Scheikunde H7
7.1 Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen
Steenkool bestaat voornamelijk uit koolstof dat meestal verontreinigd is met zwavel.
Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan.
Aardolie bestaat uit veel verschillende stoffen, voornamelijk koolwaterstoffen en
aromatische verbindingen, vaak met zwavelverbindingen.
Fossiele brandstoffen worden vooral gebruikt voor warmteproductie en het opwekken van
elektriciteit. De vebrandingswarmte geeft aan hoeveel warmte er vrijkomt bij de
verbranding van een brandstof, uitgedrukt in kilojoule per kg of kubieke meter.
Aardolieverwerking
Door het grote aantal stoffen in aardolie is het niet mogelijk om het te
scheiden in zuivere stoffen, daarom wordt het gescheiden met fracties.
Dit is een mengsel van stoffen met een kookpunt binnen bepaalde
grenzen.
De aardolie wordt eerst verwarmd en dan in een destillatiekolom
ingegleden, dit proces heet gefractioneerde destillatie.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen met 8 tot
12 aantallen koolstofatomen. Uit de naftafractie worden de meeste
producten gesynthetiseerd. 2 belangrijke stappen in het
bewerkingsproces van nafta zijn kraken en reformen.
Kraken
Kraken is het proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere
moleculen. Dit proces vindt meestal plaats door de fractie te verhitten.
Reformeren
Bij dit proces wordt de nafta onder hoge temperatuur en druk verwerkt dat onvertakte
alkanen en cycloalkanen worden omgezet in onder andere vertakte alkanen en aromaten.
7.2 Biobrandstoffen
Duurzame alternatieven
Biobrandstoffen zijn brandstoffen die worden gemaakt uit biomassa, materiaal van
biologische oorsprong.
Planten zorgen voor fotosynthese, uit koolstofdioxide en water kunnen planten glucose
maken. Dit is een endotherm proces waar de zon als energiebron werkt. De glucose die
ontstaat wordt omgezet in koolstofverbindingen in de plant, zoals zetmeel. Als de biomassa
wordt verbrand, komen koolstof en energie weer vrij.
, De energie gebruiken we en de koolstof komt weer als CO2 vrij, daarmee is de
koolstofkringloop gesloten. Dit is een voorbeeld van een elementenkringloop.
De CO2 die vrijkomt bij de verbranding van biomassa is gelijk aan de CO2 die de plant heeft
opgenomen, het verbanden van biomassa is dus CO2-neutraal.
Eerste generatie biobrandstoffen
Bij de eerste generatie biobrandstoffen worden voor de productie van bio-ethanol
voedselgewassen gebruikt. Met bio-ethanol wordt autobenzine gemengd om autorijden
milieuvriendelijker te maken.
Biodiesel (wordt gemaakt uit koolzaad, eerst wordt olie uit het zaad geperst en gezuiverd.
Het omzetten van gezuiverde olie in biodiesel heet omestering. Hier wordt door toevoeging
van methanol en het gebruik van een katalysator de stoffen omgezet in biodiesel en glycerol.
Een blokschema van het proces:
Omestering reactie:
Generatie 1: biobrandstof wordt gemaakt uit voedselgewassen
Generatie 2: biobrandstof wordt gemaakt uit afval van voedselgewassen (afvalresten,hout,stro)
Generatie 3: biobrandstof wordt niet gemaakt van landbouwafval (algen)
7.3 Duurzame ontwikkelingen
Recycling
Recyclen is afval op een nuttige manier nog een keer gebruiken in het product of
productieproces.
Volgens de Cradle to Cradle-filosofie moet elk grondstof na gebruik weer nuttig gebruikt
worden in een ander product.
Duurzaamheid en groene chemie
Groene chemie is streven naar verduurzaming in de chemische industrie. De uitgangspunten
van groene chemie is te zien in tabel 97F.
Atoomeconomie en rendement
Om het percentage atomen aan te geven dat van de beginstoffen terugkomen in het
eindproduct wordt atoomeconomie gebruikt:
Atoomeconomie = mgewenstproduct/mbeginstoffen x 100 %
(m is molecuulmassa en massa’s beginstoffen apart opschrijven)
7.1 Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen
Steenkool bestaat voornamelijk uit koolstof dat meestal verontreinigd is met zwavel.
Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan.
Aardolie bestaat uit veel verschillende stoffen, voornamelijk koolwaterstoffen en
aromatische verbindingen, vaak met zwavelverbindingen.
Fossiele brandstoffen worden vooral gebruikt voor warmteproductie en het opwekken van
elektriciteit. De vebrandingswarmte geeft aan hoeveel warmte er vrijkomt bij de
verbranding van een brandstof, uitgedrukt in kilojoule per kg of kubieke meter.
Aardolieverwerking
Door het grote aantal stoffen in aardolie is het niet mogelijk om het te
scheiden in zuivere stoffen, daarom wordt het gescheiden met fracties.
Dit is een mengsel van stoffen met een kookpunt binnen bepaalde
grenzen.
De aardolie wordt eerst verwarmd en dan in een destillatiekolom
ingegleden, dit proces heet gefractioneerde destillatie.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen met 8 tot
12 aantallen koolstofatomen. Uit de naftafractie worden de meeste
producten gesynthetiseerd. 2 belangrijke stappen in het
bewerkingsproces van nafta zijn kraken en reformen.
Kraken
Kraken is het proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere
moleculen. Dit proces vindt meestal plaats door de fractie te verhitten.
Reformeren
Bij dit proces wordt de nafta onder hoge temperatuur en druk verwerkt dat onvertakte
alkanen en cycloalkanen worden omgezet in onder andere vertakte alkanen en aromaten.
7.2 Biobrandstoffen
Duurzame alternatieven
Biobrandstoffen zijn brandstoffen die worden gemaakt uit biomassa, materiaal van
biologische oorsprong.
Planten zorgen voor fotosynthese, uit koolstofdioxide en water kunnen planten glucose
maken. Dit is een endotherm proces waar de zon als energiebron werkt. De glucose die
ontstaat wordt omgezet in koolstofverbindingen in de plant, zoals zetmeel. Als de biomassa
wordt verbrand, komen koolstof en energie weer vrij.
, De energie gebruiken we en de koolstof komt weer als CO2 vrij, daarmee is de
koolstofkringloop gesloten. Dit is een voorbeeld van een elementenkringloop.
De CO2 die vrijkomt bij de verbranding van biomassa is gelijk aan de CO2 die de plant heeft
opgenomen, het verbanden van biomassa is dus CO2-neutraal.
Eerste generatie biobrandstoffen
Bij de eerste generatie biobrandstoffen worden voor de productie van bio-ethanol
voedselgewassen gebruikt. Met bio-ethanol wordt autobenzine gemengd om autorijden
milieuvriendelijker te maken.
Biodiesel (wordt gemaakt uit koolzaad, eerst wordt olie uit het zaad geperst en gezuiverd.
Het omzetten van gezuiverde olie in biodiesel heet omestering. Hier wordt door toevoeging
van methanol en het gebruik van een katalysator de stoffen omgezet in biodiesel en glycerol.
Een blokschema van het proces:
Omestering reactie:
Generatie 1: biobrandstof wordt gemaakt uit voedselgewassen
Generatie 2: biobrandstof wordt gemaakt uit afval van voedselgewassen (afvalresten,hout,stro)
Generatie 3: biobrandstof wordt niet gemaakt van landbouwafval (algen)
7.3 Duurzame ontwikkelingen
Recycling
Recyclen is afval op een nuttige manier nog een keer gebruiken in het product of
productieproces.
Volgens de Cradle to Cradle-filosofie moet elk grondstof na gebruik weer nuttig gebruikt
worden in een ander product.
Duurzaamheid en groene chemie
Groene chemie is streven naar verduurzaming in de chemische industrie. De uitgangspunten
van groene chemie is te zien in tabel 97F.
Atoomeconomie en rendement
Om het percentage atomen aan te geven dat van de beginstoffen terugkomen in het
eindproduct wordt atoomeconomie gebruikt:
Atoomeconomie = mgewenstproduct/mbeginstoffen x 100 %
(m is molecuulmassa en massa’s beginstoffen apart opschrijven)
