7.1 Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen:
● Steenkool: Bestaat voornamelijk uit koolstof, vaak verontreinigd met zwavel.
● Aardgas: Bestaat voornamelijk uit methaan.
● Aardolie: Bestaat uit verschillende stoffen, voornamelijk koolwaterstoffen en aromatische
bindingen, vaak met zwavelbindingen.
Fossiele brandstoffen worden gebruikt voor energie:
● Warmteproductie
○ Verbrandingswarmte: Hoeveelheid energie die vrijkomt bij de verbranding van een
brandstof.
■ Uitdrukken in hoeveelheid warmte in (kilo)joule die vrijkomt bij de verbranding
van één kilogram of één kubieke meter brandstof.
● Opwekken elektriciteit
Aardolie:
● brandstof + grondstof voor chemische industrie
● mengsel van duizende koolwaterstoffen
● gescheiden in fracties (niet mogelijk om te scheiden in zuivere stoffen)
○ Fractie: Mengsel van stoffen met een kookpunt binnen bepaalde grenzen.
Verwerking:
● Aardolie wordt verwarmd.
● In een destillatiekolom geleid.
● Elke fractie heeft eigen kooktraject, de fracties condenseren op verschillende hoogtes in de
kolom.
● Gefractioneerde destillatie: Fracties die bestaan uit stoffen met grote moleculen hebben
een kooktraject met hogere temperaturen en condenseren lager in de kolom dan fracties van
stoffen die uit kleine moleculen bestaan.
Naftafractie: Mengsel van koolwaterstoffen waarvan het aantal koolstofatomen tussen de acht en
twaalf ligt.
● Hierdoor worden de meeste producten gesynthetiseerd.
● Belangrijkste stappen: Kraken & reformen
Kraken: Proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere moleculen.
● Vindt plaats door de fractie te verhitten
● Atoombindingen tussen koolstofatomen worden verbroken
● Mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen ontstaat
● Er ontstaat altijd een mengsel van stoffen waarvan de moleculen zowel enkele als dubbele
bindingen bevatten.
●
Reformeren: Proces waarbij de nafta onder hoge temperatuur en druk zodanig wordt bewerkt dat
onvertakte alkanen en cycloalkanen worden omgezet in o.a. vertakte alkanen en aromaten.
● Worden als grondstof gebruikt.
, Milieuproblemen: Alle fossiele brandstoffen bevatten de atoomsoorten C & H en vaak zijn ze
verontreinigd met de atoomsoort S.
Zwaveldioxide
● In de atmosfeer wordt zwaveldioxide (SO₂) omgezet in zwavelzuur (H₂SO₄) →
Gevolg zure regen
● Probleem grotendeels opgelost door gebruik van ontzwavelde brandstoffen & zuiveren van
verbrandingsgassen in rookgasontzwavelingsinstallaties.
Stikstofoxiden
● Giftig mengsel van NO₂ + NO = NOx
● In auto’s wordt NOx omgezet in stikstof, koolstofdioxide en water(damp) d.m.v. een
driewegkatalysator.
● In elektriciteitscentrales wordt het grootste deel van NO x omgezet in stikstof en water.
Koolstofdioxide
● Maatregelen om uitstoot te verminderen: Energiebesparing, ontwikkelingen nieuwe
brandstoffen & CO₂ op te slaan.
● CO₂ opslaan:
○ Opslaan in oude gas- en olievelden.
○ Injecteren in de oceaan.
■ CO₂ borrelt omhoog en lost op in het zeewater.
■ Injectie op diepte van meer dan 3 km: CO₂ wordt zo samengeperst dat de
dichtheid groter wordt dan water. CO₂ wordt vloeibaar en blijft op de bodem
van de oceaan liggen.
Samenvatting:
● Fossiele brandstoffen zijn nog steeds de grootste bron van energie in Nederland.
● Fossiele brandstoffen hebben een hoge verbrandingswarmte. Dat wil zeggen dat er veel
warmte vrijkomt bij de verbranding van 1 kg of 1 m³ brandstof.
● Omdat aardolie een mengsel is van duizenden stoffen, wordt de olie eerst gescheiden in
mengsel met minder stoffen, die je fracties noemt. Dit scheidingsproces heet gefractioneerde
destillatie.
● De naftafractie wordt verder bewerkt door kraken en reformen tot de gewenste
koolwaterstoffen ontstaan.
● Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaan CO ₂, SO ₂ en NO x. Koolstofdioxide levert
een grote bijdrage aan het broeikaseffect. Vermindering daarvan kan door opslag of
energiebesparing. SO₂ wordt verwijderd met rookgasontzwavelingsinstallaties en NO x met
driewegkatalysatoren en DeNOx-installaties.
Aantekeningen opdrachten
Chemische reactie: Ontleden van bindingen in een stof.
Verschil tussen kraken en reformeren van nafta: Bij kraken worden er atoombindingen verbroken om
kleinere koolwaterstofmoleculen te maken uit grote koolwaterstofmoleculen. Bij reformeren worden de
koolwaterstofmoleculen omgezet in andere koolwaterstofmoleculen die niet perse kleiner zijn
Endotherm: Er is energie nodig.
Exotherm: Er komt energie vrij.
Fossiele brandstoffen:
● Steenkool: Bestaat voornamelijk uit koolstof, vaak verontreinigd met zwavel.
● Aardgas: Bestaat voornamelijk uit methaan.
● Aardolie: Bestaat uit verschillende stoffen, voornamelijk koolwaterstoffen en aromatische
bindingen, vaak met zwavelbindingen.
Fossiele brandstoffen worden gebruikt voor energie:
● Warmteproductie
○ Verbrandingswarmte: Hoeveelheid energie die vrijkomt bij de verbranding van een
brandstof.
■ Uitdrukken in hoeveelheid warmte in (kilo)joule die vrijkomt bij de verbranding
van één kilogram of één kubieke meter brandstof.
● Opwekken elektriciteit
Aardolie:
● brandstof + grondstof voor chemische industrie
● mengsel van duizende koolwaterstoffen
● gescheiden in fracties (niet mogelijk om te scheiden in zuivere stoffen)
○ Fractie: Mengsel van stoffen met een kookpunt binnen bepaalde grenzen.
Verwerking:
● Aardolie wordt verwarmd.
● In een destillatiekolom geleid.
● Elke fractie heeft eigen kooktraject, de fracties condenseren op verschillende hoogtes in de
kolom.
● Gefractioneerde destillatie: Fracties die bestaan uit stoffen met grote moleculen hebben
een kooktraject met hogere temperaturen en condenseren lager in de kolom dan fracties van
stoffen die uit kleine moleculen bestaan.
Naftafractie: Mengsel van koolwaterstoffen waarvan het aantal koolstofatomen tussen de acht en
twaalf ligt.
● Hierdoor worden de meeste producten gesynthetiseerd.
● Belangrijkste stappen: Kraken & reformen
Kraken: Proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere moleculen.
● Vindt plaats door de fractie te verhitten
● Atoombindingen tussen koolstofatomen worden verbroken
● Mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen ontstaat
● Er ontstaat altijd een mengsel van stoffen waarvan de moleculen zowel enkele als dubbele
bindingen bevatten.
●
Reformeren: Proces waarbij de nafta onder hoge temperatuur en druk zodanig wordt bewerkt dat
onvertakte alkanen en cycloalkanen worden omgezet in o.a. vertakte alkanen en aromaten.
● Worden als grondstof gebruikt.
, Milieuproblemen: Alle fossiele brandstoffen bevatten de atoomsoorten C & H en vaak zijn ze
verontreinigd met de atoomsoort S.
Zwaveldioxide
● In de atmosfeer wordt zwaveldioxide (SO₂) omgezet in zwavelzuur (H₂SO₄) →
Gevolg zure regen
● Probleem grotendeels opgelost door gebruik van ontzwavelde brandstoffen & zuiveren van
verbrandingsgassen in rookgasontzwavelingsinstallaties.
Stikstofoxiden
● Giftig mengsel van NO₂ + NO = NOx
● In auto’s wordt NOx omgezet in stikstof, koolstofdioxide en water(damp) d.m.v. een
driewegkatalysator.
● In elektriciteitscentrales wordt het grootste deel van NO x omgezet in stikstof en water.
Koolstofdioxide
● Maatregelen om uitstoot te verminderen: Energiebesparing, ontwikkelingen nieuwe
brandstoffen & CO₂ op te slaan.
● CO₂ opslaan:
○ Opslaan in oude gas- en olievelden.
○ Injecteren in de oceaan.
■ CO₂ borrelt omhoog en lost op in het zeewater.
■ Injectie op diepte van meer dan 3 km: CO₂ wordt zo samengeperst dat de
dichtheid groter wordt dan water. CO₂ wordt vloeibaar en blijft op de bodem
van de oceaan liggen.
Samenvatting:
● Fossiele brandstoffen zijn nog steeds de grootste bron van energie in Nederland.
● Fossiele brandstoffen hebben een hoge verbrandingswarmte. Dat wil zeggen dat er veel
warmte vrijkomt bij de verbranding van 1 kg of 1 m³ brandstof.
● Omdat aardolie een mengsel is van duizenden stoffen, wordt de olie eerst gescheiden in
mengsel met minder stoffen, die je fracties noemt. Dit scheidingsproces heet gefractioneerde
destillatie.
● De naftafractie wordt verder bewerkt door kraken en reformen tot de gewenste
koolwaterstoffen ontstaan.
● Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaan CO ₂, SO ₂ en NO x. Koolstofdioxide levert
een grote bijdrage aan het broeikaseffect. Vermindering daarvan kan door opslag of
energiebesparing. SO₂ wordt verwijderd met rookgasontzwavelingsinstallaties en NO x met
driewegkatalysatoren en DeNOx-installaties.
Aantekeningen opdrachten
Chemische reactie: Ontleden van bindingen in een stof.
Verschil tussen kraken en reformeren van nafta: Bij kraken worden er atoombindingen verbroken om
kleinere koolwaterstofmoleculen te maken uit grote koolwaterstofmoleculen. Bij reformeren worden de
koolwaterstofmoleculen omgezet in andere koolwaterstofmoleculen die niet perse kleiner zijn
Endotherm: Er is energie nodig.
Exotherm: Er komt energie vrij.
