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Classe concernée : 21 élèves du niveau 6ème

Fréquence du club scientifique : à la pause méridienne, deux fois par semaine

Responsable du projet : Mme Kennie RAMAYE

Projet 2017 : la valorisation de la canne à sucre à La Réunion

Problématique :

« Pourquoi et en quoi la canne à sucre est-elle une matière première qui offre des possibilités multiples à la société réunionnaise ? »

Collège Alexandre Monnet 106, rue des Vanilliers

97 470 Saint Benoît Tél : 02 62 90 92 91 Fax : 0262 21 40 84

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Sommaire I/Partenariat:………………………………………………………………………………………………………………...3II/Contextesocietal:………………………………………………………………………………………………………4III/Demarcheexperimentale:…………………………………………………………………………………………5IV/Reponsealaproblematique:……………………………………………………………………………………..9V/Objectifsatteints:……………………………………………………………………………………………………….10VI/Calendrier:……………………………………………………………………………………………………..…………11VII/Membresduclubscientifique:…………………………………………………………………………………..12VIII/Annexes:………………………………………………………………………………………………………………13

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I/Partenariat

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II/Contextesocietal

LecollegeAlexandreMonnetsesituedans leshautsdeSaintBenoıt (Bourbier lesHauts). Ilaccueilleenviron600eleves.Cesdernierstraversentchaquejourdeschampsdecanneasucrepourvenirjusqu’aucollege.Envoyantcespaysages,ilssesontposemaintesfoislaquestion«aquoipeutbienservirtoutecetteplantation?Suiteaceconstat,nousemettonsnospremiereshypotheses:lacanneasucresertafabriquerdusucreoudurhum.Nousnousdemandonss’ilestpossibledefabriquerautrechoseapartirdelacanneasucre?Unenouvelleproblematiques’impose:quelleestlavalorisationdelacanneasucre?Denouvellesrecherchessontfaitesensalleinformatique.Nousproposonsd’autreshypotheses;lacanneasucreserta:-fabriquerdupapier-confectionnerdesemballages-fabriquerdubiocarburant-realiserunkayamb-produiredel'electricite.Annexe1Dans un premier temps, individuellement, nous choisissons deux hypotheses a devoirapprofondir.NousfaisonsdesrecherchesparlebiaisdeInternet,dansleslivresoulesrevuesscientifiquesmaisaussiaupresdenotreentourage(familles,entreprises,amis,...)UneeleveproposememeunepetitevideodesavisitealadistilleriedeSavanna.Chacun presente son travail a ses camarades. Nous diversifions nos recherches en nousappuyantsurdesschemas,desmaquettesencarton,desaffiches,destextes,desvideos…Annexe2A l’issue de nos presentations, nous constatons qu’avec la canne a sucre, il est possible defabriquerdenombreusesetdifferenteschosesutilesetutiliseesdanslaviecourante.Nousnousrendonscomptealorsquelacanneasucredetientuneplacetres importantesurnotreıle.ApresunechangeavecMmeRamaye,nousreformulonslaproblematique:«Pourquoietenquoilacanneasucreest-elleunematierepremierequioffredes

possibilitesmultiplesalasocietereunionnaise?»Pourrepondreacetteproblematique,nousconstituonsdesgroupesetetudionsdiverssujetstelsque:-lesucre;objectif:obtenirdescristaux-l’electricite;objectif:fabriquerdel’energieelectrique-lerhum;objectif:obtenirdurhum-lebiocarburant:fabriqueretutiliserdubiocarburantpourfaireroulerunevoiture.-lepapieretleplastique:obtenirdupapier-lekayamb:fabriqueruninstrumentdemusiquelocal

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III/DemarcheexperimentaleLacanneasucreestunematierepremiereutiliseedanslafabricationdenouveauxproduitsinsoupçonnables jusqu’a present; nous devons donc faire des choix afin de les mettre enevidenceexperimentalement.Plusieursatelierssontmisenplace.Danschaqueateliernoussommesenviron3a4eleves.Parailleurs,memesinousavons travaille surunatelierenparticulier,nousparticiponsauxautresateliers.Touslesmembresduclubsontaucourantdecequisepassedansl’atelierduvoisin.Nousavonsainsiunevued’ensembledelavalorisationdelacanneasucre.Atelier1:constitutiondelaplanteLa canne a sucre est une plante de la famille desbotaniques des graminees. C’est une plantetropicale. Elle a besoin a la fois de chaleur etd’humiditepourpousser.Lacanneasucreestreplanteetousles12ans.Lacampagnesucrieres’etenddejuilletadecembre,soitenviron6moisdel’annee.Lacanneasucrepeutetrecoupeemanuellementoual’aided’unecoupeuse.Atelier2:utilisationdelabagassepourproduiredel’energieelectrique.Apartirdesrecherches,nousapprenonsqu’ilfautfairetourneruneturbinepourproduiredel’electricite.Celanousa faitpenser a la lampevenduedans lesmagasinsdesportou il fauttournerunepetitemanivellepouravoirdelalumiere.NotreprofesseurdeSPCnousarapporte,enclasse,cegenrede lampequ’onaprisplaisir ademonterpourvoirdequoielleetaitfaite.Al’interieur,nousavonsdecouvertunenroulementdefildecuivreappelebobineetunepieceappeleealternateur.ApartirdumaterielquisetrouvedanslasalledeSPC,nousavonsrealiselecircuit«dynamo»-LEDetavonsinsereunappareildemesureappelevoltmetre.Cederniernouspermetdesavoirqu’ilyaducourantquicirculedanslecircuit,d’autantplusquelaLEDs’estmiseabriller. Annexe3NousavonsrecherchesurinternetcommentfabriqueruneturbineenassemblantdeuxCDetdescuilleresenplastiquepournotre1ermodele,etpour le2emodele,unerondelledeboistroueeousontplanteesdescuilleresenplastique.Avecl’aidedenotreprofesseurdetechno,nousavonsassemblelaturbineavecl’alternateuretlesLED.Grace a la mesure de la tension aux bornes de l’alternateur, nous avons modifie quelquesparametrespourameliorerledispositif.

Modele Tension(V)1 1,92 2,23 3,8

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Annexe4Noussavonsqu’enbrulantdelabagasse,nousallonsobtenirdelavapeurpourfairetournercetteturbine.Alorscommentlafairetourner?Camillepenseaunepompeaairdansunpremiertemps mais ce n’est pas suffisamment puissant. Mathis pense a l’eau, mais on pourrait leconfondre avec le systeme hydraulique. Alexandre pense a une cocotte-minute maismalheureusementlacocottenepeutpasseplacersurunbecelectrique.Allan,lui,proposeuncompresseuraair.Nousoptonsfinalementpourunseche-cheveux.

Atelier3:utilisationdujusdecannepourfabriquerdusucre.Ilfautd’abordbroyerlacanne,maisenlefaisant,nousn’avonspassuffisammentdejusdecanneappeleaussivesouetobtenonsbeaucoupdedechets.Sohannproposedemettrelacannedansunextracteurdejus.Apres quelques recherches sur l’extracteur, aucunmembredu clubnepossede d’extracteurassezpuissantpouravoirdujus.HeureusementquePaulineserappelledecemarchandquivenddujuspresdelaBalanceaStAndre.Eneffet,nouspouvonsrecupererdujusdirectementapartirdelacanne,graceaubroyeurdumarchand.Annexe5Hypothese:laisserevaporerl’eaudujusObservation:aucunresultatHypothese:fairechaufferdujusdecanneObservation:atroplechauffer,obtentionducaramelHypothese:prendredujusplusconcentreExperience:ajouterdusucreaujusdecanneetchaufferavantquelecaramelneseformeObservation:resultatnonconcluant:obtentiond’ungeltrescollantHypothese:utiliserdujusplusconcentreensucre,commelesiroplacuite,vendudansunedistillerie.Experience:fairechaufferObservation:aucunresultatHypothese:refroidirenmettantaurefrigerateurObservation:riendeconcluant

Hydraulique48%

Bagasse33%

Photovoltaïque17%

Biogaz,éolien…

PRODUCTIOND’ENERGIES ÉLECTRIQUESRENOUVELABLES - 2015

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Jusqu’apresent,nousavonsessayed’obtenirdescristauxdesucre,sanssucces.Noussavonsquedansleprocedereel,lesiropestmisdansunecentrifugeuse.Ilestpossiblequecelanefonctionnepasfautedecentrifugeuse.Nouscontinuonsnosrecherches.Enparallele,Ayhannaproposedemesurerletauxdesucre.Elleseprocureunrefractometreaupresdesonpereagriculteuretexpliqueal’equipecommentmesurerlateneurensucredansunechantillon.Lesucrepossedeunemoleculeappeleelesaccharose.Annexe6Nousavonsmesurelateneurensucredeplusieursjusdecanneplusoumoinsdilue:

Atelier4:obtenirdurhum,del’alcool.Hypothese:fermenterlejusdecannepuisdistillerNous mettons du jus de canne dans une bouteille. Nous y ajoutons un cube de levure deboulanger.Nous plaçons un ballon de baudruche au-dessus du goulot de la bouteille pour que ce soithermetique.Nousagitonslabouteille.Observation:Auboutdeplusieursminutes,leballonsemetagonfler.Celaprouvequ’ilyaeuformationd’ungaz.Annexe7Hypothese:dansuntubeaessais,nousajoutonsquelquesmillilitresd’eaudechauxetnousplaçonsau-dessusdutube,leballongonfle.Observation: nous constatonsque l’eaude chaux se trouble.Nous endeduisonsque le gazformelorsdelafermentation,estdudioxydedecarbone.Interpretation:lorsdelafermentationdujusdecanne,lesucre(lamoleculedesaccharose)s’estdegradepourformerunenouvellemoleculeledioxydedecarbone.Nouslaissonsfairelafermentationpendantunesemaine.

02468

10121416

0 20 40 60 80 100

Tene

urensucre(%

)

Mélangeseau+jusdecanne(%dejusdecanne)

Variationdelateneurensucre pourdifférentessolutionsdejusdecanne

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Questionnement:commentprouverqu’ils’agitbiendel’alcool?Hypothese:utiliserunethylotest.Nousnesommespasconvaincusduresultatenmettantl’ethylotestau-dessusdelabouteille.Ilestpossiblequelavapeurd’alcooln’arrivepasamonterjusqu’al’ethylotest.Nousdecidonsdemettrel’ethylotestdirectementdanslejusdecannefermente.Observation:l’ethylotest,decouleurorange,devientvert.Nouspensonsquelafermentationnousabiendonnedel’alcoolmaisqu’avectouslesresidusal’interieur,letestn’estpasconvaincanta100%.Hypothese:decanter,filtrerpuisdistillerlemelangeNousfiltronslemelangedecante.Lefiltratestmisdansunballonetestpretaetredistille.Nousrealisonslemontagedeladistillation.Questionnement:notrerobinetn’etantpasadapteautuyau,nousfaisonsunappelaupresdel’equipepouravoirunepompeaaquarium.HeureusementqueAyhannaenaunealamaison.Nousmesuronslatemperaturedel’ethanoltoutelesminutesetobtenonslegraphiquesuivant:Lorsdeladistillation,nousfaisonsbienattentionquelatemperaturenedepassepasles80°pouretresursderecupererdel’alcool.Recherche:laliqueurdeFehling,lechromatedepotassiumetlepermanganatedepotassiumpermettentd’identifierl’alcool.Lechromatedepotassiumestinterditaucollege.Nousn’avonspasdeliqueurdeFehling.Lepermanganatedepotassiums’acheteenpharmacie.NotreprofesseurdeSPCsecharged’enacheteretdelediluerpourl’utiliserdansdebonnesconditions.Danslesdistilleries,lesvendeursparlentsouventderhumagricoleetderhumtraditionnel.Lorsqu’onfabriquedurhumapartirdujusdecanne(levesou),onobtientdurhumagricole.Nousavonsvouluessayerd’obteniregalementdurhumtraditionnel.Experience:fermenteretdistillerlesiroplacuite.Dansunedistillerie,cesiroplacuitedonnedelamelasse.Nousrealisonsunedistillation:Lespremieresvapeursrefroidiesetrecupereessontmisesdansunflacon.Onl’appelledistillat.Annexe8

Temps(s)

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200

Tempé

rature(°C)

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Nousmettonsquelquesmillilitresdedistillatdansun1ertubeaessais;dansuntubevoisin,quelquesgouttesderhumblancetdansun3etube,del’eau.Cesdernierssontdestubestemoins.Nousplaçonsquelquesgouttesdepermanganatedepotassiumdanschaquetubeaessais.Observation:nousconstatonsquedansletubequicontientdurhumblancetceluiquicontientdudistillat,lepermanganatedecouleurvioletteestdevenuroseclairpuismarron.Nousvenonsdeprouver,qu’apresfermentationetdistillation,nousavonsobtenonsdurhumcontenantdel’alcool.Annexe9D’apresnosrecherches,cetalcoolpourraitetredistilleplusieursfoispourqu’ilsoitdeplusenplusconcentreetobtenirdel’ethanol.Ainsionobtientdel’alcoolapartird’unvegetal:onparlealorsdebioethanol.ALaReunion,nosvehiculespourraientpeut-etrefonctionneravecdubiocarburantsoitavec85%d’ethanol+25%gazole.Lacanneàsucre,utiliséepourproduiredesbiocarburantspeutdoncêtrecultivéeetrécoltée,faisantd'elleuneressourcerenouvelable.Lebiocarburantestunealternativeplusdurablequelescombustiblesfossilestraditionnels.Hypothese:A partir de l’ethanol, nous aurions pu par deshydratation obtenir de l’ethylene puis lepolymeriserpourobtenirdupolyethylene.Lepolyethyleneestenvoyeenmetropolepourenfairedelamatiereplastique.D’ailleurs,lessacspoubellepoursalledebainssontconstituesde90%decanneasucreetsont100%recyclable.Malheureusement,nousn’avionspaseusuffisammentdetempsetdemoyenspourexploitercettehypothese.Atelier5:miseenplacedespanneauxetdel’expositionRealisation du panneau d’affichage: des etiquettes, du compte-rendu, de samise en valeur(banderole au nom du college, canne artificielle, affiche avec les logos du partenariat), lafabricationdukayambetd’unecharrette(moyendetransportdelacanneautrefois).Lekayambestfabriqueapartirdelatigedelafleurdecanne.Sesroseauxenformedetubesontassemblesetrangeslesunsacotedesautrespuisattachesal’aided’uneficelle.Al’interieur,ilyaplusieurscompartimentsdanslesquelssontplaceesdesgrainesdeconflore.Cequidonneradusonlorsqu’onvalesecouer.Lacharrettesymboliselemoyendetransportdansl’histoirereunionnaise.Eneffetelleservaita transporter la canne a sucre jusqu’a l’usine, mais aussi a transporter les marchandises.Aujourd’hui,onutilisedestracteursetdescachalots.

Transports EmissiondeC02/kmVéhiculethermique,diesel,hybride Environ100g

Véhiculebiocarburant 85gVéhiculeélectrique 20g

Tramway 13g

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Noussouhaitonsmontrerl’evolutiondesmoyensdetransportsaufildutempsetpromouvoirlamobilitédurableaLaReunion.Lacharrettetireeparunoudeuxbœufs–Lavoitureaubiocarburant-LavoitureelectriqueLe

transportencommunelectrique(tramway)

passe avenir

IV/ReponsealaproblematiqueL’industriede lacanne a sucreest l’unedesprincipalesactivites economiquesde l’IledeLaReunion.Laplantationsetrouvesur24000hadeterre.Environ3600producteurs livrent environ2millionsde tonnesde canne a sucre auxdeuxusines:-lasucreriedeBoisRougeaStAndre-lasucrerieduGolaStLouisCesdeuxusinessontsouslaresponsabilited’unegrosseentrepriseTEREOS.Lafilierecanneasucrerepresente50%del’exportationreunionnaiseetoffre12000emplois.Lacanneasucrepermetnonseulementdeproduiredusucre(100000tonnes/an)maisaussidel’energieelectriqueapartirdesabagasse(600000tonnes).Les residus tels que l’ecume sert d’engrais; un derive comme la melasse est utilisee pourproduiredurhum.NotrevisiteaeRcanenousaconvaincussurtouteslesvalorisationsdelacanneasucre.Cetteentreprisetravaillesurlesdifferentesvarietesdecanneasucreetrechercheegalementlesplus-valuesdelacanne«planteentiere».DenouvellesrecherchesdeeRcanemenentadesdebouchesinnovants.Les possibilites sont multiples: bioethanol, bioplastique, papier d’emballage, cire, biogaz,cendres,medicaments…Annexe10

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V/ObjectifsatteintsduprojetLesthemesabordes La matiere – L’energie – Le vivant – Les materiaux – Les objets

techniquesLescompetences

travailleesPratiquerdesdémarchesscientifiquesettechnologiques.Concevoir,créer,réaliser.S'approprierdesoutilsetdesméthodes.Pratiquerdeslangages.Mobiliserdesoutilsnumériques.Adopteruncomportementéthiqueetresponsable.

Lescapacitesvisees Decrirelesetatsdelamatiere.Identifierlesconstituantsd’unmelange.Mettre en œuvre un protocole de separation de constituants d’unmelange.Realiserdestransformationsdelamatiere.Identifierlessourcesetformesd’energie.Reconnaıtre les situations ou l’energie est stockee, transformee etutilisee.Identifier et caracteriser lesmodifications subies par un organismevivantaucoursdesavie.Relierlesbesoinsdesplantesvertes.Repererlesevolutionsd’unobjet.Decrirelefonctionnementd’unobjettechnique.Identifierlesprincipalesfamillesdemateriaux.Concevoiretproduireunepartied’unobjettechniquepourtraduireunesolutiontechnologiquerepondantaunbesoin.S’organisersurl’espacenumeriquedetravail.Ecrire,lire,comprendreetparler.

Lesconnaissances Ladiversitedelamatiere.L’etatphysiqued’unechantillondematiere.Lamatiereresultatd’unmelangededifferentsconstituants.Lesdifferentesformesd’energie.La fabrication et le fonctionnement d’un objet technique quinecessitentdel’energie.Exemplesdesourcesd’energie.Lanotiond’energierenouvelable.Modificationdu fonctionnementd’uneplanteau coursdu tempsenlienavecsareproduction.Stadesdedeveloppement.L’evolutiontechnologiqueetdesbesoins.Representationdufonctionnementd’unobjettechnique.Lesfamillesdemateriaux.Laschematisation.Lamodelisation.

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VI/Calendrier

Periode ObjetNovembre Rechercheduprojetentenantcompteducontextesocietal.Novembre-decembre Laproblematique.

Lespremiereshypotheses.Lespremieresrecherches.Lespremiersexposespourtouteslesclassesde6eme.

Decembre Lechoixdeshypothesesatraiter.Lesrecherchesplusapprofondies.Laconstitutiondesgroupesdetravail.Larealisationducompte-rendu.

Fevrier-Mars Lademarcheexperimentale.Leshypothesesavalider.Lesexperiencesarealiser.Lavalidationoul’invalidationdeshypotheses.Lemontageduclipvideo.Lavisited’uneentrepriseeRcane.Redactiondelareponsealaproblematique.

Prevision:finmars–debutavril

Finalisationdesaffichesaexposer.Preparationdelalistedematerielanepasoublier.Repartitiondesroles.Finalisationdel’exposeoral.

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VII/Membresduclubscientifique

Elevesparticipantsmajoritairementdesfilles

AdamHannaAnamoutouSohannBarretBenjaminBegueLanaBertilleJulieBillaudAllan

ChanLeongMathisFontaineAndreaGlaudelBlancheHoarauAlissa

IlamouchaPaulineKaulyssingAyhanna

KleitzEmmaMorelEmma

PanambalomKalyaniPailloteEstelle

RamsamyPounoussamyLolaRobertMioulineThaoThionCecileTurpinCamilleVidotAlexandre

Enseignants

contribuantalareussitedeceprojetMathildeLegros(enseignanteenSPC)

LaurentVidot(enseignantenTechnologie)JohanaOrboin(enseignanteenmathematiques)JimmyMorby(enseignantenArtsplastiques)

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VIII/ Annexes Annexe 1 : réflexion sur la problématique

Annexe 2 : recherches et exposés

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Annexe 3 : le circuit électrique avec un alternateur

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Annexe 4 : fabrication de la turbine

Annexe 5 : extraction du jus de canne

Annexe 6 : mesure de la teneur en sucre

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Annexe 7 : identification du gaz après fermentation

Annexe 8 : techniques de séparation

Annexe 9 : identification de l’alcool

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Annexe 10 : visite de l’entreprise eRcane

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CollegeLasalleAlexandreMonnet,

Le22mars2017

Directeur du site M. B. CHASSAING

Porteur du projet Mme K. RAMAYE