Sådan kan dine elever kvalificere sig til Stockholm Junior Water Prize

Gymnasieelever fra hele verden dyster hvert år om at have den bedste løsning på vandrelaterede projekter, når de mødes til den internationale konkurrence ’Stockholm Junior Water Prize’. Udover at omhandle vand og bæredygtighed er det også et krav, at projekterne gavner miljøet eller har social, teknologisk eller videnskabelig betydning for at kvalificere sig. Så hvordan kan et sådant projekt tage form? Det kan eksempelvis ske gennem et skole-virksomhedssamarbejde eller elevernes studieområdeopgaver.

 

Eksempel:

Mercantec i Viborg samarbejder med Grundfos om elevernes studieområdeopgave


Da startskuddet til 2.g elevernes studieområdeopgave (SO) lød på Mercantec i Viborg, trak eleverne i kitlerne for at lave forsøg og opgaver, der alle omhandler grundvand.

Foruden at inddrage traditionelle gymnasiefag som fysik, kemi og matematik, var det også et krav, at eleverne arbejdede med vand. Hvordan de ville arbejde med emnet, og hvilke problemstillinger de ville beskæftige sig med, var op til eleverne selv – men inden de kastede sig ud i opgaveskrivningen, lagde en af branchens store spillere vejen forbi gymnasiet. En medarbejder fra Grundfos besøgte gymnasiet for at dele ud af både erfaringer fra arbejdet med- og viden om spildevand og drikkevandsforsyning, som eleverne kunne bruge som inspiration til deres egne projekter.

Fakta:


Stockholm Junior Water Prize er en international konkurrence, gymnasieelever kan kvalificere sig til gennem den danske konkurrence ‘Unge Forskere’. I løbet af efteråret vil der både være lærerkurser, undervisningsmateriale og skole-virksomhedssamarbejde som forberedelse til konkurrencen.

Som inspiration til dig som underviser, vil vi gerne vise et eksempel på, hvordan en elevopgave til konkurrencen kunne se ud. Derfor har vi besøgt Mercantec i Viborg, der har samarbejdet med Grundfos om 2.g elevernes studieområdeopgaven (SO).’

Eleverne på Mercantec arbejder således ikke hen imod konkurrencen, men deres samarbejde med Grundfos er et godt eksempel på, hvordan et skole-virksomhedssamarbejde og en studieområdeopgaven kan bruges af de gymnasieelever, der ønsker at deltage i Stockholm Junior Water Prize.

Hårdt vand: En tværfaglige problemstilling

Glaskolber, bunsenbrændere og slanger var linet op, da Sebastian Vej Rosleff og Daniel Valbjørn fra 2. g på Mercantec skulle lave forsøgene til deres opgaver. Begge elever arbejdede med hårdt vand, men de havde to forskellige tilgange til emnet.

Vand defineres som hårdt, hvis koncentrationen af kalk i det er for højt (°dH større end 18), derfor startede Daniel sit forsøg ved at teste, hvorvidt der findes kalk i vores vand. Når kalk sætter sig i et rør, så bliver tværsnitsarealet i røret mindre og mindre, og derfor ville Daniel efterfølgende undersøge, hvad der sker, når arealet/volumen pr. længdeenhed af røret bliver mindre. Daniel fortæller:

Sebastian Vej Rosleff

”Når der er mindre plads inde i røret, fordi det her kalk sætter sig i kanten af røret, hvordan ændrer det flowet i røret? Og hvordan ændrer det måden, vandet løber i rørene?”


Tværfagligheden har stor betydning for opgaven, idet Daniel ville bruge kemi til at undersøge, hvordan kalk dannes i rørene og efterfølgende bruge fysik til at undersøge, hvordan væskerne opfører sig inde i rørene, når pladsen bliver mindre.

Sebastian beskæftigede sig med en lignende problemstilling, men har taget en lidt anden tilgang til det:

”Jeg vil se, om jeg kan fjerne calciumionerne, som er hovedparten af kalk. Det gør jeg ved at sætte elektricitet igennem dem, fordi de burde vandre hen imod den sorte pol (den negative pol), fordi de har en negativ ladning – og plus og minus, ligesom magneter, de vil gerne tiltrækkes af hinanden. Og så vil jeg se, om der er en forskel, hvis vi gør det her, om der så er mindre kalk i vandet, så vi undgår at få hvide pletter på vinduerne, når vi vasker dem eller andet,” fortæller Sebastian, der ligesom Daniel kombinerede fagene fysik og kemi i opgaven.

Inspiration fra erhvervslivet

En vigtig del af Daniels opgave var at følge flowet i vandet og særligt her var besøget fra Grundfos givtigt, da Grundfos medbragte forskellige kilder, der var særligt relevant for hans opgave:

”Der var en (kilde) omkring forskellige måder, hvorpå man kan måle flowet,” fortæller Daniel og uddyber: ”Og så var der også en om, hvordan flowet i vandet påvirkes af at gå fra et større rør til et mindre rør, og det der vil ske med en aflejring. Så jeg har fundet noget teori ud fra den, der siger, at der i et rør altid flyder en bestemt mængde vand forbi, selvom røret bliver mindre.”


Daniel forklarer yderligere, hvilken betydning flowet har for vandet:

”Men når der skal samme mængde vand igennem, så bliver vandet nødt til at flyde hurtigere, og det er også det, jeg forventer, der sker med en aflejring inde i et rør – at så bliver der mere tryk på vandet, fordi det bliver nødt til at flyde hurtigere.”

Daniel Valbjørn (tv) og Sebastian Vej Rosleff (th)

Og netop her spillede Grundfos ind med ekspertviden om deres løsning på problemet: ”Der fortalte han om Grundfos’ løsning med smart-vand; hvordan de ændrer på trykket alt efter, hvor man er på dagen, man er henne,” fortæller Sebastian, og Daniel bekræfter:

”Ja, det var også noget Grundfos snakkede om til fremlæggelsen. De snakkede om en pumpe, der kan måle trykket og ændre på det, som der var brug for.”

Grundfos fremlagde forskelligt casemateriale, som eleverne kunne vælge at arbejde med, hvis de ville, men det var ikke et krav. Eleverne havde frihed til selv at bestemme, hvordan de ville gribe deres opgaver an, hvilket Sebastian fremhæver som en fordel ved forløbet, og samtidig gør samarbejdet med Grundfos forløbet mere spændende:

”Det gør det faktisk mere virkelighedsnært og gør, at det er meget spændende, synes jeg personligt. Det giver en lidt anden holdning til det, når man ser, at det ikke kun er en ting, jeg har tænkt over”, fortæller Sebastian.

Sebastian Vej Rosleff (tv) og Daniel Valbjørn (th)

To sider af samme sag

Problemstillingen omkring hårdt og blødt vand har to sider. På den ene side kan det give gener i form af kalkpletter i forbindelse med rengøring og negativ indvirkning på flowet i vandrør, som de to elevers projekter omhandler. 

Denne problematik har også indvirkning på miljøet, og miljøaspektet indgår derfor indirekte i opgaverne, fortæller Sebastian, der havde fundet kilder der viste, at elkedler i husholdningen har omkring 40-50% mindre levetid, hvis vandet er meget kalkholdigt: 

”Så der er både noget økonomisk for forbrugeren ved at fjerne det her kalk, men også et miljøaspekt i det, fordi jo længere tid din elkedel holder, jo mindre nye grundstoffer skal vi ud og hente for at producerer de her. Så man sparer lidt energi i det lange løb, og det er også fedt, at man gør det.”

Miljøhensynet er også at finde i problemstillingen omkring flowet i vandrørene, uddyber Sebastian ved at fremhæve et eksempel, Grundfos fortalte eleverne om: ”Her kan man jo også komme med de her forskellige vandtryk, som Grundfos snakkede om, for jo mere tryk du skal have på vandet, jo mere energi kræver det for at øge trykket,” fortæller han.


Selvom begge projekter omhandler det hårde vand og de konsekvenser, det fører med sig, så har problemstillingen også en anden side. Der er nemlig også en ulempe forbundet med at fjerne kalket i vores drikkevand, fortæller Sebastian:

”I Danmark har vi heldigvis meget kalk i undergrunden, som også gør, at vi ikke lider af knogleskørhed, fordi kalk er faktisk også godt for os. Så det er også derfor, nogle tager kalktabeletter og drikker meget mælk.”

Nationale problemstillinger med internationalt potentiale

Selvom Daniel fokuserede sit arbejde om kalk i det danske vand, så fremhæver han, at det er en problemstilling, der findes overalt i verdenen. Så selvom han undersøgte problemstillingen lokalt, så er sammenhængen ens over alt.

Det samme gjorde sig gældende for Sebastians opgave, der også har internationale perspektiveringer:

”Hvis man ser ud over Danmarks grænser, så mener jeg, at det er 80% af USA’s vand, der også er hårdt, så det er ikke kun et problem i Danmark, og jeg tror, at der er store aspekter i at løse det her,” fortæller Sebastian og fortsætter:

”Der er jo nogle, der er kommet med metoder, men nu vil jeg så bare se, om jeg kan lave en anden metode at gøre det på. Fordi vi skal altid være lidt nysgerrige. Det er det, der driver os.”

Daniel Valbjørn (tv) og Sebastian Vej Rosleff (th)

Stockholm Junior Water Prize

Studieområdeopgaven eleverne på Mercantec har arbejdet med, er ikke lavet som en del af Stockholm Junior Water Prize. Deres opgaver er blot et godt eksempel på, hvordan en traditionel studieopgave kan være relevant i forbindelse med konkurrencen.

Eleverne kan kvalificere sig til konkurrencen ved at deltage i den danske konkurrence Unge Forskere og herigennem kvalificere sig til Stockholm Junior Water Prize, der er den internationale konkurrence i Stockholm.

Hvis du er interesseret i at høre mere om, hvordan dine gymnasieelever kan arbejde med skole-virksomhedssamarbejde og opgaver, der kan kvalificere sig til konkurrencen, så er du meget velkommen til at kontakte Michael Frellesvig Boss, projektleder i Naturvidenskabernes Hus.

Sebastians problemformulering:

Hvordan kan denne kalk og andre ioner fjernes, så vandet bliver blødere?

  • Hvad er hårdt vand?
  • Hvorfor er hårdt vand problematik?
  • Hvilke øvrige ioner er ansvarlige for effekterne?
  • Hvordan kan jeg fjerne calciumioner (og de andre ioner) fra vandet?

 

Daniels problemformulering:

Hvordan kan det hårde vand ændre flowet i vandet i et rør, og hvilke problemer kan det medføre?

  • Hvilke stoffer er der i hårdt vand?
  • Hvor hårdt er vandet i Danmark?
  • Hvorfor bygger kalk og andre stoffer sig op inde i et rør?
  • Er der noget, der har betydning for, hvor hurtigt der opbygges kalk?
  • Hvordan ændrer en aflejring på flowet i røret?

STOCKHOLM JUNIOR WATER PRIZE - DENMARK ER STØTTET AF:

STOCKHOLM JUNIOR WATER PRIZE - DENMARK ER ET PROJEKTSAMARBEJDE MELLEM: