Eksamensoppgaver materialer/grønn kjemi – Kjemi 2

Stor oppgavesamling med 40+ oppgaver fra hele kapittelet. Hver oppgave har detaljert løsning. Bruk samlingen til å forberede deg på den skriftlige eksamenen i Kjemi 2.

DEL A: Grønn kjemi og prinsippene

Oppgave A1 — De tolv prinsippene

Forklar hva grønn kjemi handler om, og nevn fem av de tolv prinsippene.

Løsningsforslag

Grønn kjemi handler om å designe kjemiske prosesser og produkter slik at de bruker og lager minst mulig farlige stoffer. Målet er å redusere negativ påvirkning på helse og miljø. Grønn kjemi er ikke en egen gren av kjemien — det er et tankesett som kan brukes i alle sammenhenger der kjemi inngår.

Fem av de tolv prinsippene:

1. Mindre avfall — forhindre avfall fremfor å rense det opp
2. Atomeffektivitet — flest mulig atomer fra reaktantene skal havne i ønsket produkt
3. Mindre farlige reaksjoner — bruk og produser så lite farlige stoffer som mulig
4. Energieffektivitet — velg minst energikrevende fremgangsmåte
5. Fornybare råmaterialer — foretrekk fornybare kilder fremfor petroleum
6. Katalysator — bruk katalysator i stedet for støkiometriske reagenser

Oppgave A2 — E-faktor

I en reaksjon brukes 250 kg reaktanter og 50 kg løsemiddel. Det dannes 90 kg av ønsket produkt. Beregn E-faktoren.

Løsningsforslag

E-faktor = (m(reaktanter) + m(løsemidler) − m(produkt)) / m(produkt)

E-faktor = (250 + 50 − 90) / 90 = 210 / 90 = 2,33

Det dannes 2,33 kg avfall for hvert kg ønsket produkt.

Oppgave A3 — Atomeffektivitet

Beregn atomeffektiviteten for reaksjonen:

2 Al₂O₃ + 3 C → 4 Al + 3 CO₂

Mₘ(Al) = 27,0; Mₘ(O) = 16,0; Mₘ(C) = 12,0.

Løsningsforslag

Mₘ(Al₂O₃) = 2×27,0 + 3×16,0 = 54,0 + 48,0 = 102,0 g/mol

Mₘ(reaktanter) = 2×102,0 + 3×12,0 = 204,0 + 36,0 = 240,0 g/mol

Mₘ(ønsket produkt) = 4×27,0 = 108,0 g/mol

Atomeffektivitet = 108,0 / 240,0 × 100 % = 45 %

Mer enn halvparten av massen blir til CO₂-avfall.

Oppgave A4 — Bioakkumulering

Forklar hva bioakkumulering er, og gi to eksempler på stoffer som bioakkumulerer.

Løsningsforslag

Bioakkumulering er prosessen der et stoff samles opp i en organisme raskere enn det skilles ut. Når organismen spises av en annen organisme, går stoffet videre i næringskjeden — og konsentrasjonen øker oppover. Toppen av næringskjeden får da høyest dose.

Eksempler:

• DDT — et insektmiddel som ble forbudt i de fleste land etter at det ble oppdaget at det akkumulerte i fugler og førte til at eggeskallene ble for tynne
• Kvikksølv (Hg) — slipper ut fra industri og kullkraftverk, akkumulerer i fisk (særlig store rovfisker som tunfisk)
• PCB — brukt i transformatorer, finnes fortsatt i miljøet selv om det ble forbudt
• Mikroplast — relativt nytt, konsekvensene er foreløpig ukjente

Oppgave A5 — Sammenligning av to syntese-metoder

To metoder for å lage stoff X gir følgende resultat per 100 kg X:

Metode A	Metode B
Reaktanter	350 kg	180 kg
Løsemiddel	80 kg	30 kg
Energi	400 kJ/kg	280 kJ/kg
Bruker katalysator?	Nei	Ja

a) Beregn E-faktor for begge metoder. b) Hvilken metode er mer i tråd med prinsippene for grønn kjemi? Begrunn.

Løsningsforslag

a)

Metode A: E-faktor = (350 + 80 − 100) / 100 = 330 / 100 = 3,3

Metode B: E-faktor = (180 + 30 − 100) / 100 = 110 / 100 = 1,1

b) Metode B er mer i tråd med grønn kjemi:

• Lavere E-faktor (mindre avfall) — i tråd med prinsipp 1
• Mindre løsemiddel — i tråd med prinsipp 5
• Mindre energi — i tråd med prinsipp 6
• Bruker katalysator — i tråd med prinsipp 9

Mengden reaktanter er nesten halvert, og avfallsmengden er redusert med 67 %.

DEL B: Livsløpet til materialer

Oppgave B1 — Livsløpsanalyse

Forklar hva som menes med livsløpet til et materiale, og hvilke faser et typisk livsløp består av.

Løsningsforslag

Livsløpet beskriver alle stadiene et materiale går gjennom — fra det utvinnes som råmateriale til det blir til avfall. Det er viktig fordi miljøpåvirkningen kan være stor i hver fase, ikke bare under bruk.

De fire hovedfasene:

1. Utvinning av råmaterialer — fra naturen (gruvedrift, oljeboring, osv.)
2. Produksjon — kjemiske prosesser som omdanner råmaterialer til ferdig materiale
3. Bruk — selve bruksperioden, kan vare fra dager til mange år
4. Avfallshåndtering — gjenbruk, gjenvinning, energigjenvinning eller deponering

For å vurdere om et materiale er bærekraftig, må vi se på alle fire faser samlet — ikke bare én av dem.

Oppgave B2 — Avfallspyramiden

Tegn avfallspyramiden og forklar hvorfor materialgjenvinning er bedre enn energigjenvinning.

Løsningsforslag

Avfallspyramiden (fra best til dårligst):

1. Avfallsreduksjon (lag mindre avfall fra starten av)
2. Gjenbruk (bruk samme gjenstand om igjen)
3. Materialgjenvinning (lag nye produkter av brukt materiale)
4. Energigjenvinning (forbrenning med varmeutnytting)
5. Deponering (legg på fylling)

Hvorfor er materialgjenvinning bedre enn energigjenvinning?

Ved materialgjenvinning beholder vi materialet og kan bruke det til å lage nye produkter. Vi sparer:

• Råmaterialer — vi trenger ikke å utvinne nye
• Produksjonsenergi — den nye produksjonen er enklere
• Miljøpåvirkning fra utvinning — mindre gruvedrift, oljeboring osv.

Ved energigjenvinning ødelegges materialet permanent. Vi får ut noe varmeenergi (mest brukes til oppvarming), men:

• Mye energi går tapt i prosessen
• Det dannes CO₂ og andre gasser
• Materialet kan ikke brukes igjen
• Råmaterialer må fortsatt utvinnes for nye produkter

Oppgave B3 — Konstruksjons- vs funksjonelle materialer

Hva er forskjellen på konstruksjonsmaterialer og funksjonelle materialer? Klassifiser hver av disse: stål i en bro, halvleder i en solcelle, betong i en husvegg, magnet i en høyttaler.

Løsningsforslag

Konstruksjonsmaterialer brukes til å konstruere fysiske strukturer. Vi velger dem for deres mekaniske egenskaper (styrke, hardhet, formbarhet).

Funksjonelle materialer har en bestemt funksjon takket være sine optiske, magnetiske eller elektriske egenskaper.

Klassifisering:

Materiale	Klassifisering
Stål i en bro	Konstruksjonsmateriale — gir mekanisk styrke
Halvleder i en solcelle	Funksjonelt materiale — elektrisk egenskap
Betong i en husvegg	Konstruksjonsmateriale — bærer vekt
Magnet i en høyttaler	Funksjonelt materiale — magnetisk egenskap

Mange moderne materialer er begge deler — for eksempel ledende plast som både er strukturerende og elektrisk leder.

DEL C: Metaller

Oppgave C1 — Fremstilling av jern

Forklar hvordan jern fremstilles i en masovn, og skriv reaksjonsligningene.

Løsningsforslag

I en masovn fremstilles jern fra jernmalm (typisk hematitt, Fe₂O₃) ved hjelp av karbon (koks) som reduksjonsmiddel.

Trinn 1: Karbonet i koksen brenner med oksygenet i den varme luften som blåses inn fra bunnen:

2 C(s) + O₂(g) → 2 CO(g)

Denne reaksjonen er sterkt eksoterm og varmer opp ovnen.

Trinn 2: Karbonmonoksid stiger oppover og reduserer jernoksidet ved høy temperatur:

Fe₂O₃(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(l) + 3 CO₂(g)

Dette er en redoksreaksjon:

• Karbon i CO oksideres fra +II til +IV (i CO₂)
• Jern i Fe₂O₃ reduseres fra +III til 0

Det smeltede jernet samles i bunnen av ovnen og tappes ut. Dette råjernet inneholder ca. 4 % karbon og er for sprøtt til å smis. For å lage stål blåses oksygengass gjennom det smeltede råjernet, som brenner bort overflødig karbon.

Oppgave C2 — Hvorfor er stål sterkere enn rent jern?

Forklar hvorfor stål, som er en legering av jern og karbon, er sterkere enn rent jern.

Løsningsforslag

I rent jern ligger jernatomene i et regelmessig metallgitter. Når jernet utsettes for kraft, kan lagene av jernatomer gli over hverandre. Det gjør rent jern relativt mykt og lett å forme.

I stål er det blandet inn karbonatomer (0,002–2 %). Karbonatomene er små og plasserer seg i hulrommene mellom jernatomene i metallgitteret. Dette har to effekter:

1. Karbonatomene låser jernatomene på plass og hindrer at lagene glir over hverandre
2. Det blir vanskeligere for dislokasjoner (defekter i krystallen) å bevege seg

Resultatet: stål er hardere og sterkere enn rent jern. Jo mer karbon, desto hardere — men også mer sprøtt.

Oppgave C3 — Fremstilling av aluminium

Forklar hvorfor aluminium må fremstilles ved smelteelektrolyse, og hvorfor man bruker kryolitt.

Løsningsforslag

Hvorfor smelteelektrolyse og ikke vannelektrolyse?

Aluminium har svært lavt standard reduksjonspotensial: E°(Al³⁺/Al) = −1,66 V. Dette er lavere enn reduksjonspotensialet til vann (E°(H₂O/H₂) = −0,83 V).

Hvis vi prøvde å redusere Al³⁺ i vannløsning, ville vi i stedet få redusert vann til hydrogengass — vi ville ikke fått aluminium. Derfor må prosessen foregå i smelte uten vann.

Hvorfor kryolitt?

Aluminiumoksid alene har et smeltepunkt på 2050 °C — alt for høyt og energikrevende. Trikset er å løse Al₂O₃ i smeltet kryolitt (Na₃AlF₆), som har smeltepunkt 1000 °C.

Stoff	Smeltepunkt
Aluminiumoksid alene	2050 °C
Kryolitt alene	1000 °C
10 % Al₂O₃ i kryolitt	960 °C

Ved å bruke kryolitt-blanding kan elektrolysen skje ved en mye lavere temperatur — store energibesparelser og lavere kostnader.

Oppgave C4 — Reaksjoner i elektrolysen av aluminium

Skriv reaksjonene ved katoden, ved anoden, og den balanserte totalligningen for elektrolysen av aluminiumoksid.

Løsningsforslag

I smelten dissosierer aluminiumoksid:

Al₂O₃ → 2 Al³⁺ + 3 O²⁻

Ved katoden (negativ, reduksjon):

Al³⁺ + 3 e⁻ → Al(l)

Ved anoden (positiv, oksidasjon):

2 O²⁻ → O₂(g) + 4 e⁻

For å balansere elektronene må reduksjonen multipliseres med 4 og oksidasjonen med 3:

4 Al³⁺ + 6 O²⁻ → 4 Al + 3 O₂

Eller skrevet med Al₂O₃:

2 Al₂O₃(l) → 4 Al(l) + 3 O₂(g)

Oksygenet som dannes, reagerer med karbon-anoden og brennes til CO₂:

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)

Balansert totalligning for hele prosessen:

2 Al₂O₃(l) + 3 C(s) → 4 Al(l) + 3 CO₂(g)

Karbon-anoden brukes opp og må erstattes regelmessig.

Oppgave C5 — Faraday's lov

Hvor stor total ladning trengs for å fremstille 1 tonn aluminium ved elektrolyse? (Mₘ(Al) = 27,0 g/mol; Faradays konstant = 96 485 C/mol)

Løsningsforslag

Steg 1: Beregn mol aluminium

n(Al) = m / Mₘ = 1 000 000 g / 27,0 g/mol = 37 037 mol

Steg 2: Hvert Al³⁺ trenger 3 elektroner for å bli redusert (Al³⁺ + 3 e⁻ → Al)

n(e⁻) = 3 × n(Al) = 3 × 37 037 mol = 111 111 mol

Steg 3: Total ladning

Q = n(e⁻) × F = 111 111 mol × 96 485 C/mol ≈ 1,07 × 10¹⁰ C

Eller i amperetimer: Q = 1,07 × 10¹⁰ C / 3600 s/h ≈ 2,98 × 10⁶ Ah

Dette er bare den ladningen som faktisk reduserer aluminium. I praksis trenger vi mer fordi vi også må holde elektrolysen oppvarmet og kompensere for tap.

Oppgave C6 — Gjenvinning av aluminium

Forklar hvorfor aluminium er så godt egnet for gjenvinning, og hvor mye energi vi sparer ved gjenvinning.

Løsningsforslag

Aluminium er et av de beste metallene for gjenvinning fordi:

1. Energibesparelse: Det krever bare 5 % av energien som trengs for primærproduksjon. Når vi smelter om aluminium, slipper vi:

   • Utvinningen av bauksitt
   • Bayer-prosessen for å lage Al₂O₃
   • Mesteparten av elektrolysearbeidet

2. Kvalitet bevares: Aluminium kan gjenvinnes mange ganger uten at kvaliteten forringes. Dette er i motsetning til plast og papir, der kvaliteten forringes for hver gang.

3. Reduserer gruvedrift: Bauksitt er ikke-fornybart, og utvinningen forårsaker store inngrep i naturen. Gjenvinning reduserer behovet for ny gruvedrift.

4. Klimaeffekt: Mindre energi → mindre CO₂-utslipp.

I dag er ca. 75 % av all aluminium som noen gang er produsert, fortsatt i bruk. I Norge gjenvinner vi over 90 % av aluminiumsbokser via pant-systemet.

Oppgave C7 — Sjeldne jordarter og bærekraft

Hva er sjeldne jordarter, og hvilke utfordringer er knyttet til utvinning av dem?

Løsningsforslag

Sjeldne jordarter er en gruppe på 17 metalliske grunnstoffer: scandium, yttrium, og de 15 lantanoidene (atomnr. 57–71). De omtales gjerne med forkortelsen REE (rare earth elements).

Bruksområder:

• Sterke magneter (i vindturbiner og elbil-motorer)
• Katalysatorer i oljeindustri
• Skjermer og lasere
• Halvledere og batterier

Utfordringer ved utvinning:

1. Lav konsentrasjon: Tross navnet finnes det relativt mye av dem i jordskorpen, men de er svært spredt. Det krever store gruver for å få ut små mengder.

2. Mye gruveavfall: For hvert tonn sjeldne jordarter dannes ca. 2000 tonn gruveavfall.

3. Radioaktivitet: De sjeldne jordartene finnes ofte sammen med uran og thorium, som er radioaktive. Gruveavfallet inneholder derfor radioaktivt materiale.

4. Farlige kjemikalier: Utvinningen krever sterke syrer og baser som kan lekke til omgivelsene.

5. Geopolitikk: Kina står for ca. 60 % av verdensproduksjonen, noe som gir forsyningssårbarhet.

6. Støv-forurensning: Finknust stein blåser bort fra gruvene og inneholder radioaktive stoffer som kan skade mennesker og miljø.

Disse utfordringene gjør at det er viktig å utvikle effektive resirkuleringsmetoder for sjeldne jordarter, særlig fra elektronikk-avfall.

DEL D: Plast og polymerisering

Oppgave D1 — Polymer, monomer, repeterende enhet

Forklar begrepene polymer, monomer og repeterende enhet. Bruk polypropen som eksempel.

Løsningsforslag

• Monomer: en liten organisk forbindelse som kan reagere og bindes sammen i kjeder. For polypropen er monomeren propen (CH₂=CH–CH₃).

• Polymer: et stort molekyl bygd opp av mange monomerer i lange kjeder. Polypropen er polymeren som dannes når mange propen-molekyler polymeriseres.

• Repeterende enhet: atomgruppen som stadig gjentas i polymerkjeden. For polypropen er den repeterende enheten –CH₂–CH(CH₃)– (annerledes skrevet: –[CH₂CH(CH₃)]ₙ–).

I polymerkjeden: –CH₂–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–...

Det er en metylgruppe (–CH₃) på annethvert C-atom.

Oppgave D2 — Termoplast vs herdeplast

Hva er forskjellen på en termoplast og en herdeplast på molekylnivå? Hvorfor kan termoplaster resirkuleres mens herdeplaster ikke kan?

Løsningsforslag

Termoplast:

• Polymerkjedene holdes sammen av svake bindinger (dipolbindinger, eventuelt hydrogenbindinger)
• Ved oppvarming brytes disse svake bindingene → kjedene kan gli i forhold til hverandre → plasten mykner
• Etter avkjøling dannes bindingene på nytt → plasten hardner igjen
• Kan derfor formes om og om igjen

Herdeplast:

• Polymerkjedene er forbundet med kovalente tverrbindinger (sterke bindinger)
• Ved oppvarming brytes ikke tverrbindingene — det krever for mye energi
• Plasten mykner ikke, og hvis man varmer for mye, ødelegges den (forkulles eller smelter på en irreversibel måte)
• Kan ikke formes på nytt → vanskelig å resirkulere

Konsekvens for resirkulering:

For å resirkulere en plast, må man kunne smelte den om og forme den til nytt produkt. Dette fungerer for termoplaster men ikke for herdeplaster. Herdeplaster kan kun:

• Knuses og brukes som fyllstoff
• Energigjenvinnes (forbrennes)
• Deponeres

Oppgave D3 — Krystallinitet

Forklar hva krystallinitet er, og hvorfor PE-LD og PE-HD har så ulike egenskaper selv om de er samme polymer.

Løsningsforslag

Krystallinitet er andelen av polymerkjedene som er ordnet i et regelmessig mønster og pakket tett sammen.

Krystallinsk plast	Amorf plast
Kjedene er ordnet og tette	Kjedene er uordnet
Hard og stiv	Mykere og mer fleksibel
Hvit, ugjennomsiktig	Gjennomsiktig
Høyere smeltepunkt	Lavere mykningstemperatur

PE-LD (lav tetthet polyeten):

• Lages ved høytrykksprosess (1000 atm) med fritt radikal-initiator
• Frie radikaler kan «hoppe» og lage mange sidekjeder
• Sidekjedene hindrer at hovedkjedene pakker seg tett
• Resultat: lav krystallinitet, gjennomsiktig, mykt
• Brukes til bæreposer, plastfilm, søppelsekker

PE-HD (høy tetthet polyeten):

• Lages ved lavtrykksprosess (3 atm) med katalysator (Ziegler-Natta)
• Katalysatoren styrer reaksjonen presist → få sidekjeder
• Polymerkjedene kan pakke seg tett og ordnet
• Resultat: høy krystallinitet, hvitt, hardt
• Brukes til såpeflasker, oljetanker, harde beholdere

Forskjellen er altså i strukturen på molekylnivå — selv om begge er polymerer av eten.

Oppgave D4 — Addisjon vs kondensasjon

Forklar forskjellen på addisjons- og kondensasjonspolymerisering. Gi ett eksempel på hver type.

Løsningsforslag

Addisjonspolymerisering:

• Monomerene har en dobbeltbinding (alkene)
• Den ene bindingen i dobbeltbindingen åpnes
• Enhetene knyttes sammen med kovalente enkeltbindinger
• Ingen biprodukt dannes — alle atomer havner i polymeren
• Atomeffektivitet: 100 %

Eksempel: polyeten fra eten (CH₂=CH₂)

n CH₂=CH₂ → [-CH₂-CH₂-]ₙ

Kondensasjonspolymerisering:

• Monomerene har to funksjonelle grupper (én i hver ende)
• Funksjonelle grupper reagerer
• Et lite molekyl spaltes av — vanligvis vann (H₂O)
• Atomeffektivitet: mindre enn 100 %

Eksempel: PET fra etylenglykol + tereftalsyre

HO–CH₂–CH₂–OH + HOOC–C₆H₄–COOH

→ HO–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–COOH + H₂O

Reaksjonen fortsetter til en lang kjede med mange esterbindinger.

Addisjon	Kondensasjon
Type monomer	Alken	Med to funksjonelle grupper
Biprodukt	Nei	Ja (oftest H₂O)
Atomeffektivitet	100 %	< 100 %
Eksempler	PE, PP, PVC, PS	PET, PLA, nylon

Oppgave D5 — Strukturformel for repeterende enhet

Tegn den repeterende enheten i: a) Polyvinylklorid (PVC) — fra monomeren vinylklorid (CH₂=CHCl) b) Polystyren (PS) — fra monomeren styren (CH₂=CHC₆H₅)

Løsningsforslag

a) PVC:

Monomeren CH₂=CHCl polymeriseres ved at dobbeltbindingen åpnes.

Repeterende enhet: –CH₂–CHCl–

I polymeren: –CH₂–CHCl–CH₂–CHCl–CH₂–CHCl–...

Et kloratom henger på annethvert C-atom.

b) PS:

Monomeren CH₂=CHC₆H₅ polymeriseres på samme måte.

Repeterende enhet: –CH₂–CH(C₆H₅)–

der C₆H₅ er en fenylgruppe (benzen-ring uten ett H).

I polymeren: –CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–CH(C₆H₅)–...

En fenylgruppe henger på annethvert C-atom.

Oppgave D6 — PET — kondensasjon

Tegn reaksjonsligningen for dannelsen av PET fra etan-1,2-diol (HOCH₂CH₂OH) og benzen-1,4-dikarboksylsyre (HOOC–C₆H₄–COOH).

Løsningsforslag

I kondensasjonen reagerer en –OH fra dialkoholen med en –COOH fra dikarboksylsyren. En esterbinding (–CO–O–) dannes, og et vannmolekyl spaltes av.

Ett trinn: HO–CH₂–CH₂–OH + HOOC–C₆H₄–COOH

→ HO–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–COOH + H₂O

Dette molekylet kan nå reagere med en ny dialkohol på den ene siden, og en ny dikarboksylsyre på den andre. Reaksjonen fortsetter til vi har en lang polymer.

Den repeterende enheten i PET:

–O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO–

Brukes i brusflasker (gjennomsiktig, holdbar) og fleeceklær.

Oppgave D7 — Polyamider og nylon

a) Hva er en amidbinding? b) Tegn den repeterende enheten i nylon-6,6. c) Hva er forskjellen mellom nylon-6,6 og nylon-6,10?

Løsningsforslag

a) En amidbinding er en kovalent binding med strukturen –CO–NH–. Den dannes mellom en karboksylsyre (–COOH) og et amin (–NH₂) i en kondensasjonsreaksjon der vann spaltes av:

R–COOH + H₂N–R' → R–CO–NH–R' + H₂O

(Dette er samme binding som peptidbindingen i proteiner.)

b) Nylon-6,6 lages fra heksan-1,6-disyre og heksan-1,6-diamin.

Repeterende enhet: –NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–

eller med en mer detaljert notasjon: –[(NH)–(CH₂)₆–(NH)–(CO)–(CH₂)₄–(CO)]–

c) Tallene refererer til antall C-atomer i hver av de to monomerene:

Antall C i diamin	Antall C i disyre
Nylon-6,6	6 (heksan-1,6-diamin)	6 (heksan-1,6-disyre)
Nylon-6,10	6 (heksan-1,6-diamin)	10 (dekan-1,10-disyre)

Lengre kjeder mellom funksjonelle grupper gir mykere og mer fleksibel polymer.

Oppgave D8 — PLA og bionedbrytbarhet

Forklar hva polymelkesyre (PLA) er, hvorfor den er bionedbrytbar, og hvorfor den regnes som et grønnere alternativ til vanlig plast.

Løsningsforslag

PLA (polymelkesyre) er en polyester laget av melkesyre (2-hydroksypropansyre, CH₃CH(OH)COOH). Melkesyremolekylet har både en –OH og en –COOH, så den kan polymeriseres direkte ved at en –OH fra én molekyl reagerer med –COOH fra en annen.

Hvorfor er den bionedbrytbar?

PLA inneholder esterbindinger som mikroorganismer (bakterier) kan hydrolysere. I egnet miljø (fuktighet, temperatur, mikrober) brytes PLA ned til CO₂ og vann i løpet av måneder, ikke hundreder av år. I industriell kompost kan PLA brytes ned på ca. 90 dager.

Hvorfor er den grønnere?

1. Fornybart råmateriale: Melkesyren lages ved gjæring av sukker, som kan komme fra mais, sukkerrør eller sukkerroer. Dette er fornybart, til forskjell fra olje som er ikke-fornybart. Samsvarer med prinsipp 7: fornybare råmaterialer.

2. Bionedbrytbar: Brytes ned i naturen og bidrar derfor mye mindre til plast-forurensning. Samsvarer med prinsipp 10: nedbrytbare kjemikalier.

3. Reduserer karbon-fotavtrykk: Plantene som dyrkes for å lage PLA, fanger CO₂ fra atmosfæren. Når PLA-en til slutt brytes ned, slippes CO₂-en ut igjen — netto klimavirkning er nær null.

Bruksområder: Drikkekopper, teposer, bionedbrytbare plastposer, og forskning på medisinske implantater og bleier.

Utfordringer: Smelter ved relativt lav temperatur (60 °C), kan ikke brukes til varme drikker uten spesialvarianter. Krever industriell kompost for rask nedbrytning.

DEL E: Plastavfall og miljø

Oppgave E1 — Mikroplast og nanoplast

Forklar hva mikroplast og nanoplast er, og hvorfor de er problematiske for miljøet.

Løsningsforslag

Mikroplast = plastpartikler mindre enn 5 mmNanoplast = plastpartikler mindre enn 0,001 mm (1 µm)

Hvordan dannes de?

Plast som havner i naturen, brytes ikke kjemisk ned, men splittes opp i stadig mindre biter ved fysisk slitasje (UV-stråling, bølger, vind). Etter måneder eller år blir partikkelstørrelsen så liten at de ikke kan plukkes opp.

Hvorfor problematisk?

1. Spises av dyr: Plastpartikler er funnet i fordøyelsessystemet til de fleste marine arter. De kan blokke fordøyelsen eller frigjøre giftige tilsetningsstoffer.

2. Kommer inn i næringskjeden: Når småfisk spiser plankton med mikroplast, og storfisk spiser småfisk, samles plast oppover.

3. Trenger inn i celler og blod: Nanoplast er liten nok til å passere biologiske barrierer. I 2022 fant nederlandske forskere plastpartikler i blodet hos 75 % av forsøkspersonene.

4. Tilsetningsstoffer lekker ut: Myknere (ftalater), fargestoffer, og UV-stabilisatorer kan diffundere ut av plasten.

5. Vanskelig å fjerne: Når plasten først er blitt mikro- eller nanoplast, kan den ikke filtreres ut igjen.

6. Ukjente langtidskonsekvenser: Vi vet ennå ikke hvilke helse- eller miljøeffekter plast i blod har på lang sikt.

Oppgave E2 — Hvorfor er deponering problematisk?

Forklar hvorfor deponering regnes som den minst bærekraftige formen for avfallshåndtering.

Løsningsforslag

Deponering (legging på fylling) er nederst i avfallspyramiden. Det er minst bærekraftig av flere grunner:

1. Ingen ressursutnytting: Verken materialet eller energien i avfallet utnyttes. Vi mister både råmaterialer og energiinnholdet.

2. Lekking til omgivelsene: Deponier er ofte åpne mot omgivelsene. Tilsetningsstoffer (myknere, fargestoffer), mikroplast og nanoplast kan lekke ut til jord, grunnvann og luft.

3. Klimagasser: Organisk avfall i deponier brytes ned anaerobt og produserer metan (CH₄), en kraftig klimagass (28 ganger sterkere enn CO₂).

4. Arealbruk: Deponier opptar store områder som kan ha hatt andre formål (jordbruk, natur).

5. Lange tidshorisonter: Plast bruker hundrevis av år å bli brutt ned. Deponiet er en permanent forurensning.

6. Ekstra utvinning: Når vi deponerer i stedet for å resirkulere, må vi utvinne nye råmaterialer for å lage nye produkter — med all den miljøpåvirkningen det medfører.

Statistikk: Anslått at mer enn 50 % av all plast som er produsert har endt på land-deponier eller i havet. I Norge sendes ca. 5 % av plasten til deponering.

Oppgave E3 — Drøft tiltak: Bionedbrytbar plast som erstatning

Drøft fordelene og ulempene ved å erstatte vanlig polyeten med bionedbrytbar PLA-plast i matemballasje.

Løsningsforslag

Fordeler: