DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Frage der Woche

Frage der Woche

Zu Wasser: Unterwegs mit dem Schiff

Schiff
Bildquelle: DECHEMA e.V., C. Rinck

Eine Kreuzfahrt – wer träumt nicht davon? Tage- und wochenlang auf dem Meer unterwegs, in den Häfen der schönsten Städte ferner Länder anlegen… Den Duft der großen weiten Welt atmen! Leider haben diese Schiffe auch ihre Schattenseiten. Zum Beispiel, wenn der Duft der großen weiten Welt vor allem nach verbranntem Dieselöl riecht. Pro Jahr werden etwa eine Milliarde Tonnen Kohlendioxid (CO2) durch die Schifffahrt ausgestoßen. Das sind drei Prozent der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen. Ein Ozeanriese stößt viele Schadstoffe aus. Wenn man die gleiche Strecke von Autos auf der Straße zurücklegen lassen würde, könnte man 5 Millionen Autos diese Strecke fahren lassen! Ihr seht schon ein bisschen, worauf das hinausläuft: Jeder möchte gerne etwas für das Weltklima tun. Aber seid ihr auch wirklich bereit, dafür auf Urlaubsreisen mit Schiff oder Flugzeug zu verzichten?

Frage (Klassenstufen 7-11)

Energie für Kreuzfahrtschiffe

Es kommt hinzu, dass die Schiffe noch mit Kraftstoffen unterwegs sind, die ziemlich viel Dreck in die Umwelt pusten.

Welche dieser Kraftstoffe werden nicht für Schiffe verwendet? Wähle die beiden richtigen Antworten aus:

Schweröl
Superbenzin
Marinedieselöl
Binnendiesel
Kerosin

Lösung:

Superbenzin und Kerosin werden in der Schifffahrt nicht verwendet.

Zusatzfrage (Klassenstufen 8-11)

Natürlich sind Schiffe nicht nur dazu da, um Urlauber über die Meere zu schippern. Sie sind unerlässlich für den Warentransport quer durch die Welt. Große Seeschiffe können beachtlich viel Ladung transportieren. Wie viel das ist, sieht man, wenn zum Beispiel ein Schiff einmal seine Ladung verliert und dann die Inhalte von „nur“ 250 Containern irgendwo – etwa in den Niederlanden – angeschwemmt werden. 2013 bis 2014 waren die Schiffe der Triple E-Linie der Mærsk-Gruppe mit 399,0 m die längsten Frachtschiffe der Welt.

Die Schiffe haben einen Tiefgang von etwa 16 m (erste Generation: 15,5 m, zweite Generation: 16,5 m). Wie hoch ist das etwa im Vergleich?

So hoch wie:

ein Haus mit 3 Stockwerken
die Höhe einer Boulderwand
der Kölner Dom

Lösung:

Richtig ist das Haus mit 3 Stockwerken. Boulderwände sind deutlich niedriger. Für Boulderwände gibt es verschiedene Grenzwerte, die aber im Bereich von drei bis 5 Metern liegen.
Der Kölner Dom ist mit 157 Metern dann doch noch einmal deutlich höher.

Wenn man nachschlägt, wie viele Container mit einem Schiff dieser Linie transportiert werden können, erhält man die Information, dass das etwa 19.000 TEU sind (erste Generation: 18.270, zweite Generation: 19.630).
TEU ist eine für uns ungewöhnliche Einheit – sie steht für Twenty Foot Equivalent Unit, zu deutsch etwas einfacher: Standardcontainer. „Twenty foot“ ist die Länge einer Containers. Was auch nicht wirklich stimmt, denn es sind in Wirklichkeit nur 19 Fuß 10 ½ Zoll. Die Breite der Container beträgt 8 Fuß, die Höhe 8 Fuß und 6 Zoll.

Wie groß ist das Volumen in Kubikmetern, das ein Schiff der Triple E-Linie mit 19.000 Containern aufnehmen kann? (Wir lassen dabei unberücksichtigt, dass die Container auch noch Wände haben und ein bisschen Abstand, so dass nicht wirklich das ganze Volumen für die Ladung zur Verfügung steht).

Lösung:

1 TEU ist 6,058 m lang, 2,438 m breit und 2,591 m hoch. (s. auch Wikipedia oder Einheitenrechner aus den vorgegebenen Größen)
Volumen einer TEU: 38,268 m3
Volumen von 19.000 TEU: 727.082,99 m3
Ganz schön viel, oder? Zum Vergleich: für den Kölner Dom hat man ein Volumen von 407.000 m3 berechnet. Der passt also lässig auf das Schiff.

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Ballastwasser – Nutzen und potentielle Gefahren

Jedes größere Schiff, Kreuzfahrt- sowie Frachtschiff hat neben seiner Fracht auch immer sogenanntes Ballastwasser in seinem Schiffsrumpf.

Was ist Ballastwasser und welchen Nutzen hat es für das Schiff?

Lösung:

Ballastwasser wird von Seeschiffen aufgenommen, um während Fahrten ohne Ladung (Ballastfahrt) oder mit nur wenig Ladung eine ausreichende Stabilität des Schiffes zu gewährleisten. Das Wasser wird in entsprechenden Ballasttanks aufgenommen.

Schema der Ballastwassernutzung:

Ballastwasser
Bildquelle: DECHEMA

Welche biologischen Umweltgefahren gehen von Ballastwasser aus?

Lösung:

Einschleppung und Verbreitung nicht-einheimischer Arten

Damit eben das (hoffentlich eure vorherige Antwort) nicht passiert, gibt es Verfahren, mit denen das Ballastwasser behandelt werden kann, um die Grenzwerte einzuhalten. Es gibt verschiedene mechanische, physikalische und chemische Methoden zur Behandlung des Ballastwassers.

Ordne den aufgezählten Verfahren zu, ob es sich hier um chemische, mechanische oder physikalische Methoden handelt:

a) Filtern, Fliehkraftabscheider, Umkehrosmose

Chemische Methoden
Mechanische Methoden
Physikalische Methoden

Lösung:

Hierbei handelt es sich um mechanische Methoden.

b) Thermische Behandlung, UV-Bestrahlung, Ultraschallanwendung

Chemische Methoden
Mechanische Methoden
Physikalische Methoden

Lösung:

Dies sind physikalische Methoden.

c) Elektrolyse, Behandlung mit Ozon, Chlor oder Bioziden

Chemische Methoden
Mechanische Methoden
Physikalische Methoden

Lösung:

Dies sind chemische Methoden.

Zusatzfrage (Klassenstufen 10-11)

Green Shipping – alternative Antriebstechniken für Frachtschiffe

Auf dem folgenden Bild ist ein Frachtschiff mit einem Hybridantrieb dargestellt.

E-Ship
Bildquelle: Wikipedia

Der alternative Antrieb dieses Hybrid-Schiffes geschieht durch 4 sogenannte Flettner-Rotoren. Das sind die Zylinder, die man im Bild auf dem Schiff sieht.

Wie wird der Effekt genannt, der in diesem Antriebssystem genutzt wird?

Lösung:

Magnus-Effekt

In der folgenden Grafik ist mit lila ein schematisches Schiff dargestellt, der grüne Kreis stellt den Antrieb (ein rotierender Zylinder) und die Linien stellen den Wind dar.

Richtung
Bildquelle: DECHEMA, L. König

In welche Richtung fährt das Schiff?

oben
unten
rechts
links

Lösung:

Nach unten
Richtung
Bildquelle: DECHEMA, L. König

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