Fossiele brandstoffen
Steenkool
Steenkool ontstaat wanneer lagen plantaardig materiaal bedekt raken door zand en klei, dit zorgt
voor druk, temperatuurtoename en thermolyse treedt op.
Veen/turf: eerste stadium wanneer het bruikbaar is als brandstof. De energie-inhoud is laag.
Bruinkool: ontstaan na hogere druk en temperatuur. Uiteindelijk ontstaat steenkool, wat zich dieper
in de bodem bevindt (tot 1km).
Aardgas
Aardgas is goedkoper, makkelijker te transporteren en relatief schoner (4x H-atoom, 1x C-atoom,
minder CO2) t.o.v. steenkool.
Het is een bijproduct van de vorming van aardolie of steenkool en bestaat vooral uit methaan, verder
kan ethaan, CO2 en stikstof er ook in zitten.
Meestal zit het in een gasreservoir van poreus zandsteen. Aardgaswinning kan voor aardschokken
zorgen, omdat het zandsteen instort door druk afname.
In de VS word schaliegas gewonnen uit schaliegesteente, om winbare aardgas hoeveelheid te
vergroten. Eerst worden horizontale boringen gedaan, dan fracking: vloeistofinjectie zorgt dat
scheurtjes ontstaan waardoor ingesloten gas vrijkomt. De vloeistof kan drinkwater vervuilen.
Synthesegas
Synthesegas (CO + H2): belangrijk tussenproduct in de chemische industrie, bijv productie van
kunstmest. Aardgas wordt gebruikt als grondstof voor synthesegas, het reageert met watergas en
een mengsel van CO en H ontstaat. C H 4+ H 2 O=CO +3 H 2
Aardolie
Aardolie is gemaakt van organische resten van de oceaanbodem die door hoge druk en temperatuur
in kleine koolwaterstoffen uit elkaar vallen, hierdoor ontstaat een vloeibaar mengsel van
koolwaterstoffen (+ zwavel-, stik- en zuurstof). (zelfde principe als steenkool maar in water, dus
+H2O) Het gaat omhoog naar een laag ondoordringbaar gesteente door de druk.
Voordelen: het is door pijpleidingen te vervoeren, energie-inhoud groot genoeg om over lange
afstand te vervoeren.
Olieraffinage
Benzine, diesel, kerosine en plastics worden uit aardolie gemaakt, maar dit is een ingewikkeld
mengsel van koolwaterstoffen. Het word eerst verdeeld in fracties (groepen mengsels van
koolwaterstoffen) met een gefractioneerde destillatie:
1. Ruwe olie verhit tot ongeveer 360 ℃ en in de destillatie kolom geleid
2. Koolwaterstoffen met kookpunt boven 360 ℃ verbranden niet en stromen naar onder
schotels van destillatiekolom
a. Fractie: Residu asfalt
3. Koolwaterstoffen die wel in gasfase zijn stijgen op en verdelen zich (op basis van kookpunt) in
fracties over de destillatiekolom.
a. Koolwaterstoffen met laagste kookpunt bovenin kolom
Kraken
, Naftafractie van lange koolstofketens moet eerst gekraakt worden. Kraken is een ontledingsreactie -
> alkanen in de naftafractie worden afgebroken tot kleinere
alkanen en alkenen. Ontstane propeen en etheen zijn goede
grondstoffen voor kunststoffen.
Thermisch kraken = aardolie fractie wordt zonder zuurstof tot
hoge temp verhit (goedkoop + slecht controleerbaar). Als je hier
een katalysator toevoegt (katalytisch kraken), kan het bij een
lagere temp (beter controleerbaar -> zoveel mogelijk gewenste
eindproducten kunnen ontstaan)
Reformen
Om de naftafractie nog beter te kunnen gebruiken als autobrandstof, wordt het met katalysatoren
via reformen omgezet in meer vertakte koolwaterstoffen en aromatische verbindingen (kunnen ook
worden gebruikt als grondstof voor verf, medicijnen en kunststoffen).
Methanol = CH4O methaan-ol CH4, 1 H = OH CH + OH = CH4O
Duurzame brandstoffen
Luchtverontreiniging:
Zure regen: zwaveldioxide + stikstofdioxide dat met water + zuurstof
reageert tot een zuur (zoals zwavelzuur en salpeter zuur.
Ontzwaveling van rookgassen vermindert de zwaveldioxide sterk.
Smog: smoke + fog. Veroorzaakt door de schadelijke emissie (uitstoot) van stikstofoxiden +
andere uitlaatgassen (koolwaterstoffen en roet- en rookdeeltjes).
Bevat schadelijke: koolstofmono-oxide, ozon, stikstofoxide, zwaveloxide en:
o Fijnstof: kleine stof- en roetdeeltje. In de winter kan smog ontstaan die vooral fijnstof en
zwaveldioxide bevat.
Verminderd door verbeterd de zuiveringstechnieken (ontzwaveling van benzine,
katalysatoren in de uitlaat) en aardgas als brandstof.
Broeikasgassen
De relatief stabiele temperatuur op aarde word veroorzaakt door het broeikas effect: ingestraalde
warmte word deels weerkaatst door de atmosfeer, hier zitten broeikasgassen:
H2O: levert een aanzienlijke bijdrage aan het broeikas effect, maar varieert sterk in concentratie
(afhankelijk van punt meting).
CH4 en CO2: Verdelen gemakkelijk over de atmosfeer (kunnen makkelijker gemeten worden). De
concentraties zijn afgelopen jaren sterk gestegen, dat veroorzaakt het versterkte broeikaseffect:
o Leidt tot verdere temp stijging (leidt tot klimaat verschuiving) op aarde
o Verhoging van de zeespiegel: landijs smelt en komt in de zee + water zet uit als het
warm word.
Bijvoorbeeld moerasgebied permafrost ontdooid ook, het broeikas effect van methaan wat hier is
opgesloten is 23x sterker dan CO2. Als het vrijkomt zal het het broeikaseffect nog meer versterken.
Ook rundveestapel zorgt voor meer methaan uitstoot.
De koolstofkringloop
Steenkool
Steenkool ontstaat wanneer lagen plantaardig materiaal bedekt raken door zand en klei, dit zorgt
voor druk, temperatuurtoename en thermolyse treedt op.
Veen/turf: eerste stadium wanneer het bruikbaar is als brandstof. De energie-inhoud is laag.
Bruinkool: ontstaan na hogere druk en temperatuur. Uiteindelijk ontstaat steenkool, wat zich dieper
in de bodem bevindt (tot 1km).
Aardgas
Aardgas is goedkoper, makkelijker te transporteren en relatief schoner (4x H-atoom, 1x C-atoom,
minder CO2) t.o.v. steenkool.
Het is een bijproduct van de vorming van aardolie of steenkool en bestaat vooral uit methaan, verder
kan ethaan, CO2 en stikstof er ook in zitten.
Meestal zit het in een gasreservoir van poreus zandsteen. Aardgaswinning kan voor aardschokken
zorgen, omdat het zandsteen instort door druk afname.
In de VS word schaliegas gewonnen uit schaliegesteente, om winbare aardgas hoeveelheid te
vergroten. Eerst worden horizontale boringen gedaan, dan fracking: vloeistofinjectie zorgt dat
scheurtjes ontstaan waardoor ingesloten gas vrijkomt. De vloeistof kan drinkwater vervuilen.
Synthesegas
Synthesegas (CO + H2): belangrijk tussenproduct in de chemische industrie, bijv productie van
kunstmest. Aardgas wordt gebruikt als grondstof voor synthesegas, het reageert met watergas en
een mengsel van CO en H ontstaat. C H 4+ H 2 O=CO +3 H 2
Aardolie
Aardolie is gemaakt van organische resten van de oceaanbodem die door hoge druk en temperatuur
in kleine koolwaterstoffen uit elkaar vallen, hierdoor ontstaat een vloeibaar mengsel van
koolwaterstoffen (+ zwavel-, stik- en zuurstof). (zelfde principe als steenkool maar in water, dus
+H2O) Het gaat omhoog naar een laag ondoordringbaar gesteente door de druk.
Voordelen: het is door pijpleidingen te vervoeren, energie-inhoud groot genoeg om over lange
afstand te vervoeren.
Olieraffinage
Benzine, diesel, kerosine en plastics worden uit aardolie gemaakt, maar dit is een ingewikkeld
mengsel van koolwaterstoffen. Het word eerst verdeeld in fracties (groepen mengsels van
koolwaterstoffen) met een gefractioneerde destillatie:
1. Ruwe olie verhit tot ongeveer 360 ℃ en in de destillatie kolom geleid
2. Koolwaterstoffen met kookpunt boven 360 ℃ verbranden niet en stromen naar onder
schotels van destillatiekolom
a. Fractie: Residu asfalt
3. Koolwaterstoffen die wel in gasfase zijn stijgen op en verdelen zich (op basis van kookpunt) in
fracties over de destillatiekolom.
a. Koolwaterstoffen met laagste kookpunt bovenin kolom
Kraken
, Naftafractie van lange koolstofketens moet eerst gekraakt worden. Kraken is een ontledingsreactie -
> alkanen in de naftafractie worden afgebroken tot kleinere
alkanen en alkenen. Ontstane propeen en etheen zijn goede
grondstoffen voor kunststoffen.
Thermisch kraken = aardolie fractie wordt zonder zuurstof tot
hoge temp verhit (goedkoop + slecht controleerbaar). Als je hier
een katalysator toevoegt (katalytisch kraken), kan het bij een
lagere temp (beter controleerbaar -> zoveel mogelijk gewenste
eindproducten kunnen ontstaan)
Reformen
Om de naftafractie nog beter te kunnen gebruiken als autobrandstof, wordt het met katalysatoren
via reformen omgezet in meer vertakte koolwaterstoffen en aromatische verbindingen (kunnen ook
worden gebruikt als grondstof voor verf, medicijnen en kunststoffen).
Methanol = CH4O methaan-ol CH4, 1 H = OH CH + OH = CH4O
Duurzame brandstoffen
Luchtverontreiniging:
Zure regen: zwaveldioxide + stikstofdioxide dat met water + zuurstof
reageert tot een zuur (zoals zwavelzuur en salpeter zuur.
Ontzwaveling van rookgassen vermindert de zwaveldioxide sterk.
Smog: smoke + fog. Veroorzaakt door de schadelijke emissie (uitstoot) van stikstofoxiden +
andere uitlaatgassen (koolwaterstoffen en roet- en rookdeeltjes).
Bevat schadelijke: koolstofmono-oxide, ozon, stikstofoxide, zwaveloxide en:
o Fijnstof: kleine stof- en roetdeeltje. In de winter kan smog ontstaan die vooral fijnstof en
zwaveldioxide bevat.
Verminderd door verbeterd de zuiveringstechnieken (ontzwaveling van benzine,
katalysatoren in de uitlaat) en aardgas als brandstof.
Broeikasgassen
De relatief stabiele temperatuur op aarde word veroorzaakt door het broeikas effect: ingestraalde
warmte word deels weerkaatst door de atmosfeer, hier zitten broeikasgassen:
H2O: levert een aanzienlijke bijdrage aan het broeikas effect, maar varieert sterk in concentratie
(afhankelijk van punt meting).
CH4 en CO2: Verdelen gemakkelijk over de atmosfeer (kunnen makkelijker gemeten worden). De
concentraties zijn afgelopen jaren sterk gestegen, dat veroorzaakt het versterkte broeikaseffect:
o Leidt tot verdere temp stijging (leidt tot klimaat verschuiving) op aarde
o Verhoging van de zeespiegel: landijs smelt en komt in de zee + water zet uit als het
warm word.
Bijvoorbeeld moerasgebied permafrost ontdooid ook, het broeikas effect van methaan wat hier is
opgesloten is 23x sterker dan CO2. Als het vrijkomt zal het het broeikaseffect nog meer versterken.
Ook rundveestapel zorgt voor meer methaan uitstoot.
De koolstofkringloop
