Midt norsk Realfag og Teknologisenter, Kjemi 2 Et undervisningsopplegg for videregående skole. Utarbeidet av Odd Thraning, Levanger videregående skole. INNLEDNING Undervisningsopplegget er lagt opp slik at det også kan brukes i forbindelse med ekskursjoner til bedriftene og gjelder faget: Kjemi 2 for studiespesialiserende programtilbud. Hensikten med dette undervisningsopplegget er at elever som besøker bedriftene skal være best mulig forberedt før besøket og vite hvilke kompetansemål i fagene som skal nås i denne forbindelse. I tillegg skal bedriftene vite hva elevene skal oppnå ved besøket. Kort om bedriftene. Verdalskalk Selskapet ble stiftet i 1991 og eies av Franzefoss Kalk (55%), Faxe Kalk (35%) og Nordkalk (10%). Bedriften har tre avdelinger, Tromsdalen, Hylla og Ørin (Verdal havn). Forventet omsetning i 2010 er ca 100 mill NOK. Videre eier selskapet Franzefoss Minerals as 55% av Verdalskalk as, 50% av NorFraKalk as og 100% av Franzefoss Miljøkalk as (Hylla). Franzefoss Minerals as er et norsk familieeid selskap som ble stiftet i 1911.
Tromsdalen Ved anlegget i Tromsdalen er det drevet uttak av kalkstein siden 1968, i starten ble det drevet av Reidar Svendsen, men da i en mer beskjeden grad. Årsproduksjonen i 2010 var ca 800 000 tonn og det er planer om ytterligere økning av uttaket da tilgjengelige reserver innenfor eksisterende bruddplan er ca 75 millioner tonn. Det er 27 ansatte ved bedrifeten i Tromsdalen, inklusive sjåfører og lærlinger. I tillegg har Franzefoss Kalk as én ansatt ved avdelingen. Hylla Ved denne avdelingen er det 19 ansatte inklusive 1 lærling. I tillegg har 4 av Franzefoss kalks ansatte sitt daglige virke ved denne avdelingen. Dette anlegget har vært drevet av familien Buch siden 1897 og råstoffet til produksjonen kom tidligere fra eget brudd på Hylla men etter at dette bruddet ble avviklet har råstoffet siden slutten av 1980-årene kommet fra Tromsdalen. Ved denne avdelingen produseres det brent kalk, ca 65 000 tonn årlig. Her er det også et pakkeri for brentkalk i både stor- og småsekk. I forbrenningsovnen (kalsineringsoven) brukes spillolje som brensel.
Verdal havn (Ørin). Ved denne avdelingen er det 3 ansatte og herfra blir det skipet ut ca 400 000 tonn kalkstein årlig. I tillegg blir det produsert 25 000 tonn filler (finmalt kalkstein) årlig ved anlegget. Filleren blir pakket i sekker, 25 kg, 500 kg, 600 kg og 1 000 kg før eksport.
NorFraKalk AS Bedriften er lokalisert til Verdals havneområde og produksjonen her startet i 2007. Forbrenningsovnen er følgelig ny og produksjonskapasiteten er ca 200 000 tonn brent kalk pr. år. Råmaterialet er kalkstein fra Tromsdalen og anlegget er spesialdesignet for produksjon av brentkalk til PCC (Precipitated Calsium Carbonate) for papirindustrien. Kundeområdet for produktet er Nord-Europa. Bakgrunnen for at anlegget er plassert i Verdal er nærheten til en av Nord-Europas viktigste og reneste kalksteinsforekomster. Bedriften er én av 113 kvotepliktige norske bedrifter for CO 2 utslipp. Avgassmålinger blir foretatt av tredje-part og kontrolleres periodisk. Støvnedfallsanalysene blir foretatt av NTNU. Faglig, generelt om kalkstein og brent kalk. Kalkstein Kalkstein har kjemisk formel CaCO 3 og utgjør 15% av jordskorpa. Årsproduksjonen i Norge er ca 6,3 millioner tonn. Kalkstein er dannet som et resultat av inndamping av hav, akkumulering av skjell, korallrev og kalkdyr (foraminiferer). Kalkstein finnes i flere allotrope modifikasjoner som for eksempel marmor og kritt. Marmor er blitt dannet gjennom en omdanning, metamorfose hvor både temperatur og trykk har vært av avgjørende betydning. Kalkstein har en rekke anvendelsesområder innenfor rensing av vann og avløp, justering av ph, røykgassrensing, i metallurgisk industri som flussmiddel og slaggdanner, utgangspunkt for produksjon andre kjemikalier som for eksempel kalsiumkarbid, CaC. Som filler (finmalt kalkstein) brukes kalkstein i papirproduksjon, plastproduksjon og i maling. Filler anvendes også som tilsetningsstoff i asfalt og ikke mist i sementproduksjon. I landbruket brukes kalk til å øke ph. Jord, som er dannet av nedbrytning av grunnfjellet og derved relativt sur, og trenger en høyere ph for å være produktiv. Kalking av elver og innsjøer er helt nødvendig for å opprettholde det biologiske mangfoldet og gi fisken et naturlig og livskraftig næringsgrunnlag. Brent kalk Brent kalk, CaO, produseres i en kalkovn, og den termokjemiske prosessen kan beskrives i følgende kjemiske ligning CaCO 3 (s) + energi = CaO (s) + CO 2 (g) Dette er en reaksjon som krever energi, og kalles derfor en endoterm reaksjon. Entalpiendringen er positiv. Brenning av kalk blir også kalt kalsinering. Dersom CaO reagerer med vann, H 2 O, får vi lesket kalk, eller hydratkalk. CaO (s) + H 2 O (l) = Ca(OH) 2 + varme
Denne reaksjonen produserer varme og kalles derfor en eksoterm reaksjon og entalpiendringen er negativ. Dersom denne hydratkalken igjen får tilført CO 2 (g), vil følgende reaksjon skje: Ca(OH) 2 (l) + CO 2 (g) = CaCO 3 (s) + H 2 O Den kalsiumkarbonaten som her blir dannet kalles PCC og brukes I papirproduksjonen. TIDSPLAN FOR GJENNOMFØRING AV EKSKURSJONEN. Det bør i utgangspunktet settes av en hel skoledag til selve ekskursjonen. Etter at elevene på forhånd har gått gjennom opplegget i én skoletime i klasserommet, anslås følgende tidsplan: 0805 0830: Kjøring til anlegget i Tromsdalen. 0830 1000: Orientering og omvisning 1000 1020: Kjøring til NorFraKalks anlegg på Ørin 1020 1200: Orientering og omvisning på kalkovnen 1200 1245: Lunsjpause på VIP-senteret 1245 1315: Kjøring til Hylla 1315 1415: Orientering og omvisning på Laboratoriet 1415 1440: Kjøring til skolen(e) 1440 1600: Utføring av analyser på skolens kjemilaboratorium
Alternativ tidsplan. Dersom folk fra bedriftene kommer til skolen(e) på forhånd og presenterer bedriftene for elevene i klasserom, 30 45 minutter hver, kan selve ekskursjonen gjennomføres på en halv dag, etter følgende tidsplan: 0805 0830: Kjøring til anlegget i Tromsdalen 0830 0900: Orientering og omvisning 0900 0920: Kjøring til NorFraKalks anlegg på Ørin 0920 1020: Orientering og omvisning på kalkovnen 1020 1100: Kjøring til Hylla 1100 1130: Kjøring tilbake til skolene Prøvene fås her og utføring av analysene tilpasses lokalt på hver enkelt skole.