Kinderlezingen

‘Energie kan veranderingen veroorzaken aan, of in, voorwerpen of personen,’ vertelt ze. Ze vuurt nog meer vragen op de zaal af: Wat voor soorten energie zijn er? Waar hebben we energie voor nodig? De kinderen steken steeds enthousiast hun hand op en roepen dingen als: ‘Zonne-energie!’  ‘Windenergie!’ ‘Kernenergie!’ en ‘Energie is nodig om machines te laten bewegen!’

8 miljoen batterijen per dag

Op het podium staat een tafel vol attributen: een zonnepaneel, een lampje, een Newtonpendel, citroenen waar stroomdraadjes uit steken en een AA penlite batterij. Tromp pakt die batterij op en vertelt dat er vier van dat soort batterijtjes nodig zijn om een boterham te roosteren. ‘Dat is best veel hè?’ Ook vertelt ze dat mensen zo’n 2.000 tot 2.500 calorieën per dag nodig hebben om te kunnen functioneren. ‘Dat komt neer op zo’n 55 penlite batterijen per dag.’ En: ‘Om 100 kilometer met een auto te rijden zijn 3.200 batterijen nodig, en om een huishouden draaiende te houden heb je 8 miljoen batterijen nodig. Per dag.’

 Energieverbruik

Wanneer energie gebruikt wordt, verdwijnt het niet, maar het wordt doorgegeven of omgezet naar een andere vorm. Dit fenomeen laat Tromp zien aan de hand van ballonnen. Vijf kinderen mogen het podium op komen en krijgen een ballon die ze tegen hun kleding aan moeten wrijven. ‘Flink wrijven!’ roept ze, terwijl de kinderen gniffelen. ‘Hang de ballonnen nu maar op de muur,’ zegt Tromp. En ja, de ballonnen blijven aan de muur plakken, omdat ze statisch geladen zijn. ‘De wrijvingsenergie is omgezet naar statische energie.’

Nog een voorbeeld om aan te tonen hoe energie kan worden doorgegeven. De scheikundige wijst een jongen in het publiek aan. ‘Weet jij wat een dynamo is,’ vraagt ze. Nee, dat weet hij niet. Tromp en de ouders in de zaal moeten lachen. ‘Tegenwoordig hebben fietsen geen dynamo’s meer voor de verlichting, maar gebruiken we led-lampjes die op batterijen gaan,’ zegt Tromp. Ze demonstreert de werking van de dynamo op het voorwiel van een oude herenfiets die op het podium staat. ‘Bewegingsenergie van het wiel wordt omgezet in elektriciteit, en dat wordt weer omgezet in licht en warmte. Want dynamo’s worden erg warm als ze worden gebruikt.’

Hitte

Tromp laat een plaatje zien van een fabriek. ‘Chemische fabrieken gebruiken veel energie,’ vertelt ze. ‘Wanneer er warmte nodig is in fabrieken, noemen we dat endotherm. Wanneer fabrieken juist warmte produceren, noemen we dat exotherm.’ Om het verschil tussen endotherm en exotherm te demonstreren heeft ze nog twee proefjes voorbereid.

Iedereen krijgt een handwarmer. Een rood plastic hartje, gevuld met een vloeistof en een metalen plaatje. Wanneer de kinderen het plaatje heen en weer buigen, kan er een chemische reactie ontstaan waardoor de vloeistof opeens hard en warm wordt. Het lukt lang niet meteen, al doen de kinderen erg hun best. ‘Au!’ roept iemand. ‘Oooh die is heet,’ roept een ander. Bij hen is het wel gelukt. ‘Dit is een exotherme reactie; er komt warmte vrij,’ zegt Tromp.

Daarna demonstreert ze een endotherme reactie. Ze pakt een bakje ijs met water en hangt er een thermometer in. Nul graden wijst die aan. Vervolgens doet ze er keukenzout bij en gaat schudden. De kinderen krijgen ook een bakje met ijs en water, en een kuipje zout. Ze schudden allemaal als een bezetene. ‘Hoe koud zal het ijswater nu zijn,’ vraagt Tromp na een tijdje. ‘Heel koud!’ roept iemand.

Inderdaad. De thermometer wijst nu 17 graden onder nul aan. Maar het zout is opgelost en het ijs in het bakje is verdwenen. ‘Hoe dat komt?’ vraagt Tromp. ‘Als je zout oplost in water heb je energie nodig, en die energie wordt gehaald uit het ijs. Het ijs-water mengsel wordt daardoor veel kouder.’

Terug naar de chemische fabrieken waar dit soort reacties plaatsvinden. Tromp vertelt dat fabrieken die warmte produceren vroeger de warmte gewoon de lucht in lieten vliegen. ‘Chemische fabrieken zijn inmiddels veel energiezuiniger geworden. Tegenwoordig staan vaak meerdere fabrieken samen op een terrein. Een fabriek die warmte over heeft kan die doorgeven aan een fabriek die juist warmte nodig heeft.’

Duurzame energiebronnen

‘Wat zijn fossiele brandstoffen,’ vraagt Tromp aan de groep kinderen. ‘Olie enzo,’ zegt een jongen. ‘Inderdaad: olie, aardgas en steenkool,’ vervolgt Tromp. Ze legt uit dat die brandstoffen gemaakt zijn uit planten die miljoenen jaren geleden zijn gestorven. ‘We zijn erg afhankelijk van fossiele brandstoffen. Alles is er van gemaakt in onze maatschappij: diesel, plastic, kleding, tafels. Er is alleen een groot probleem mee: bij de verbranding komt koolstofdioxide vrij en daardoor ontstaat het broeikaseffect.’

Ze legt uit dat wetenschappers hard zoeken naar alternatieven. Weten de kinderen voorbeelden van alternatieve energiebronnen? “Poepgas!” schreeuwt een meisje. Tromp beaamt dat er inderdaad een proef gaande is om gas te maken uit toiletpapier. Maar eigenlijk doelt ze op zonne, wind- of waterenergie.

‘Zonne-energie is duurzaam, omdat het geen koolstofdioxide produceert.’ Ze vertelt dat de zon negenduizend keer zoveel energie levert als we op aarde nodig hebben. Dus waarom gebruiken we die zonne-energie dan niet? ‘Als we alle zonne-energie gebruiken, zou het helemaal donker worden,’ roept een meisje bezorgd. Tromp verzekert haar dat we niet naar de zon toegaan en hem helemaal opmaken, maar dat we alleen het zonlicht gebruiken dat op aarde terecht komt.

Energieopslag

Maar er is een probleem met zonne-energie. ‘Mensen hebben vooral ’s ochtends en ’s avonds energie nodig. En de zon schijnt overdag. Vraag en aanbod komen dus niet overeen,’ legt Tromp uit. ‘We moeten manieren vinden om energie op te slaan.’ Dat kan door het maken van batterijen. Ze laat een plaatje zien van een Tesla-batterij voor energieopslag in een huis, die even groot is als zijzelf. ‘Het nadeel aan batterijen is dat het moeilijk is heel veel energie op te slaan in een klein volume. Bovendien zijn ze zijn gemaakt van materialen die zeldzaam zijn op aarde. En een ander nadeel is dat batterijen bij veel gebruik steeds minder energie op kunnen slaan - deactiveren noemen we dat - en soms ook kunnen exploderen.’ Ze benadrukt wel dat het exploderen eigenlijk alleen gebeurd bij verkeerd gebruik van batterijen, beschadigde batterijen of te hoge temperaturen.

Een jongen beaamt dat: ‘Op vakantie zat ik eens in de auto te gamen op mijn iPad, en toen kreeg ik een melding dat de iPad oververhit raakte.’ ‘Ja, naar zo’n waarschuwing kun je maar beter luisteren,’ zegt Tromp. ‘Kijk eens naar dit filmpje van een lithiumbatterij die ontploft.’ Op de beamer vertoont ze een batterij die boller en boller wordt. De kinderen houden hun handen voor de mond, zo spannend vinden ze het. Dan begint de batterij te roken en op het laatst explodeert hij. Gelach en gejoel in de zaal. ‘Dit wil je niet hebben in een vliegtuig,’ zegt Tromp droog.

Uitdaging voor wetenschappers

De scheikundige benadrukt dat het vinden van schone energie heel belangrijk is voor het nageslacht van de kinderen in de zaal. ‘Voor jullie en voor jullie kinderen en kleinkinderen, is het belangrijk dat we schone energie kunnen maken en dat we duurzame materialen vinden om energie in op te slaan.’ Ze vervolgt: ‘Langzaam een batterij opladen als je auto ’s nachts thuis staat is prima, maar heel veel energie in een hele korte tijd overdragen is heel moeilijk.’ Ook kijken de onderzoekers naar andere manieren om energie op te slaan, zoals bijvoorbeeld in chemicaliën (dus in moleculen), door directe conversie van zonlicht in chemicaliën, zoals in planten ook gedaan wordt, of het maken van moleculen door middel van elektriciteit.  ‘Dus er zijn nog vele grote uitdagingen voor ons onderzoekers,’ zegt Tromp.

 Ter afsluiting stelt Moniek Tromp de zaal nog een laatste vraag: ‘Raakt energie ooit op?‘Neeee!’ roepen de kinderen. Iedereen springt op en stuitert vol energie NEMO in.