan den evt. skal udmøntes i lovgivning,

er en fin balanceakt, hvor både fordele og ulem-

per ved et forbud ideelt set bør indgå. Dertil kom-

mer, at både forskere og politikere, den implice-

rede industri og eventuelle interesseorganisatio-

ner ofte kan have personlige interesser i at dreje en

debat i en bestemt retning. Forskere vil ofte foku-

sere på risikoen, da en potentiel risiko kan føre til,

at der vil blive tilført området flere forskningsmid-

ler. Politikerne vil som regel gerne vælges igen til

Risikohåndtering

Eksemplet med neonikotenoiderne illustrerer to

ting meget godt:

For det første, at forskere ikke altid er enige om,

hvor stor en given risiko er (og nul-risiko findes

ikke, da der altid vil være ting, man ikke har målt

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

MILJØ

Omfanget af information,

som skal foreligge i for-

bindelse med registrerin-

gen af et pesticid i EU.

Her er det for registre-

ring af insektmidlet chlo-

rantraniliprole, hvor

resultaterne af 450

undersøgelser af alt fra

analyse-metoder til

skæbne og virkning på

mennesker og miljø

dokumenteres på

60.000 sider.

Foto: Hans-Jürgen Barth, DuPont.

mindre giftigt end køkkensalt, og selvom der er

undtagelser, gælder det generelt, at nedbrydnings-

produkter er mindre giftige end deres bioaktive

moderstoffer. På den anden side er naturlige plan-

teindholdsstoffer i de grøntsager, vi spiser, som

solanin i kartofler eller glycosinolater i kål, radis-

ser og peberrod ikke reguleret, selvom de er bety-

deligt mere giftige end nogle af de ukrudtsmidler,

vi har på markedet i Danmark, og selvom de fin-

des i vores grøntsager i temmeligt høje koncentra-

tioner.

Regulering af kemikalier i fremtiden

Når man ser på resultaterne af reguleringen af

kemikalier gennem det seneste halve århund-

rede, er der sket rigtigt meget positivt. Vi har fået

udfaset de meget giftige pesticider og en række

andre industrikemikalier, så rovfugle og insekter

er vendt tilbage. Vi har fået forbudt en lang række

af de meget svært nedbrydelige stoffer, som akku-

mulerer i miljøet, og deres forekomst i miljøet er

nu for nedadgående, selvom det går langsomt. På

trods af denne positive udvikling, får man i pres-

sen ofte indtryk af, at vi bør være mere bekynrede

end nogensinde.

Der ligger en udfordring i at håndtere det faktum,

at vi med forbedrede analyseteknikker vil være i

stand til at måle kemikalier i lavere og lavere kon-

centrationer, men at de forbedrede metoder samti-

dig skaber større og større bekymringer blandt folk.

Vi finder nu kemikalier i miljøet og i mennesker,

som vi ikke fandt for nogle årtier siden, selvom vi

målte efter dem; men det sker af den simple grund,

at det først er nu, vi faktisk er i stand til at måle

dem. Andre kemikalier har man ikke målt efter før,

og de “dukker” så pludselig op, når man begynder

at måle efter dem.

Vi må derfor vænne os til, at vi lever i en verden

af kemikalier. Det bør derfor være den samlede

mængde kombineret med stoffernes giftighed, som

afgør, om de udgør en risiko og derfor bør reguleres

– ikke alene det faktum, at kemikalierne kan måles

i miljøet.

Jeg mener det er vigtigt, at vi kan få en saglig og

fakta-baseret debat om reguleringen af kemika-

lier, hvor både fordelene og ulemperne bliver opve-

jet mod hinanden. Og hvor vi ser på alle kemikalier,

både de menneskeskabte og de naturlige, og laver

en samlet vurdering af, hvor samfundets ressourcer

skal bruges. Målet må være at vi moniterer og regu-

lerer de kemikalier, der udgør den største risiko, og

ikke kun dem, der er tradition for at monitere og

regulere.

Metoderne til at finde de kemikalier, der udgør den

største risiko findes eller kan udvikles, hvis den

politiske vilje er til stede.



Videre læsning:

Du kan

ﬁ

nde mere mate-

riale online til denne arti-

kel via denne side:

aktuelnaturvidenskab.dk/

nyeste-numre/6-2014/

Her kan du læse mere

om de tre principper, man

regulerer kemikalier efter

og du kan

ﬁ

nde kilde-

henvisninger til tallene i

tabellen.

Lone Mikkelsen: ”Kemi-

kalier i politik og hverdag

- EU´s kemikaliepolitik

REACH, hormonforstyr-

rende stoffer, nanomate-

rialer og cocktaileffekter”,

Det Økologiske Råd, Kbh.

2013

(Kan hentes gratis på

nettet)

Guidelines for drinking

water quality, World

Health Organisation.

Bogen kan downloades

fra:

www.who.int/water_sani-

tation_health/dwq/gdwq-

3rev/en/

Giftighed og indtag af

koffein

http://foodsafety.govt.

nz/elibrary/industry/caf-

fein-info-sheet.pdf

http://www.caffeineinfor-

mer.com/caffeine-safe-

limits

Björklund E, Styrishave

B, Anskjær GG, Hansen

M og Halling-Sørensen B

(2011) Dichlobenil and

2,6-dichlorobenzamide

(BAM) in the environ-

ment: What are the risks

to humans and biota?

næste valg, og er derfor følsomme overfor stemnin-

gen i befolkningen. Og industrien vil ofte fokusere

på de samfundsmæssige fordele ved deres produk-

ter. Pressen ender ofte med at være den primære

formidler af risikoen ved kemikalier til den brede

befolkning, og den vil så godt som altid foku-

sere på risiko og farer, da sådanne historier “sæl-

ger” bedst. Befolkningen får derfor let et fordre-

jet og følelsesladet billede af den reelle risiko ved at

anvende forskellige kemikalier.

Når man tager det store vue udover viften af kemi-

kalier og de principper, de er reguleret på baggrund

af, kan man finde masser af eksempler på inkon-

sistens. Fx er koffein ikke reguleret, selvom det er

mere giftigt overfor rotter end selv de mest giftige

insektmidler, vi bruger i Danmark. Og koffein regi-

streres både i overfladevand og grundvand, når man

måler efter den. Også i koncentrationer over de

grænseværdier, vi bruger for pesticider.

Svampegifte, som dannes naturligt af svampesyg-

domme i fx. korn, er reguleret ud fra deres sund-

hedsrisiko, hvorimod indholdet af pesticider og

deres nedbrydningsprodukter i både afgrøder og i

drikkevand, som nævnt, alle næsten udelukkende

er reguleret ud fra politiske principper om, at de

ikke er ønsket. Sådanne politiske principper er på

sin vis rigtig fine, for man skal ikke sprede flere

potentielle giftstoffer i naturen end absolut nød-

vendigt. På den anden side er det også vigtigt, at

man åbent kan debattere rimeligheden i disse poli-

tiske principper i de situationer, hvor de kan føre

til et forbud af pesticider, der ellers vil kunne

bidrage til sunde (svampesygdomsfri) afgrøder og

højere udbytter på den dyrkede jord.

Ukrudtsmidler som metsulfuron-methyl og lig-

nende produkter risikerer fx at blive reguleret på

baggrund af, at deres nedbrydningsprodukter

sammenlagt potentielt kan overskride den politisk

satte grænse på 0,1

μg/L.

Moderstoffet er i sig selv

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

KORT NYT

Gråsæler på marsvinejagt

Hollandske forskere har været på jagt efter “gerningsmændene” bag

en lang række lemlæstede marsvin, der er skyllet op på de hollandske

strande det seneste tiår. Dødsfaldende har givet anledning til debat

mellem forskere,

ﬁ

skeindustrien og miljøforkæmpere, som har været

uenige om årsagen.

For nylig har forskere fundet DNA fra gråsæl i bidmærker på tre mar-

svin, ligesom der også er gjort direkte observationer af gråsæl, der har

overfaldet marsvin, hvilket peger på gråsæler som den sandsynlige syn-

der. Mardik F. Leopold og kolleger gennemgik med denne viden foto-

graﬁer af mere end 1.000 marsvin, som var strandet i perioden 2003-

2013 og som efterfølgende var blevet obduceret. Af disse var 271 til-

strækkeligt friske ved strandingen til, at der ud fra fotograﬁerne kunne

laves en sikker sammenligning af deres sår med de kendte sælofre. På

25 % af disse fandt forskerne sår og kradsemærker, der var magen til,

hvad man havde observeret på de tre marsvin, der var testet positive

for sæl-DNA. Marsvine-ofrene var primært unge individer, der havde

et tykt spæklag og som havde spist for nylig.

Forskerne konkluderer, at hovedparten af de lemlæstede marsvin

skyllet op på de hollandske strande har været ofre for gråsæl-angreb,

og at gråsæler i det hele taget er en af hovedårsagerne til dødsfald

blandt marsvin i hollandske farvande. De spekulerer også over, om

det stigende antal marsvin, der fanges og drukner i

ﬁ

skenet, kan have

været medvirkende til, at sæler har udviklet smag for marsvin, i første

omgang som ådselædere.

CRK, Kilde: Proceedings of the Royal Society B:

DOI: 10.1098/rspb.2014.2429

Fotograﬁer af skader på de marsvin, der er ”testet positive” for

gråsæl-DNA.

Leopold, M. F., et al/Proceedings of the Royal Society B.

Naturvidenskab på

Roskilde Universitet

Undervisning af forskere fra første dag

Engageret studiemiljø

Socialt studieliv

Ny state-of-the-art laboratoriebygning

Mød os på

naturvidenskab på RUC

nat på RUC

2014

Aktuel Naturvidenskab

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BIOTEKNOLOGI

Værdifulde

alger

Verden skriger på biomasse

til foder, bio-kemikalier og

bio-energi. Når vi løber tør

for landbrugsjord, må vi

dyrke i vand. Alger kan

bruges til produktion af

foder, ingredienser og

fødevarer, og algerne kan

rense spildevand for

kvælstof og fosfor.

Foto: Teis Boderskov, Hjarnø Havbrug.

ansk tang i store mængder og høj kvalitet kan

være den næste store eksportartikel. I slutnin-

gen af maj 2014 var seks danske tangeksperter i

Kina for at promovere salg af dansk tang. Målet var

at sælge tangen uforarbejdet og salgsargumentet var

den gode smag og “fødevaresikkerhed”, fordi dansk

tang er dyrket i rent vand og er håndteret hygiejnisk.

Om forfatterne

Forskere og studerende

ved det Tekniske Fakultet,

Institut for Kemi-, Bio- og

Miljøteknologi,

Syddansk Universitet.

Kontakt: Professor

Sven G. Sommer

[email protected]

Der er en stigende interesse i at dyrke alger, fordi

trykket på landbrugsjorden øges som følge af

befolkningseksplosion, global vækst i middelstan-

den med stigende krav til kvalitet af fødevare, og

fordi jord tages ud af fødevareproduktion for at

dyrke energi-afgrøder. Jord er en begrænset res-

source, og der er stærke fortalere for at undgå at

drive rovdrift på naturlige skove, hvilket giver en

yderligere reduktion i det areal, som kan inddrages

til planteproduktion. Et alternativ til at dyrke på

land er at dyrke i vand.

Makroalger eller tang dyrkes typisk i havet og ofte

nær kysten. I Asien er der en lang tradition for at

dyrke og spise tang, og i Europa har man længe

høstet naturligt voksende tang og anvendt det til

produktion af alginat (fortykkelsesmiddel). Man

har udviklet bioreaktorer og algedamme til produk-

tion af mikro-alger, som indeholder en række olier

og farvestoffer af høj værdi. Udover at de høstede

makro- og mikro-alger ved videre forarbejdning

bliver til et højværdiprodukt, så vil dyrkningen også

bidrage til et bedre vandmiljø, fordi algerne optager

plantenæringsstoffer, som udledes med spildevand

og drænvand. Algerne bidrager også til at reducere

vores “kulstof-fodaftryk” (carbon footprint) ved

at optage kuldioxid, og fordi alge-biomassen kan

omdannes til olie, bioethanol og biogas og dermed

fortrænger brugen af fossilt brændstof. Dyrkning af

makro-alger reducerer også presset på vandressour-

cerne, fordi de ikke skal vandes.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Styring af

-tilførsel

Illustration af et rensnings-

anlæg til spildevand indehol-

dende fosfor, hvor der også

produceres alger. Det var

planen at bygge et sådant i

Christchurch (New Zealand)

før jordskælvet i 2010. Van-

det ledes med omrører rundt

i anlægget, der er elliptisk

som en hestevæddeløbs-

bane.

Figur modiﬁceret efter Park et al (2011).

-gas-

forsyning

Omrøring

Tilførsel af

spildevand

pH-føler

Sump hvor CO

iblandes spildevand

Algerne knuses

Algerne tørres

Renset vand med alger

De tørrede alger males til mel

De tre procestrin ved produk-

tion af algemel; knusning i

en hammermølle, tørring

og formaling.

Alger ind

Algemel

Hammermølle

Tromletørrer

Mølle

Forrentning af den investerede kapital ved drif-

ten af anlæg til produktion og bearbejdning af

algebiomasse. Venstre

ﬁ

gur viser produktion af

algemel produceret ved tørring og formaling af

makroalger. Det antages her, at algerne er et

affaldsprodukt fra rensning af havet omkring

havdambrug.

Figuren til højre viser produktion af omega-3-

fedtsyrer ved ekstraktion af fedtsyrerne fra

mikroalger, hvor omkostninger til produktion af

algerne indgår i beregning af proﬁtabilitet.

I et projekt ved det Tekniske Fakultet ved Syd-

Mikroalger dyrkes i damme eller i bioreakto-

dansk Universitet har vi set på mulighederne for

rer. Mikroalger er meget effektive til at optage fos-

at anvende makro- og mikro-alger til at tilbage-

for ved meget lave koncentrationer og kan hente

holde fosfor fra spildevand og dræn, til produktion

næringsstof i spildevand eller vand fra dræn, kulstof

af proteinfoder til svin og fisk og til produktion af

fra kuldioxid og energi fra solen. Dybden af dam-

omega-3-fedtsyrer. Vi har også i projektet vurderet

men er 0,3-0,5 m for at sikre lys til alle lag. I Dan-

økonomien i processerne, som jo er altafgørende for, mark vil de korte dage om vinteren være en begræn-

at der kan komme en produktion i gang.

sende faktor, som evt. kunne overkommes ved at

anvende LED-lamper, der kan producere fotosynte-

Bedre miljø med mikroalger

seaktivt lys ved lavt energiforbrug.

Alger optager kulstof, kvælstof og fosfor fra vandet,

de vokser i, og næringsstofferne indgår i dannelse af

Produktion af mikroalger kræver effektiv styring af

algebiomasse. Hvis algerne ikke høstes, vil biomassen kuldioxid-tilførslen for at sikre nok i dag-perioden,

indgå i det store næringsstofkredsløb, og i somre med hvor algerne optager kuldioxid og undgå tilførsel

stille og solrigt vejr har nedbrydningen af algerne

om natten, hvor algerne afgiver kuldioxid. Denne

medført iltsvind og fiskedød. Hvis algerne derimod

styring kan foregå ved måling af pH. Tilførslen af

høstes overføres biomassen til det antropologiske

kuldioxid skal begrænses, når pH er lavt, fordi kul-

“stofkredsløb”, hvor den kan bidrage som føde, foder,

dioxid bliver til kulsyre, og der tilsættes kuldioxid,

råvare ved bioproduktion og ved energiproduktion.

når algernes optagelse af kuldioxid har øget pH.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BIOTEKNOLOGI

Hjarnø Havbrug udvikler dyrkningssyste-

mer af makroalgen sukkertang

(Saccha-

rina latissima),

der bl.a. kan anvendes til

produktion af foder til grise og

ﬁ

sk.

Foto: Teis Boderskov, Hjarnø Havbrug.

Algeprojektet

Denne artikel bygger på et projekt, hvor forskere og stude-

rende ved det Tekniske Fakultet ved Syddansk Universitet

gennem et halvt år har studeret teknologier, som kan

omdanne mikro- og makroalger til værdifulde produkter. De

studerende, der har deltaget i projektet og som også har

bidraget til at skrive denne artikel er: Simon Bornemann Bau-

dtler, Alex Juhl Burchall, Rasmus Skammelsen Christensen,

Jeanette Rolighed Schjøtz From, Thit Marie Buch Güllich,

Marina Yovkova Linova, Maria Fredskov Munch og Morten

Gildsig Poulsen.

Det rensede spildvand indeholder en høj koncentra-

tion af alger, som kan opkoncentreres med en efter-

klaringstank, centrifuge eller filterpresse. Man skal

sikre, at høsten af alger ikke medfører, at algepopula-

tionen reduceres. Effekten er en reduktion i fosforind-

holdet på 98 % og kvælstofindholdet på over 90 %.

Hjarnø Havbrug udvikler dyrkningsystemer til

dyrkning af makroalgen sukkertang (Saccharina

latissima).

Målet er at etablere algemarker rundt

om havdambrug og derved mindske udledningen

af næringsstoffer udskilt fra fiskene. Der arbejdes

også på udvikling af høstteknologier og metoder til

afvanding af tangen efter høst. Målet med en effek-

tiv afvanding er at undgå tab af værdifulde orga-

niske forbindelser og næringsstoffer i vandet, som

presses ud af tangen.

En enkel og økonomisk forarbejdning af makroal-

gerne er at tørre og knuse dem. Det kan gøres ved først

at køre algerne gennem en hammermølle, hvor de fin-

deles. Derpå ledes de knuste alger ind i en tørretromle,

hvor de tørres. Kunsten er her at undgå, at algerne,

som følge af opvarmningen klæber sammen, så trom-

len stopper til. Efter tørring har man et algemel-pro-

dukt, der er velegnet som foder til svin og fisk. Det er

beregnet, at anlægget kan give overskud allerede efter

fire år. Disse beregninger er baseret på, at algemelet

kan sælges for 59 kr. kiloet, og der er ikke medregnet

omkostninger til at dyrke algerne, da formålet med

algeproduktionen er at rense vandet fra dambruget.

Produktion af omega-3-fedtsyrer

I stedet for at sælge algemel kan man udvinde høj-

værdiprodukter af algerne. Alger indeholder omega-

3-fedtsyrer (olier), som har et stort og stigende glo-

balt markedspotentiale og sælges til en høj pris. I

dag er markedet for omega-3-fedtsyrer fra fisk

anslået til at være på ca. 150 milliarder kr.

Til den produktion kan man vælge at dyrke rødal-

gen søl (palmaria

palmata),

som har et højt indhold

af omega-3-fedtsyren EPA (Eicosapentaen-syre) og

som kan dyrkes under danske forhold. Algen høstes

en gang om året, og produktionen af EPA skal være

kontinuert over året for at være rentabel. Derfor

skal algen tørres, så den kan opbevares på et lager.

Er vandindholdet højere end 13-15 % vil svampe og

bakterier begynde at omsætte materialet.

Udvindingen af olien er en kompliceret proces.

Makroalgerne indeholder typisk mindre end 1 %

EPA, og der er tab forbundet med de mange pro-

cestrin, hvor olien renses. Derfor skal der til en

daglig produktion på 33 kg EPA bruges 3,8 ton

algetørstof.

Produktionsomkostninger i anlægget er høje, og

økonomien ved produktionen er ikke god. Der

må forventes en negativ tilbagebetaling af investe-

ringen, selv hvis der ikke betales for algerne, som

antages at være et spildprodukt ved rensning af

havvand omkring havdambrug. Der er imidlertid

et stort potentiale for at øge udbyttet ved at for-

Makroalger til

ﬁ

ske- og grisefoder

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Produktion af omega-3-fedtsyrer

Hexan

opbevaring

Algens indholdsstoffer

ekstraheres med

hexan

Hexan afdestilleres

Phospholipider, proteiner, mm.

adskilles fra olien ved at tilsætte

vand

Hexan ind

Tilsætning af porøs

silica-gel fjerner

polære stoffer,

fx sæber.

Højkoncentreret

EPA-olie

HPLC i stor skala med

superkritisk CO

giver

en højkoncentreret EPA

som

Alger

Hexan-ekstraktion

Aromatiske karbon-

hydrider fjernes ved

behandling med aktivt

kulstof

Destillation

Degumming

Silica-

behandling

Råolien er nu ren,

men har en lav

koncentration af EPA

Superkritisk

fluid-HPLC

Carbon-

behandling

Olien nedkøles for at udkrystallisere

stoffer, som ellers kan krystallisere

i det færdige produkt, fx steariner

Opbevaring -

færdig,

renset olie

Molekylær destillation

Winterization

Deodorization

Et meget tyndt lag olie

opvarmes kortvarigt for at

adskille EPA fra resten af olien

Opvarming af olien for at fjerne flygtige

stoffer, som kan påvirke oliens smag

og lugt negativt

Figuren viser et

ﬂ

owskema for produktion af omega-3-fedtsy-

ren EPA. I det første procestrin blandes alge-melet med hexan,

som opløser fedtsyrerne og dekanteres fra den øvrige ikke-

opløselige biomasse, hvorefter hexanen destilleres fra olien.

Olien er ikke ren, så der skal fjernes proteiner og kulhydrater.

Disse renses fra ved tilsætning af vand, fordi disse forbindelser

er opløselige i vandet, og der dannes derved en gummiagtig

substans, som kan fjernes. Derefter fjernes polære forbindel-

ser, som syrer og baser, ved karbonatbehandling og

ﬁ

ltrering

med silica-gel. Med aktivt kulstof fjernes PAH, furan og dioxi-

ner og slutteligt fjernes steariner ved at køle olien.

Næste trin i processen er at destillere olien ved lav tempera-

tur for at øge koncentrationen af EPA. Destillatet bliver derpå

ekstraheret med superkritisk kuldioxid for at få et helt rent

produkt. Ved højt tryk og let øgede temperaturer får kuldioxid

fantastisk gode separationsegenskaber, som effektivt oplø-

ser olien. Den superkritiske kuldioxid, der indeholder olien,

ledes gennem en fast fase af silica-gel, der tilbageholder de

forurenende forbindelser. Ved denne proces produceres en

olie, som indeholder 95 % EPA.

-3

Omega-3-fedtsyrer er

ﬂ

erumættede syrer, hvor kulstofatom

nummer tre fra kulbrinteenden har en dobbeltbinding. Den

position på kulbrintekæden kaldes



-3 (omega-3). Omega-

3-fedtsyrer er essentielle fedtsyrer, som mennesket ikke eller

i ringe grad kan danne og som vi derfor skal have ind med

føden. Nogle vigtige omega-3-fedtsyrer, ernæringsmæssigt

set, er alfalinolensyre (ALA), eicosapentaensyre (EPA) og

docosahexaensyre (DHA).

enkle processen og øge udbyttet ved den lærings-

proces, det er at have et anlæg kørende.

Den store udfordring for denne produktion er

konkurrencen med fiskeindustrien. Fisk er på

nuværende tidspunkt en billigere råvare end

makroalgerne, samtidig med at de indeholder

langt flere fedtsyrer. Men i takt med at befolk-

ningen stiger og fiskekvoterne falder, må det for-

ventes at brugen af fisk til fedtsyreproduktion vil

begrænses. Her vil produktionen af fedtsyrer fra

alger kunne konkurrere, da fedtsyrepriserne i så

fald vil stige, hvilket vil forbedre muligheden for

produktion af algefedtsyrer. Ydermere forventes

råvareprisen for algerne at kunne reduceres dra-

stisk i takt med at teknologierne til dyrkning og

høst udvikles.

Økonomi og læring

Produktion af algemel er den mest enkle teknologi

præsenteret her og den teknologi, som giver den bedste

tilbagebetaling. Beregningen af økonomien ved pro-

duktion af algemel afhænger af salgsprisen, som på det

internationale marked i høj grad afhænger af, hvilket

segment, der sælges til. Prisen vil afhænge af mæng-

den af den globale produktion, og både produktets

kvalitet og tillid til kvaliteten. Et eksempel på tillid

er, at danske landbrugsprodukter sælges i Kina til en

meget høj pris, fordi danske madvarer vurderes at være

af høj kvalitet, og fordi der er skarp kontrol med kva-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BIOTEKNOLOGI

Fedtsyrer fra mikroalger

Starterkulturer af

nan-

nochloropsis

kan købes

kommercielt, så man

kan starte sin egen alge-

produktion.

Foto: Reefphyto.co.uk

I brødteksten er beskrevet, hvordan makroalger kan bruges

til at producere fedtsyrer, men man kan også anvende mikro-

alger med et højt indhold af olie. I åbne produktionsdamme

risikerer man, at mikroalgerne udkonkurreres af andre mikro-

organismer, så derfor er det bedre at dyrke dem i foto-biore-

aktorer, hvor miljøet kan styres.

Mikroalgen

nannocloropsis sp.

er et godt bud på en alge, der

kan anvendes til produktion på denne måde. Energiforbruget

kan reduceres væsentlig ved at dyrke algerne i Sydspanien,

hvor der også om vinteren er tilstrækkelig lys til produktionen.

Målet er, at produktionen skal være enkel og teknologien skal

udvikles med henblik på at reducere vand- og kuldioxidfodaf-

tryk. Derfor benyttes alene et superkritisk procestrin med

kuldioxid til at ekstrahere omega-3-olier fra algemassen, så

man undgår at benytte skadelige ekstrationsmidler som

hexan. Kuldioxid kan genbruges til algeproduktionen og til

ekstraktion, og mest muligt vand kan renses og recirkuleres.

For at kunne producere 1 ton alger om dagen skal bioreakto-

ren have en rørlængde på 1.000 m (diameter 0,64 m).

Algerne producerer ilt, som skal udluftes for at undgå forgift-

ning. Vandet med alger ledes over i en centrifuge, som ved

gravitation tilbageholder algerne, og vandet genbruges.

I eksemplet er valgt at opløse omega-3-fedtsyrerne med den

ﬂ

ydende, tryksatte og varme (55

C) kuldioxid. Denne løsning

kræver mere kuldioxid end teknologien anvendt ved oprens-

ning af omega-3-fedtsyrer fra makro-alger, hvor der forbe-

handles med hexan.

Yderligere læsning:

Ole G. Mouritsen (2009):

Tang i menneskets tjene-

ste. Aktuel Naturviden-

skab 6, 6-11.

Peter Daugbjerg Jensen

og Annette Bruhn (2008):

Den blå biomasse. Aktuel

Naturvidenskab 6,12-14.

Park, J. B. K., Craggs, R.

J. & Shilton, N. (2011):

Wastewater treatment

high rate algal ponds for

biofuel production. Bio-

resour. Technol. 102,

35–42.

liteten. Prisen på algemel er høj, fordi der er et stort og

stigende marked for proteiner til fiske- og svinefarme,

og i beregningerne her bidrager den høje pris til en

god profit ved produktionen af algemel.

Økonomien ved produktion af højværdiproduk-

ter er ringe, men må forventes at kunne forbedres,

fordi de anvendte teknologier er nye, og der der-

for helt sikkert er store muligheder for at reducere

omkostningerne. Det er kendt, at de første anlæg

og den første drift af en ny teknologi er væsentlig

dyrere end etablering og drift af velafprøvede anlæg.

Over tid sker en læringsproces, som reducerer pri-

sen ved bygning af et nyt anlæg. Selve driften bliver

også billigere over tid, fordi man bliver dygtigere

til at styre processerne, hvilket medfører et mindre

spild ved produktionen og behov for færre ansatte.

Økonomien kan også forbedres ved at samtænke

produktion af de forskellige produkter. Det kan

være i anlæg, hvor man først fjerner proteiner og

kulhydrater, og der produceres et alge-kulhydrat-

produkt, som kan sælges som foder. Derpå ekstra-

heres omega-3-fedtsyrer, som raffineres til et høj-

værdiprodukt. Til slut er der et restprodukt af orga-

niske forbindelser opløst i vand. Det restprodukt vil

kunne anvendes til produktion af biogas eller bioet-

hanol. Denne samtænkning går igen i rigtig mange

forslag til bio-produktioner og er ofte afgørende for,

at anlæggene kan blive profitable.



Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

MILJØ

Priser til beskyttet natur

Grenen ved Skagen er et af mere end 250

danske Natura-2000-områder.

Foto: Colourbox

I år lancerede Europa-kommissionen en “Natura-2000”

pris for at skabe opmærksomhed om dette netværk af

beskyttede naturområder, som er hjertet i EU’s poli-

tik for natur og biodiversitet. Fem områder (dog ingen

danske) blev i 2014 belønnet for ekstraordinær forvalt-

ning i fem priskategorier. Frem til den 21. januar er der

åbnet for ansøgning til næste runde af Natura-2000-pri-

ser, som vil blive uddelt ved en ceremoni i Bruxelles

i maj måned 2015. Alle, der på den ene eller anden

måde er involveret i Natura-2000-aktiviteter, kan ind-

sende en ansøgning.

I Danmark har vi over 250 Natura-2000 områder (som

både omfatter områder på land og til vands). Fx er

Store Vildmose, Odense Fjord og Saltholm og omlig-

gende hav alle Natura-2000-områder. Så der er nok at

tage af, hvis vi gerne vil hente en af priserne hjem til

en dansk lokalitet.

CRK, Læs mere om

Natura 2000-prisen

og ansøgningsproces-

sen på:

http://ec.europa.eu/

environment/nature/

natura2000/awards/

ANNONCE

Oplev bl.a. droner, robotter til landbruget

og bil-simulator i Robolab.

Besøg SDU’s robotlaboratorium

Tag klassen med i SDU’s robotlaboratorium Robolab i Odense og få nye perspektiver på din undervisning

En roboteknologi-studerende viser jer rundt

og fortæller om de mange forskellige forsk-

ningsområder, der arbejdes med i moderne

robotforskning. Fx droner, marksprøjte-

robotter til landbruget, medicinske robot-

ter, der kan tage blodprøver, robot-arme til

industrien og bil-simulatorer.

Rundvisningen tager ca. en time og kan fx

kombineres med et oplæg om ’gående ro-

botter’, en workshop, hvor I bygger robot-

ter med Lego Mindstorm, eller et af vores

andre forløb.

Find alle foredrag og brobygningstilbud på

www.sdu.dk/tek/brobygning

Kontakt os for nærmere information på

65 50 75 22 / [email protected]

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BÆREDYGTIGHED

Vejen til

bæredygtigt

samfund

Hvordan vurderer man, om et samfund er bæredygtigt?

Forfatterne har udviklet et værktøj, der kan bruges til at opstille

et bæredygtighedsregnskab for et samfund og vurdere, om

samfundet over tid udvikler sig i en mere bæredygtig retning.

Forfatterne

Søren Nors Nielsen,

Center for Design, Inno-

vation and Sustainable

Transition (DIST)

Department of Develop-

ment and Planning,

Aalborg University

soerennorsnielsen@

gmail.com

vis man i dag spørger en person om, hvad

bæredygtighed er, vil langt de fleste formo-

dentlig være i stand til at give et nogenlunde referat

af Brundtland-rapportens udsagn herom. Bæredyg-

tighed er noget med, at vi bevarer vort samfunds

nuværende niveau for liv/eksistens, uden at vi øde-

lægger fremtidige generationers mulighed for at leve

på samme niveau og med de samme muligheder,

som vi har haft.

mod større bæredygtighed. Ved opstilling af indi-

katorer vil det være muligt at afgøre 1) hvad der er

væsentligt, 2) om eventuelle tiltag har bragt det i en

retning mod større bæredygtighed eller 3) mulig-

gøre beregning af konsekvensen af påtænkte tiltag.

Bæredygtighedens dilemmaer

Bæredygtighed bliver ofte opdelt i fire typer: human,

økologisk, social og økonomisk bæredygtighed. De

fire typer rummer begreber af vidt forskellig karakter,

der dog samtidig hænger så stærkt sammen, at det er

umuligt at tænke på en type uden samtidig at skulle

indtænke de andre typer for bæredygtighed. Uan-

set hvilken type af bæredygtighed, man tænker på, er

det klart, at bæredygtighed forudsætter forekomst af

det materielle grundlag for eksistens, nemlig solens

energi og depoter af de (grund-)stoffer, som vor klo-

des jordlag indeholder. Den økologiske bæredyg-

tighed kommer altså før alt andet. Uden den, ingen

opretholdelse af mennesker og samfundet og altså

heller ikke nogen sociologi eller økonomi.

Der er altså brug for at opstille et mål for bære-

dygtighed, der i så vid udstrækning som mulig

kan tjene til at løse de problemer, der opstår ved

Dette er et meget vagt udsagn, og det er klart, at

en sådan erklæring ikke kan stå alene. Det er sim-

pelthen væsentligt at få givet en stærkere definition

af, hvad bæredygtighed egentlig er. Selvom Brundt-

landrapporten giver en række anvisninger på, hvor-

dan man kan forbedre bæredygtigheden, rummer

den ingen eksakt definition og giver derfor ikke

mulighed for at give et kvantitativt mål for, hvor

bæredygtigt et samfund er.

Hvis det er muligt at opstille og beregne et sådant

mål for et samfund, vil det også være muligt at

følge dette gennem tid og rum. Dermed kan man

afgøre, hvorvidt et givet samfund er bæredygtigt

eller om det bevæger sig i den rigtige retning, dvs.

Sven Erik Jørgensen,

professor emeritus,

Københavns Universitet,

Sundhedsvidenskabeligt

fakultet, Institut for far-

maci og analytisk kemi

[email protected]

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BÆREDYGTIGHED

Meta-niveau

Fokus-niveau

Energy

Offentlig

sektor

Privat

sektor

Landbrug

Skovbrug

Fiskeri

Affald

Industri

Håndværk

Handel

Natur

Aktiviteter

Under-niveau(er)

En opdeling af et samfund i sektorer, der rummer essentielle funktioner spændende fra energifor-

syning og affaldsbortskaffelse til erhverv, håndværk og privat eksistens. Ved at opdele samfundet

på denne måde, kan de forskellige sektorers forbrug af arbejdsenergi opgøres og vurderes.

Grønne pile repræsenterer energi- eller stofstrømme, der er baseret på vedvarende ressourcer,

røde pile repræsenterer samme, men består af ikke vedvarende eller tabte ressourcer.

at skulle sammenligne og forene så vidt forskellige

typer af bæredygtighed som ovenstående. Ved sam-

menligning kommer man ofte til at skulle drage

konklusioner på tværs af tilsyneladende uforenelige

størrelser, fx energi, stof og penge. Det er som at

sammenligne æbler, appelsiner og bananer.

Begrebet arbejdsenergi

Imidlertid findes der indenfor fysikken et hidtil

overset koncept, der gør det muligt at sammenligne

energi og stof, nemlig begrebet “arbejdsenergi”.

Begrebet kan anvendes til opgørelse af både energi-

og stofstrømme på den samme enhed, hvormed et

væsentligt første trin til at finde en løsning på pro-

blemet er taget. Begrebet er desværre ikke umiddel-

bart tilgængeligt; men det vil på længere sigt være

en fordel, hvis vi vænnede os til tanken om, at ikke

al energi er lige god, og at energi bør udtrykkes ved

og behandles ud fra dens kvalitet, nemlig dens evne

til at udføre arbejde.

Samtidig rummer begrebet den fordel, at det rent

semantisk sender et helt klart signal om, at det, vi

skal fokusere på i forbindelse med omstilling af vort

samfund til at være mere bæredygtigt, er de for-

skellige energi- og stofstrømmes evne til at kunne

yde arbejde for os. Store, ens mængder af energi er

ikke lige interessante. Hvis de har et lavt indhold

af arbejdsenergi, må de anses for tabte og er der-

med uinteressante, og vi kan så koncentrere os om

at identificere andre energier med højt indhold af

arbejdsenergi. Hvis man kunne udvikle en metode,

der muliggør en økonomisk værdisætning, der

knytter sig til energi- og stofstrømmes indhold af

arbejdsenergi, vil man være nærmere et stærkt værk-

tøj, der kan hjælpe med at identificere den nemme-

ste og mest effektive vej til bæredygtighed.

Tanken er så nærliggende, at vi har prøvet at for-

mulere og udvikle en sådan metode til vurdering af

bæredygtighed på grundlag af arbejdsenergi og sam-

tidig gøre metoden anvendelig. Udvikling og test-

ning af metoder er ingen simpel sag, hvorfor vi er

startet med et meget simpelt og afgrænset system, der

kan tjene som model for et samfund, nemlig Samsø.

Samsøs bæredygtighed

Flere steder i Danmark og på Samsø især har man

taget det første skridt mod et bæredygtigt samfund

ved at gøre øens energiforsyning uafhængig af fos-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BÆREDYGTIGHED

sile brændsler. Omstillingen er sket i forbindelse

med, at Samsø i 1997 vandt en konkurrence om

at skulle være “vedvarende energi ø”. I 2001 påbe-

gyndtes de første projekter, og siden 2005 har øen

haft overskud i elproduktionen. Øens elektricitet

produceres i dag af 21 vindmøller med en samlet

kapacitet på 34 MW. Derudover bidrager afbræn-

ding af halm, i nogle tilfælde kombineret med sol-

varmeanlæg, til øens varmeforsyning.

Det er helt klart nogle vigtige skridt, der allerede

hermed er taget. Men der forbruges eksempel-

vis stadig en del fossile brændsler på øen i forbin-

delse med opvarmning og ikke mindst transport.

Færgedrift er en nødvendighed for at bevare vore

øsamfund. Varer, forbrugsgoder og mennesker skal

transporteres til og fra og rundt på øen, og øboere

har samme sociale og økonomiske behov og forhold

som resten af befolkningen. Den altdominerende

aktivitet for mange af vore øer er landbrug, der også

danner baggrund for Samsøs eneste produktions-

aktivitet.

Siden 1997 er der hvert andet år opstillet et energi-

regnskab for øen, hvilket er værdifuldt i forbindelse

med opstilling af et arbejdsenergiregnskab. Men

regnskabet dækker altså kun energi, så spørgsmålet

er hvordan et regnskab, der inkluderer både energi

og stofstrømme tager sig ud.

øen? Metoden er udviklet og regnskabet opstil-

let på basis af året 2011, som er det seneste år for

hvilket et energibudget er blevet udarbejdet. Med

udgangspunkt i eksisterende ideer og planer for

øens fremtid har det været muligt at undersøge, om

de påtænkte initiativer også vil bringe øen i en mere

bæredygtig retning samt i hvilken udstrækning en

sådan udvikling vil afspejles i de opstillede indika-

torer. Det har også været muligt at undersøge, hvor-

dan det forholder sig med øens udledning af driv-

husgasser og kulstofbalance, og hvordan disse vil

ændres med de påtænkte initiativer.

Samsøs kulstofregnskab

Samfundets udledning af kuldioxid er også vigtig

at tage i betragtning, og derfor er der opstillet en

model til beskrivelse af kulstofpuljerne og proces-

serne på øen. For at gøre dette indeholder modellen

beskrivelse af tre forskellige puljer af kulstof i jord,

der nedbrydes med forskellig hastighed. Det er bl.a.

forholdet mellem disse puljer, der påvirkes kraftigt

gennem forskellige af landbrugets aktiviteter som fx

jordbehandling.

Modellen gør det muligt, at man kan beregne land-

brugets og naturens optag og udledning af kul-

stofbaserede drivhusgasser (kuldioxid og metan)

samt opgøre udvekslinger af fast kulstof som resul-

tat af import og eksport til og fra øen. Ved hjælp

af modellen kan man kortlægge puljer og overførs-

ler mellem dem, således at man kan opstille et kul-

stofregnskab for øen.

Anvender man modellen på de data, der blev udredt

i forbindelse med bæredygtighedsanalysen, kan

man se, hvordan balancen for øen er med hensyn til

drivhusgasser. I bund og grund vil dette være for-

skellen mellem den mængde kuldioxid, der optages

gennem fotosyntesen og den mængde, der udvikles

ved respiration og afbrænding.

Samsøs balance med hensyn til drivhusgasser i 2011

er positiv, idet øen årligt netto optager knap 26.500

t kulstof fra atmosfæren svarende til ca. 232 t/km

Denne balance er alene opnået ved omlægning af

øens el-forbrug til at være baseret på el fra øens

21 vindmøller. Regner man tilbage til 1997 ved at

gå ud fra energi-regnskabet for dette år, havde øen

højst sandsynligt en negativ balance mht. drivhus-

gasser på omtrent 5.000 t kulstof pr. år.

Kombineres ovenstående tal for balancen af driv-

husgasser for 2011 med den anden del af kulstof-

kredsløbet, der udgøres af den kulstof, der er bun-

det i materialer, bliver regnskabet noget mindre

nemlig små 2.000 t kulstof. Hvis man tager usik-

kerheden på beregningerne i betragtning, er dette

tal næppe betydeligt forskelligt fra nul og øens kul-

stofbalance må i 2011 overordnet set betragtes som

neutral.

Samsøs bæredygtighed som eksempel

Vi besluttede at koncentrere os om en kortlægning

af øen i seks sektorer: energisektoren, den offentlige

sektor, den private sektor, landbruget, industri (incl.

handel og håndværk) og naturen.

Ikke overraskende afgøres Samsøs bæredygtighed i

dag af det overskud af el, der stammer fra de eksi-

sterende vindmøller. Samsøs balance for arbejd-

senergi er positiv (nettogevinst 193 TJ overfor et

input på 1410 TJ), hvilket giver øen nogle store

potentialer for en omstilling fremover. Regnska-

bet for øen domineres derudover af forbruget af

arbejdsenergi til transport (offentlig såvel som pri-

vat), opvarmning og de ressourcer, der er forbundet

med øens landbrug. Samtidig viser regnskabet, at

en ganske betydelig mængde af forskellige ressour-

cer er bundet op i øens infrastruktur (fx veje), og at

den nødvendige fornyelse af denne kan være proble-

matisk på sigt.

Man kan så opstille et samlet regnskab for øen

og beregne forskellige indikatorer for bæredyg-

tighed. Hvor meget struktur skal opretholdes, og

hvad er omkostningerne/investeringerne forbun-

det hermed? Hvordan er forholdet mellem mæng-

derne af vedvarende og ikke vedvarende ressourcer?

Hvad er arbejdsenergi-balancen, og hvad er forhol-

det mellem den arbejdsenergi, der skabes og forla-

der øen, og den arbejdsenergi, der bruges til at drive

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

BÆREDYGTIGHED

Vedvarende energi ind

Vedvarende energi ud

Det samlede budget for arbejdsenergier på Samsø

opgjort for 2011. Figuren er opdelt i import og eks-

port af arbejdsenergi bundet i energi (øverste halvdel)

og materialer (nederste halvdel). Arbejdsenergierne

er desuden underopdelt i forhold til, hvorvidt de kan

anses at stamme fra vedvarende eller ikke-vedva-

rende ressourcer. Samsø eksporterer mere arbejds-

energi end der importeres (ca. 193 TJ), hvoraf en stor

del kan forklares ved eksport af elektricitet og føde-

varer. Øen er stadig afhængig af arbejdsenergi hidrø-

rende fra ikke-bæredygtige ressourcer, både i form af

fossile brændsler og materialer. Desuden er en

betragtelig mængde arbejdsenergi bundet op i sam-

fundets infrastrukturer, fx veje og bygninger.

442 TJ

Energi ind:

Lager

Energi ud:

316 TJ

726 Tj

Ikke-vedvarende energi ind

316 TJ

Ikke-vedvarende energi ud

284 TJ

0 TJ

Vedvarende materialer ind

15560 TJ

Vedvarende materialer ud

157 TJ

Materialer ind:

Materialer ud:

856 TJ

1287 TJ

Ikke vedvarende materialer ud

684 TJ

Ikke vedvarende materialer ind

527 TJ

Total input

1410 TJ

Vedvarende input:

Vedvarende output:

431 TJ

599 TJ

Ikke-vedvarende input:

1172 TJ

Ikke vedvarende output:

Total output

1603 TJ

811 TJ

431 TJ

Fødevarer

El-import

Iltning

Forbrænding

Nedbrydning

Eksport

Fast affald

Renovation

Diagrammet viser en forenklet

udgave af en model udviklet til

at simulere kulstofbudgetter for

lokale samfund. Nederste del

Planlægning

Mennesker

Natur

Respiration

Adsorption

Iltning

Halm til varme

Høst

beskriver hovedsageligt puljer

og strømme relateret til landbru-

get, mens den øverste del viser

den resterende del af samfun-

det. En del af de viste puljer og

aktiviteter giver anledning til

Fossilt

brændsel

Eksport

Respiration

Landbrugs-

produktion

Tab

Produktion

Kvæg

Nye dyr

udveksling af drivhusgasser

(kulstofbaserede), kuldioxid

(CO

) og metan (CH

) med atmo-

sfæren. Den mængde kulstof,

Organisk stof

Langsom nedbrydning

der indbygges ved fotosyntesen

Hurtigt nedbryde-

ligt organisk stof

Produktion af

organisk stof

Eksport

Husdyr og

dyr i natur

Hurtig nedbrydning

Produktion

Nye dyr

kan ophobes, nedbrydes eller

eksporteres.

Kulstof i

jord

Importeret

foder

Fotosyntese,natur

99160 t kulstof

Fossilt brændsel

8110 t kulstof

Respiration, jord

111230 t kulstof

Balance for kulstof-

baserede drivhusgasser

26460 t kulstof

Respiration,dyr

og mennesker

12000 t kulstof

Methandannelse

10 t kulstof

Import af fossilt brændsel

8110 t kulstof

Eksport, af fald

2030 t kulstof

Fotosyntese

26460 t kulstof

Balance for kulstof

1760 t kulstof

Eksport fra

landbrug

56940 t kulstof

Import af fødevarer

og foder

26160 t kulstof

Fotosyntese,landbrug

64550 t kulstof

Afbrænding, strå

5900 t kulstof

Regnskabet for drivhusgasser viser, at fotosyntese i natur og

landbrug giver anledning til binding af omkring 26.000 t kul-

stof på Samsø. Af den optagne mængde forsvinder dog mere

end 2/3-dele ved respiration i jord.

Regnskabet for partikulært kulstof viser sig stort set at være i

balance, da der eksporteres lige så mange tons kulstof fra land-

bruget som fødevarer, som der importeres i fossilt brændsel, foto-

syntese og (re-)import af fødevarer til mennesker og foder til dyr.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

Indikatorer for bæredygtighed

Værdier på udvalgte indikatorer for bæredygtighed beregnet

på grundlag af de opstillede regnskaber for arbejdsenergi

bundet i både energi og stof for hele Samsø år 2011. Udvik-

lingen i indikatorerne er samtidig beregnet for et hypotetisk

scenarie, der tænkes realiseret i år 2020 i forbindelse med

omstilling til et samfund uafhængigt af fossilt brændstof.

Med de første tiltag vil overskuddet i arbejdsenergi falde med

ca. 40 TJ, men der resterer stadig et overskud på 153 TJ.

Samtidig forandrer struktur-indikatoren (S/I) sig fra 11-12, en

ganske beskeden ændring, der dog betyder, at den samme

struktur opretholdes for lavere omkostninger. Forholdet mel-

lem vedvarende energi og ikke-vedvarende energi i driften af

Samsø som samfund ændrer sig til at være større end en (1),

hvilket også reﬂekteres i effektivitets-indikatoren. Den viser,

at man vil opnå, at 51 % af øens arbejdsenergi dækkes af

vedvarende former. Grunden til at medtage to tilsyneladende

ens indikatorer er, at de forventes at have forskellig følsom-

hed over tid. Hermed vil de spille forskellige roller under for-

skellige faser af omstillingen. Effektivitets-indikatoren (O/I-

indikatoren) er i begge tilfælde over en (1), hvilket skyldes

eksporten af arbejdsenergi fra el-produktionen. I 2020 forud-

siger modellen, at den er faldet en anelse i forhold til 2011,

hvilket skyldes stigningen i intern anvendelse af overskuddet.

Indikator

Arbejdsenergi-balance (O minus I)

Struktur-indikator (S/I)

Vedvarende/Ikke vedvarende ratio

Vedvarende effektivitet

Effektivitets -indikator (O/I)

2011

(seneste data)

2020

(overgang)

193

0,73

0,43

1,14

153

1,03

0,51

1,12

O = Eksporteret arbejdsenergi (Output)

I = Importeret arbejdsenergi (Input)

S = Arbejdsenergi indlejret i samfundets

struktur (Storage)

Arbejdsenergi

Alle materialer i strukturer og stofstrømme har et givet indhold af arbejdsenergi normalt angivet per

masseenhed (m) og varierer med stof (i),



m,i

(normalt i enheden kJ g

-1

Mængden af arbejdsenergi,



m,i

i massen m af et givet stof i, m

, kan således beregnes som:





m,i



m,i

M

Videre læsning

Jørgensen, S.E. og Niel-

sen, S.N., A carbon cyc-

ling model developed for

the renewable Energy

Danish Island, Samsø.

Ecological Modelling, In

Press, Corrected Proof,

Available online at Scien-

ceDirect on 2 July 2014.

Indeholder en strukturel komponent, eksempelvis

ﬂ

ere stoffer eller materialer (fx) bygninger, må den

samlede arbejdsenergi beregnes ud fra summen

total



m,i

Denne beregningsmetode betragter arbejdsenergi som en additiv størrelse, hvilket ikke er strengt kor-

rekt, da den eksempelvis ikke medtager forøgelse i arbejdsenergi som følge af ændringer i struktur.

Nielsen, S.N., Jørgensen,

S.E., In Press, Sustainabi-

lity Analysis of a Society

based on Exergy Studies

- A case study of the island

of Samsø (Denmark). Jour.

of Cleaner Production,

Accepted Manus., Available

online at ScienceDirect on

23 August 2014

Samsø Energiakademi,

2014. Bæredygtigheds-

vurdering af Samsø år

2011 - med udgangspunkt

i arbejdsenergi og kulstof-

balance. Samsø Energiaka-

demi/VELUX FONDEN, 30

pages.(http://energiakade-

miet.dk/samsoes-kulstof

balance-er-positiv/)

Projektet blev

ﬁ

nansieret

af VELUX-fonden og udført

ved Energiakademiet

Samsø med velvillig hjælp

fra såvel denne institution

som kommune og beboere,

der forhåbentlig vil bruge

resultaterne i den omstil-

lingsproces, der vil foregå

fremover.

Overgangen til et fuldt bæredygtig samfund vil dog

rumme en del aktiviteter, der forventes at ville for-

bedre denne balance betydeligt.

dog stadigvæk være et betydeligt overskud, der kan

investeres i yderligere omstilling.

På samme tid vil man ved de hypotetiske tiltag

samt en intensiveret dyrkning af efter- og mellem-

afgrøder kunne ændre kulstofregnskabet til at være

endog meget positivt. Således vil øen i år 2020

kunne optage i alt ca. 40.000 ton kulstof i form af

kuldioxid om året og udvise en balance i det totale

kulstofregnskab på omkring 30.000 ton kulstof.

Overordnet kan det konkluderes, at det er lykke-

des at konstruere en nogenlunde enkel metode til

opstilling af et bæredygtighedsregnskab for et sam-

fund. Det er samtidig muligt at opstille en række

indikatorer for bæredygtighed, som kan anvendes

som målepunkter i forbindelse med en omstilling af

et samfund til at være bæredygtigt. Beregningerne

er samtidig baseret på data, der generelt er tilgæn-

gelige for alle kommuner i Danmark. Metoden kan

således overføres til anvendelse på kommunalt og

regionalt plan.



Et fremtidsscenarie

Det er muligt at anvende både bæredygtighedsana-

lysen og kulstofmodellen til at anskueliggøre effek-

ten af fremtidige tiltag. Samsø har allerede en bety-

delig overskudsproduktion af el, der kan anvendes

til at gøre øen endnu mere bæredygtig i stedet for at

eksporteres. Man kan således forestille sig, at man

i årene frem til 2020 erstatter al det fossile brænd-

stof til opvarmning og transport med elektricitet,

dvs. udskifter eksisterende oliefyr med varmepum-

per og kun kører i elbiler. Desuden er der indregnet

en stigning på 5 % i produktionen af el samt del-

vis ændring af en planlagt ny færge til at sejle på en

kombineret el- og biobrændselsmotor.

Hvis man anvender mere af øens elproduktion i

forbindelse med omstilling, kan man ikke samti-

dig eksportere så meget el fra øen som nu. Der vil

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

PERSPEKTIV

Prisværdige algoritmer

Den 23. januar modtager Mikkel Thorup Dan-

marks største individuelle forskerpris: Villum Kann

Rasmussens Årslegat til Teknisk og Naturviden-

skabelig Forskning på 5 mio. kr. Mikkel Thorup er

professor ved Datalogisk Institut, Københavns Uni-

versitet, og en af verdens førende eksperter inden for

algoritmik og datastrukturer. Han får prisen som

en anerkendelse af sine mange gennembrud inden

for dette felt. I 2013 vendte han hjem til Danmark

efter mange års forskning hos den amerikanske tele-

og forskningsgigant AT&T Research med en bevil-

ling fra Det Frie Forskningsråds Sapere Aude-pro-

gram og leder nu forskningscenteret EADS (Center

for effektive algoritmer og datastrukturer).

Tilfældige funktioner

Tilfældighed spiller en stor rolle i Mikkel Tho-

rups arbejde i den forstand, at tilfældige funktio-

ner – såkaldte hash-funktioner – bruges i næsten

al software. En hashfunktion er en særlig funk-

tion, som bruges til at omdanne data fra normalt

en stor definitionsmængde til en mindre billed-

mængde. En god hash-funktion vil fordele sine

resultater så ligeligt som muligt inden for billed-

mængden. De tilfældige hash-funktioner bruges

bl.a. til at fordele data i computeres lager og hurtigt

finde frem til dem igen. Fordelen ved hash-funkti-

onerne er i denne forbindelse, at uanset hvilke kon-

krete data, vi har fra den store definitionsmængde,

så vil disse konkrete data med stor sandsynlighed

blive jævnt fordelt i computerens lager, når de bliver

tilfældigt placeret. Hash-funktionen foretager den

samme udregning, når data skal placeres, og når de

skal findes igen. Så ved at se på resultatet af udreg-

ningen ved computeren præcist, hvor den skal lede

efter givne data – og fordi data er jævnt fordelt, er

der ikke alt for mange data at lede igennem på de

enkelte positioner, hvor data gemmes.

Et af Mikkel Thorups gennembrud inden for dette

område er, at han for nylig fundet den allermest til-

fældige hash-funktion, som det på nuværende tids-

punkt er realistisk at implementere i computere.

At gemme data er dog kun en af de mange mulige

anvendelser af hash-funktioner. De bruges fx også

i forbindelse med kryptering, til at udregne stati-

stik og til såkaldt “machine learning”. Og som for-

sker er Mikkel Thorup i det hele taget mere inte-

resseret i de basale matematiske teknikker og teo-

rier end i helt konkrete anvendelser. Han har dog

også været involveret i meget praktiske opgaver i sin

tid hos AT&T Research, hvor han bl.a. hjalp dem

med at udvikle en ny meget hurtig korttidshukom-

melse, der kunne tjekke, om trafikken fra alle ver-

dens iPhones kørte i ring. Han brugte samme mate-

matik i et projekt omkring talegenkendelse, og for

dette arbejde fik han virksomhedens højeste æresbe-

visning AT&T Fellow Honor.

Stablede byggeklodser

Som et mere kuriøst eksempel på Mikkel Thorups

forskning har han sammen med internationale kol-

leger været med til at løse et matematisk problem,

der har optaget både fysikere og ingeniører siden

midten af 1800-tallet – nemlig hvor langt det er

muligt, at få en stabel identiske byggeklodser til at

hænge ud over en bordkant. Det er et problem, der

er relevant i forbindelse med bygningskonstruktio-

ner, og allerede mayaerne havde nogle fine løsninger

på det problem i deres religiøse portaler tilbage fra

900 f.kr. Fordi mayaerne ikke brugte såkaldte slut-

sten til at bygge stenbuer, blev deres portaler kon-

strueret ligesom to stabler af byggesten, der mødes.

Mikkel Thorup og kolleger fandt, at 6N1∕3 er den

øvre grænse for, hvor langt et sådant udhæng kan

række, hvor N er antallet af byggeklodser.

Resultatet blev fundet så interessant, at det udløste en

Mathematical Association of Americas Robbins Prize,

der er en matematikpris, der uddeles hvert 3. år inden

for kombinatorik, algebra, og diskret matematik.

CRK, Kilder: viden-

skab.dk og Science

vol. 323, p975

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

PERSPEKTIV

Fremtidsteknologi

(ud)danner

mennesker

Mennesket skaber og skabes af redskaber også i tablet’ens og

smartphonens tidsalder. Digitale redskaber (fremtidsteknologier)

føjer nyt til historien om det redskabsbrugende menneske.

Påvirker fremtidsteknologier os anderledes end tidligere tiders redskaber?

Og vil fremtidsteknologi ændre interessen for naturvidenskab?

Forfatterne

Theresa Schilhab, lektor

[email protected]

orestil dig en verden uden menneskeskabte red-

skaber. Altså en verden uden cykler, hække-

klippere, elpiskere, kikkerter, madkasser, biler eller

gadelamper. Udover reduktionen af det mekaniske

støjniveau, ville fraværet også have omfattende kon-

sekvenser for menneskers måde at interagere med

og i verden.

Cathrine Hasse, <

professor

[email protected]

Vi taler om en verden befolket af

Homo habilis’er,

hvor

redskaberne opstår af materialer som fx. flintesten og

ben fra middagsbordet, der i hovedtræk bestemmer

udfaldsrummet af slutproduktet og er begrænset til

jagt, tilberedning af mad eller kropspynt.

Forestil dig nu en verden, som den vi kender, hvor

redskaber i utallige variationer og til brug for alle

tænkelige situationer på anderledes måde er med-

skabere af verden, vi lever i. Vi fødes ind i en verden

fyldt med menneskeskabte genstande, som gåstole,

hoppegynger, sutter, fjernsyn, ski, boremaskiner og

hårtørrere.

Hvad gør det ved mennesker? Virkningen afspej-

ler sig i bevidste og ubevidste handlemåder, ligesom

redskabsbrug har indflydelse på dybereliggende

forestillinger. Hvordan skal det konkret forstås?

for det ujævne underlag, stiller færre fordringer til

balancen og hæver ifølge Ingold middelaldermen-

nesket fra Jorden også i overført betydning. Menne-

skeskabte redskaber har også haft direkte og bety-

delig indflydelse på videnskabelige erkendemulig-

heder. Med teleskopet udvidede Galileo Galilei ver-

den ved sine observationer af fx Månens bjerge og

bidrog dermed til nye astronomiske landvindinger

og teorier, fordi han ikke kun forlod sig på erfarin-

ger gjort med det blotte øje.

Videnskaben er fyldt med redskaber, der forstær-

ker vores sanser og dermed indgår i erhvervelsen af

viden. I den forstand er der tale om redskaber, som

ifølge filosofferne Andy Clark og David Chalmers

indgår i “the extended mind” dvs. “den udvidede

bevidsthed”. Det er redskaber, der som sko ikke

nøjes med bare at omforme kroppen og heller ikke

som fortove alene åbner de “veje”, der er tilgængelige

i det fysiske landskab. Der er derimod tale om red-

skaber, som “manipulerer” med, eller endda integre-

res i, vores måde at tænke på. I modsætning til i

Pleistocæn-tiden er det redskaber, der ikke er udvik-

let, så de passer til vores behov og færdigheder, men

redskaber, der skaber nye behov for færdigheder.

Jamie Wallace, <<

post.doc/adjunkt

[email protected]

Alle tilknyttet

Forskningsprogrammet

Fremtidsteknologi, Kultur

og Læreprocesser

Institut for Uddannelse

og Pædagogik

Aarhus Universitet

Tablet’ens og smartphonens tidsalder

Sko, fortove og videnskabelig erkendelse

I sin bog fra 2011

Being Alive

peger antropolo-

gen Tim Ingold på, at opfindelsen af sko og fortove

ændrede menneskets gang. Den plane flade, i stedet

Denne type redskab er fremherskende i tablet’ens,

smartphonen og computerens tidsalder.

Homo

sapiens

har fået en helt ny type redskaber i hæn-

derne, som kan noget andet end at forlænge san-

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

serne. Den digitale verden er interaktiv på en hidtil

uset måde. Fremtidsteknologi giver løfte om en helt

ny og afgørende måde at skabe verden på, som der-

for også i disse år vinder frem som foretrukne red-

skaber i det danske skolevæsen. Flere og flere skoler

anskaffer tablets (typisk iPad’s) til både lærere, ele-

ver og pædagoger for at udnytte potentielle lærings-

muligheder.

Det er helt givet, at den digitale verden åbner nye

“veje” i “landskabet”. Kan vi sige noget konkret om

de “veje”, fremtidsteknologien trækker? Det er helt

åbenlyst, at menneskets kommunikative mulighe-

der øges.

Børn i dag ser YouTube-videoer, læser Wikipedia

og bliver vanvittigt belæste og “lærde” pga. af al

den viden, de “får” af at kunne “tanke” informa-

tion fra andre, der lægger videoer op af alt mellem

himmel og jord. De lægger også selv billeder op,

der både “dokumenterer” deres hverdag og bliver

materielle beviser på deres særegne identitet. Det

betyder, at de i stigende grad har trukket sig fra

livet på gaden. Leg er ikke mere en udendørsak-

tivitet med dåseskjul, hinkesten, hjemmesnittede

slangebøsser og mere løb og hopperi end gang og

stillesidden. Leg foregår nu på spilkonsoller, ofte

som en interaktiv aktivitet, der både kan kombi-

neres med Skype, med en eller flere deltagere helt

andre steder og/eller sammen med kammerater

under samme loft.

Ekstension af bevidsthed

Pointen er imidlertid, at den digitale verden ikke

bare er en ny teknologi som telefonen, bogtrykke-

riet eller flyvemaskinen. Den er en udvidelse af vores

bevidsthed og en verden, vi konkret tænker ander-

ledes med. Hvordan skal det forstås? Et eksem-

pel er, hvordan noteteknik ved hjælp af tastatur

ændrer hukommelse om foredraget, noterne blev

til på. Forskerne Mueller og Oppenheimer under-

søgte i et studie offentligtgjort i 2014 studerende,

der, samtidig med et foredrag, tog noter i hån-

den. Det viste sig, at de efterfølgende havde signi-

fikant bedre hukommelse om foredragets indhold,

end studerende, der tog noter ved at skrive ind på

den bærbare og altså dermed gjorde brug af et tasta-

tur. Ifølge forskerne kan forskellen bl.a. tilskrives

den hastighed, man kan tage noter med, når man

skriver på maskine. Det tager væsentligt længere tid

at forme bogstaver i hånden, hvilket gør, at hånd-

skrevne noter oftere må kondensere indholdet for at

notetageren kan følge med i udviklingen af foredra-

get. Når forskerne sammenlignede noter skrevet på

den bærbare computer med noter taget i hånden, var

der væsentligt flere ordrette afskrivninger i noter fra

tastatur end i noter skrevet i hånden. Håndskrevne

noter ligger mere under for et tidspres, som dermed

fører til, at notetageren forholder sig mere aktivt til

det, der skrives. Med andre ord: Noter taget i hånden

kræver omtanke og beror på mere dybdegående lære-

processer, mens noter skrevet på tastatur kan foregå

automatisk og læringsmæssigt mere overfladisk.

Tablets udvider vores

'mind' (bevidsthed) på en

måde, som notesblokke

og skifertavler ikke mag-

tede. Tablet'en multi-

funktionalitet skaber

helt nye muligheder.

Foto: Carsten R. Kjaer

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

PERSPEKTIV

ske den konkrete verden, hvor processer tager tid

og har udstrækning i rum, forstår de den ikke

og føler sig hverken tiltrukket af eller interesse-

ret i den. Det er en verden, der ikke kan så meget

andet end at kalde på tålmodigheden. Til gengæld

har de en verden, der stimulerer med billeder og

lyde og indbyder til egen-optagelser med billeder

og lyde og til udvekslinger med kammerater, de

ikke fysisk er sammen med. Børn i dag er produ-

center. De er mindre optaget af det materiale, ver-

den leverer, og mere optaget af selv at producere.

Her er mulighederne tilsyneladende ubegrænsede.

Man kan flyve, dykke, flytte ubesværet rundt i tid

og rum og tilsyneladende optræde på alle tænke-

lige måder, der strider mod naturvidenskabelige

erkendelser.

Perspektivet på, hvad der findes i verden, synes at

skifte fra at handle om vores faktiske erkendelser

i tid og rum og fænomenerne i verden til at være

viden om, hvordan man betjener virtuel tid og rum

og deler andres oplevelser og kommunikation om,

hvad man gør lige nu. Fremtidsteknologi indebærer

et skred fra et liv, der kunne perspektiveres i natur-

fagene til et liv, der perspektiveres i oplevelsessfæ-

ren. Det mekaniske verdensbillede er blevet overta-

get af det kommunikerende verdensbillede. I stedet

for det heliocentriske verdensbillede, har vi i dag

Facebook, Twitter, likes og followers.

Tablet- og smartphone-brug omdeﬁnerer i nogen grad vores samværsformer. Vi sidder ved

siden af hinanden, som i biografen, men ser oftest ikke på den samme skærm.

Foto: Colourbox

Er det kommunikative centrum i fremtiden?

Den digitale verden er kommet for at blive. Og

menneskearten tilpasser sig let. Med skoene på fød-

derne blev vi mere stolprende, som på stylter, fordi

vi mistede den kontinuerlige forhandling med

underlaget, der viste sig overflødig i et plant terræn.

Kan vi forudsige, hvad kontakten til cyberspace

gør ved mennesket? Ved vi, hvad der kognitivt sker,

hvis den digitale verden bliver hverdag fra en tidlig

alder? Hvad betyder det for fremtidens voksne men-

neske, at han som 2-årig greb iPad’en og mobiltele-

fonen fremfor at køre med Brio-tog, plaske i vand-

pytter og lægge puslespil?

Fremtidens dannede menneske

Mennesker har bevæget sig langt fra

Homo habilis'

overlevelseskamp i en verden styret af naturviden-

skaberne hen mod en virtuel verden styret af men-

nesket selv. I den proces har vi måske haft for lidt

fokus på det menneske, der i sidste ende har skabt

alle disse muligheder for sig selv. De nye generati-

oner ved utroligt meget om at iscenesætte og bear-

bejde de tekniske muligheder, men de ved meget

lidt om sig selv som mennesker. Hvordan vil det

påvirke dem, at deres virtuelle verden ikke er styret

af de naturvidenskabelige kræfter, men af de virtu-

elt-tekniske? Hvordan forandres vores kroppe, når

bevægelse flyttes ind i virtuelle rum? Hvordan for-

andres kommunikation og sociale relationer, når

den ikke handler om at skabe noget samme i ver-

den, men i et virtuelt rum, hvor alt tilsyneladende

kan lade sig gøre?

Yderligere læsning

Ingold, T. (2011). Being

Alive. Essays on Move-

ment, Knowledge and

Description. New York,

NY: Routlegde.

Clark, Andy, and David

J. Chalmers. (1998). The

extended mind. Analysis

58: 7-19.

Hawking, Stephen (2000)

Science in the Next Mil-

lennium. Remarks by

Stephen Hawking. http://

clinton4.nara.gov/Ini-

tiatives/Millennium/

shawking.html [Retrieved

12.11.2014)

Mueller, P. A., & Oppen-

heimer, D. M. (2014). The

Pen Is Mightier Than the

Keyboard Advantages of

Longhand Over Lap-

top Note Taking. Psy-

chological science,

0956797614524581.

Greenﬁeld , S. (2014).

Mind change. How digital

technologies are leaving

their mark on our brains.

London: ebook.

Det er klart, at optagetheden af skærmteknolo-

gier og de produkter, de leverer, systematisk stimu-

lerer på andre måder end den konkrete verden, der

var så rigeligt af til

Homo habilis.

Fra et naturvi-

denskabeligt perspektiv er det faktisk interessant at

dvæle ved. Hvor afgørende er det for udviklingen

af den enkeltes tænkning, at vi i den motorisk-eks-

plorative udforskning af verden ubevidst lærer om

naturvidenskabelige fænomener, fordi det er barn-

ligt sjovt at undersøge, hvad konkrete genstande gør

under forskellige forhold? Kan oplevelser af, hvad

Vi er enige med fysikeren Stephen Hawking, når

der sker, når man trykker den luftfyldte gummiand han i sin bog

Science in the Next Millennium

ned under vandet og slipper, eller udforskningen af

understreger, at i videnskabens fremtid vil vi få

papirflyverens grad af strømlinethed, og hvilke sten brug for langt mere viden om mennesket og dets

det er bedst at slå smut med, skiftes ud med naviga- kropslige væren i verden, og at science fiction er

tionen på tabletten uden effekter på tænkningen?

håbløst bagud i forhold til at forstå transformati-

oner af mennesket i en transformeret teknisk ver-

Fremtidsmennesket som

ﬁ

lminstruktør

den. Vi har brug for mere viden, der forener de

Et muligt svar er, at børn i dag faktisk allerede

human- og naturvidenskabelige fagligheder for at

er fremmede for gummiænder, papirflyvere og

forstå mennesket i den tekniske verden, det selv har

stensmut. Når de ikke bruger tid på at udfor-

skabt.



Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

kø b e n h av n s u n i v e r s i t e t

d e t n at u r - o g b i o v i d e n s k a b e l i g e

a k u lt e t

VÆLG DEN RIGTIGE

UDDANNELSE FOR DIG

På Københavns Universitet har du gode muligheder for at opleve vores 21 natur- og

biovidenskabelige bacheloruddannelser. Det giver dig optimale muligheder for at vælge

den uddannelse, der bedst matcher dine ønsker. Du kan blandt andet:

•

Komme til Åbent Hus den 25. og 27. februar

Blive ”Studerende for en dag”

Gå i tre dages studiepraktik

Besøge os med din klasse

Læs mere og se ﬁlm om vores uddannelser og dine mange

muligheder på

science.ku.dk/ba

Like Facebook-siden

”Bliv studerende på Københavns Universitet”

og få studieinfo direkte på din væg.

Oplev 21 natur- og biovidenskabelige bacheloruddannelser på Københavns Universitet:

Biokemi

Biologi

Biologi-bioteknologi

Datalogi

Forsikringsmatematik

De fysiske fag

Fødevarer og

ernæring

Geograﬁ og geoinformatik

Geologi-geoscience

Have- og parkingeniør

Husdyrvidenskab

Idræt

Jordbrugsøkonomi

Kemi

Landskabsarkitektur

Matematik

Matematik-økonomi

Molekylær

biomedicin

Nanoscience

Naturressourcer

Skov- og landskabsingeniør

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

PERSPEKTIV

Enhed

gør stærk!

En ”gammel pedant” giver i denne klumme

en håndsrækning til læsere, der måtte

kløjes i fysiske enheder.

Forfatter

Af Carl-Erik Sølberg,

Lic.Techn.

[email protected]

t emne, der volder mange mennesker proble-

mer, er fysiske enheder. Og det gælder ikke

kun for lægmænd, men så sandelig også for pro-

fessionelle skribenter såsom journalister og forfat-

tere af teknisk tekst som brugsanvisninger. Læg-

mandens brug af enhederne i talesprog lader sig

jo ikke umiddelbart dokumentere, hvorimod skri-

benternes kan opspores i medierne. Et sted, hvor

bommerterne jævnligt registreres med stor fryd

og sarkasme er på bagsiden af fagbladet

Ingeniø-

ren,

hvortil der henvises for eksempler. Et varmt

emne er således fjernvarmeforsyningen, hvor kapa-

citeten af et givet anlæg for nylig angives at være

100 mW – der skulle nok havet stået 100 MW. Nu

hører jeg læseren spørge: “Er der da forskel?” Ja det

er der faktisk!

Når man har vendt øjne tilstrækkeligt længe over

folks fejltagelser, kan den gamle pedant fremsætte

konstruktive forslag til afhjælpning af situatio-

nen. Og hvad er mere oplagt end at foreslå at gribe

PC'en og gå ind på den hjemmeside, som udgives

af Patent- og Varemærkestyrelsen, og som goog-

les under emnet: “Afledte SI enheder”. Her fin-

der man hele “enhedslisten”, der er afledt af de

150

MWh

150 10

fem grundenheder i det internationale system (SI):

Meter (m/meter), Masse (kg/kilogram), Tid (s/

sekund), Elektrisk strømstyrke (A/Ampère), Ter-

modynamisk temperatur (K/Kelvin), Stofmængde

(mol/mol), Lysstyrke (cd/candela). Ligeledes finder

man her en liste over præfikser, altså de “forstavel-

ser” der angiver under- og overenheder af de direkte

afledte enheder. Den grundidé, der kan forekomme

vanskeligt at fange, er, at en fysisk størrelses tal-

værdi, enhed og dens præfi x optræder ligestillede,

og at de er lige vigtige. Det betyder, at de indbyr-

des kan multipliceres og divideres, samt at enhe-

der af samme slags kan adderes og subtraheres. For

at kunne operere med talværdi og enhed hver for sig

indfører man to operatorer således:

F = {F} [F], hvor {F} er talværdien og [F] er enheden

af den fysiske størrelse F.

Hvordan gør man?

Lad mig vise med et eksempel hentet fra energibran-

chen, hvorledes disse regler bruges. Lad et kraft-

varmeværk levere E

= 150 MWh (mega-watt-time)

elektrisk energi og E

term

= 570 GJ (giga-joule) varme

i form af fjernvarmevand og lad os først stille os den

opgave at sammenligne de to energimængder:

{

} 150

3600

540 10

540

MWh

, hvor h står for hora, (time på latin).

Den samlede leverede energimængde er altså 1110

GJ eller 1,1 TJ (tera-joule). Antag videre, at brænd-

total

300 10

cal

værdien af den forbrugte olie er 300



cal (Kalo-

rier), der i SI-enheder bliver til:

300 10

4,186

1256 10

1,3

Kalorien er en stadig brugt enhed for varmemængder,

hvis værdi er 4,186 J med den forvirrende undtagelse,

Den samlede virkningsgrad bliver:

og den elektriske tilsvarende:

total

at i ernæringssammenhæng mener man i virkelighe-

den kilokalorie (altså 10

cal), når man siger kalorie.

0,85

0,85 85%

0,42

0,42 42%

1,1

1,3

540

1,3

540

1300

Som vi ser det i forbindelse med enhederne kalo-

rie og time, findes der stadig enheder i brug den

dag i dag, der ikke er SI-enheder. Andre eksempler

er effektenheden hestekraft, trykenheden mmHg,

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

PERSPEKTIV

fartenheden km/h, og etc. For at omsætte dem til

det rationaliserede system fordres kendskab til de

relevante omsætningsfaktorer.

Inden man begynder at regne med enhederne skal

man selvfølgelig sikre sig, at man tilskriver de rette

enheder til de aktuelle fysiske størrelser. Hvor tit

har vi ikke set elektrisk spænding angivet i ampere

i stedet for volt?

opgaven jo heller ikke nemmere af, at de engelsk-

sprogede lande bruger ejendommelige enheder, og

at meget oversat skriftligt materiale netop stam-

mer fra engelsk. I Danmark er brugen af Système

International d'Unités vedtaget i 1907 og lovfæstet

i 1976, men som man måske fornemmer af navnet,

er grunden lagt i Frankrig og det allerede i 1797 –

under revolutionen.



Svært at være perfekt!

Vil man være perfekt i den rette brug af enheder,

har man en livslang opgave foran sig. Nu bliver

Faldgruber ved brug af enheder

• Små og store bogstaver skal respekteres. Skriv således ikke automatisk “med stort”

efter punktum.

• Selvom enhederne kan opfattes som en slags forkortelser skal de ikke afsluttes med

punktum.

• Sammensatte præﬁkser må ikke bruges

• Brugen af ordet “kilo” for kg bør ophøre, når det er alvor.

• Forkortelsen “m” kan desværre både betyde meter og milli. Så pas på!

• En fælde har vi også i enheden “mm

”, der betyder 10

-6

og ikke 10

-3

. Man skal

altså forestille sig en parentes om “mm”.

Hvis du havde én dag.....

Så kunne du

Bliv studerende for en dag

/BROBYGNING

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

SERVICE

Aktuel NATURVIDENSKAB

Udgiver

Aarhus Universitet, Science & Technology, i samarbejde med:

• Danmarks Tekniske Universitet

• Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet

• Det Naturvidenskabelige Fakultet og Det Tekniske Fakultet, Syd-

dansk Universitet

• Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet, Aalborg Universitet

• Roskilde Universitetscenter

• Danmarks Meteorologiske Institut.

Styregruppe

•

Bo T. Andersen,

afdelingsleder, Det Tekniske Fakultet, Syddansk

Universitet

•

Joachim Groth,

kommunikationschef, Det Natur- og Bioviden-

skabelige Fakultet, Københavns Universitet

•

Tine Kjær Hassager,

kommunikationschef, Danmarks Tekniske

Universitet

•

Niels Kring,

chefkonsulent, Det Naturvidenskabelige Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Elin Møller,

kommunikationschef, AU Kommunikation,

Science and Technology, Aarhus Universitet

•

Carsten Nielsen,

videnskabsjournalist, Det Teknisk-Naturviden-

skabelige Fakultet, Aalborg Universitet

Redaktionsgruppe

•

Mette Christina Møller Andersen,

Det Tekniske Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Michael Bjerring Christiansen,

Aarhus Statsgymnasium

•

Jørgen Dahlgaard,

Aktuel Naturvidenskab

•

Niels Hansen,

Danmarks Meteorologiske Institut

•

Carsten Rabæk Kjaer,

Aktuel Naturvidenskab

•

Carsten Nielsen,

Aalborg Universitet

•

Hans Ramløv,

Roskilde Universitet

•

Line Reeh,

DTU AQUA, Danmarks Tekniske Universitet

•

Birgitte Svennevig,

Det Naturvidenskabelige Fakultet, Syddansk

Universitet

•

Svend Thaning,

Københavns Universitet

Eftertryk kun efter aftale. Citat kun med tydelig kildeangivelse.

Synspunkter, der fremføres i bladet, kan ikke generelt tages som

udtryk for redaktionens holdning

Ansvarshavende

Kommunikationschef Elin Møller

Redaktion

Redaktør Jørgen Dahlgaard og redaktør Carsten Rabæk Kjaer

Tlf.:

87 15 20 94

E-post:

[email protected]

Hjemmeside:

aktuelnaturvidenskab.dk

Postadresse:

Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120,

Bygn. 1520, 8000 Århus C

Abonnementspris 2014

294 kr. i DK for 6 numre, inkl. moms og porto.

Abonnementsservice

Portoservice, Postboks 9490, 9490 Pandrup

Telefonnr.: 70 25 55 12

e-post: [email protected]

Eller via hjemmesiden: aktuelnaturvidenskab.dk

Layout og illustration:

Jørgen Dahlgaard

Tryk:

Jørn Thomsen /Elbo A/S

ISSN:

1399-2309 (papirudgaven), 1602-3544 (web)

Oplag:

8.400

Omslag:

Rafﬁnaderi. Foto: Colourbox.

Fagpanel

Aktuel Naturvidenskab samarbejder med en bred skare af fagfolk,

der stiller deres faglige viden til rådighed for bladet.

•

Katrine Krogh Andersen, ph.d.,

forsknings- og udviklingschef,

Danmarks Meteorologiske Institut

•

Flemming Besenbacher,

professor, Interdisciplinært

Nanoscience Center (iNANO), Aarhus Universitet

•

Claus Hviid Christensen,

senior manager, Innovationscenter,

Dong Energy

•

Jesper Dahlgaard, ph.d.,

Aarhus Universitetshospital og Psykologisk

Institut, Aarhus Universitet.

•

Ture Damhus,

Kemiker ved Novozymes samt formand for

Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg

•

Søren B. F. Dorch,

astrofysiker ph.d., bibliotekschef, Syddansk

Universitetsbibliotek, adjungeret lektor ved Niels Bohr Instituttet,

Københavns Universitet

•

Michael Drewsen,

professor, Institut for Fysik og Astronomi,

Aarhus Universitet

•

Claus Emmeche,

lektor, Niels Bohr Instituttet, Københavns

Universitet.

•

Tom Fenchel,

professor emeritus, Marinbiologisk Laboratorium,

Københavns Universitet

•

Jens Morten Hansen,

statsgeolog ved GEUS samt adjungeret

professor i naturﬁlosoﬁ ved Københavns Universitet

•

Palle Høy Jakobsen,

direktør, leder af R&D Academic Relations,

Novo Nordisk A/S

•

Vagn Lundsgaard Hansen,

professor, Inst. for matematik,

Danmarks Tekniske Universitet

•

Peter K.A. Jensen,

adm. overlæge, Klinisk genetisk Afdeling,

Aarhus Universitetshospital

•

Mikkel Willum Johansen,

adjunkt i de matematiske fags videnskabsteori,

Institut for Naturfagenes Didaktik, Københavns Universitet

•

Peter C. Kjærgaard,

professor, Institut for Kultur og Samfund,

Aarhus Universitet

•

Gunnar Larsen,

geolog, NIRAS.

•

Bent Lauge Madsen,

biolog (pensioneret fra Miljøministeriet).

•

Sebastian H. Mernild,

Klima- og Polarforsker, Glaciology and Climate

Change Laboratory, Center for Scientiﬁc Studies/Centro de Estudios

Cientiﬁcos (CECs), Chile

•

Ole G. Mouritsen,

professor, Institut for Fysik,

Syddansk Universitet.

•

Bent Nielsen,

gymnasielektor, Københavns VUC.

•

Jens Olaf Pepke Pedersen,

senior forsker, DTU Space.

•

Kaj Sand-Jensen,

professor, Sektion for Ferskvandsbiologi,

Biologisk Institut, Københavns Universitet.

•

Theresa S. S. Schilhab,

forsker, Forskningscentret Gnosis,

Aarhus Universitet

•

Klaus Seiersen,

ph.d., Aarhus Sygehus, Afd. for Medicinsk Fysik.

•

Carl-Erik Sølberg,

civilingeniør, Institut for Fysik,

Aalborg Universitet.

Aktuel Naturvidenskab

2014

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

SERVICE

Tilbud

Tilbud til gymnasieskolen

Intropakken – en oplagt gaveide

Bestil en intropakke med de seneste otte

numre samt abonnement i ét år (6 numre).

Pris kun kr. 354,- inkl. moms, porto og

ekspedition (merpris for udland).

Bestil via aktuelnaturvidenskab.dk

[email protected]

eller på tlf. 70 25 55 12.

Foto: Lars Kruse

Abonnementsservice

Har du fået ny adresse eller ønsker du

at bestille et gaveabonnement på bladet?

Kontakt abonnementsservice på

Telefon:

70 25 55 12

Mandag-torsdag kl. 8-16, fredag kl. 8-14.

[email protected]

Abonnement kan også bestilles via

hjemmesiden:

aktuelnaturvidenskab.dk

Husk at melde

ﬂ

ytning til ny adresse.

Vi modtager desværre ikke automatisk

besked om din nye adresse.

Ny inspiration

til din undervisning?

Er du faglærer i naturvidenskab og teknik kan du få ny inspiration

gennem Aktuel Naturvidenskab. Tidsskriftet er fyldt med dybdegå-

ende artikler skrevet af forskerne selv og udkommer seks gange

om året.

• Din skole kan tegne et skoleabon-

• Der er mange eksempler på hvordan du

nement med gode rabatter, så hele

kan bruge materialet i undervisningen.

lærergruppen kan læse bladet.

• Helt oplagt i forbindelse med større

• Et abonnement giver også adgang til

skriftlige opgaver og temaunder-

alle artikler fra de tidligere numre.

visning.

Adgang til pdf-udgave

Som noget nyt kan abonnenter nu hente

artiklerne som pdf allerede på udgivel-

sesdagen via hjemmesiden:

Se mere på: aktuelnaturvidenskab.dk

Her

ﬁ

nder du et komplet artikelarkiv samt undervisningsmateriale

til

ﬂ

ere artikler

Priseksempel

Årsabonnement med 6 numre:

Pakke leveret til dit gymnasium med

20 numre koster 950 kr. inkl. fragt

Brugernavn: aktuelnr6

Kodeord:

dy48xbuu

Du logger på via hjemmesiden:

aktuelnaturvidenskab.dk

hvor du vælger

punktet

“Nyeste numre” (6-2014).

Herefter

kan du logge på i højre side.

ﬂ

ere tilbud på:

http://aktuelnaturvidenskab.dk/

abonnement/

FIV, Alm.del - 2014-15 (1. samling) - Bilag 91: Publikation af 12/1-2015 fra Aktuel Naturvidenskab: "Aktuel Naturvidenskab nr. 6, 2014 - Kemikaliernes stamtræ"

AL HENVENDELSE TIL:

Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120, Bygn. 1520, 8000 Aarhus C

Tlf.: 70 25 55 12 / 87 15 20 94, E-post: [email protected]

Tusindben-bolognese

Af Carsten R. Kjaer, Aktuel Naturvidenskab

Småkravl har fyldt godt på årets

bagsider, og vi slutter også årgang

2014 af med en historie om “kræ”,

nemlig tusindben. Den danske “mr.

tusindben” hedder Henrik Enghoff,

og han har sin daglige gang som

forsker på Statens Naturhistoriske

Museum, hvor han har speciale i de

mangebenede kræ. Som dedikeret

småkræforsker har Henrik altid et

prøveglas på sig, hvis han skulle falde

over et interessant tusindben på

sine daglige gåture. Om dette kunne

man læse sidste år i

Politiken,

hvor

det blev beskrevet, hvordan han i en

københavnsk baggård havde fundet

et tusindben, der var angrebet af en

interessant art af parasitiske svampe,

som var ny for videnskaben.

Henrik Enghoff studerer et eksemplar af “The shocking pink dragon millipede”.

Foto s: Somsa

k Panha

Københavnske baggårde er dog ikke Henrik Enghoffs foretrukne jagt-

marker. Han har samlet tusindben mange steder i Verden, inklusive

De Kanariske Øer, Madeira, Østafrika og Thailand. Alle steder har han

fundet talrige nye arter, og han har foreløbig navngivet næsten 300

tusindben-arter.

»En af dem faldt jeg bogstaveligt over«, siger han. »I forbindelse med

et møde i en lille by i Andalusien stod jeg og ventede på, at mødeloka-

let skulle blive låst op, og jeg benyttede ventetiden til at gå ned af en

interessant udseende skrænt. Undervejs

ﬁ

k jeg overbalance og tum-

lede ned ad skrænten iført jakke, slips og bærbar computer – meget

langt fra den sædvanlige feltpåklædning. Lettere forslået ved foden af

skrænten vendte jeg en sten, og dér lå en ubeskrevet tusindben-art!«.

Hvad angår insekternes slægtninge tusindben er de dog

ikke rigtig slået an som menneskeføde. Det kan bl.a. hænge

sammen med, at de

ﬂ

este arter af tusindben indeholder

giftige og ildelugtende forsvarsstoffer som benzoquinoner

og hydrogencyanid, som virker særdeles afskrækkende på

sultne medskabninger. Flere arter af aber bruger også at gnide

sig med de giftige tusindben, hvilket antages at holde antallet af lus

o.l. nede samt at afskrække myg fra at stikke.

Tusindben i tomat

Henrik Enghoff og kolleger har opdaget, at Bobo-befolkningen i Bur-

kina Faso (der er ivrige insekt-spisere) også spiser visse arter af tusind-

ben, og det har vakt forskernes nysgerrighed for at lære af dette natur-

folk. Indbyggere fra landsbyen Kou fortalte forskerne, at tusindbe-

nene får en særlig behandling sammenlignet med spiselige insekter,

der typisk blot bliver ristet. »De koger først tusindbenene kortvarigt og

tørrer dem derefter i 3 dage på et hustag. De tørrede tusindben put-

tes så i en tomatsovs sammen med en traditionel afrikansk sennep,

smør fra sheanødder og en pasta lavet af durra-mel. I nogle måltider

erstatter tusindben kød« fortæller Henrik Enghoff. Tusindben har et

forkalket ydre skelet, lige som krebsdyr, og det antages at tusindbe-

nene udgør en vigtig calcium-kilde for Bobo-folket. »Mere interessant

er det, at både benzoquinoner og hydrogencyanid har vist sig at have

en anti-malaria-effekt, men vi ved endnu ikke, om Bobo-folkets ind-

tag af tusindben har betydning for hyppigheden af malaria«, siger han.

Men smager tusindben så godt? »Det ved jeg faktisk ikke«, siger Hen-

rik Enghoff, for han har endnu ikke selv haft fornøjelsen af at sætte

tænderne i et veltilberedt tusindben. »Men jeg regner med at blive ved

med at jagte tusindben rundt omkring i verden i mange år endnu, så

måske får jeg chancen en dag«.

Kilde: Enghoff, H. et al. (2014). http://dx.doi.org/10.1155/2014/651768



Småkravl på menuen

I sin forskning er Henrik også optaget af, om tusindben kan blive til en

værdifuld ernæringskilde for os mennesker. Det har han for nylig pub-

licereret en videnskabelig afhandling om sammen med internationale

kolleger. Prognoserne siger, at verdensbefolkningen vil være mindst

9 milliarder i år 2050. For at mætte de sultne munde bliver vi derfor

nok nødt til at udvide menukortet med retter baseret på hidtil upåag-

tede medlemmer af dyreriget. Og småkravl er der jo nok af. Forskel-

lige insekter er allerede på menuen rundt omkring i verden, om end

kun undtagelsesvis i vores egen lille andedam.

Aktuel Naturvidenskab

2013