7.1 Fossiele brandsto en
De fossiele brandsto en steenkool, aardgas en aardolie zijn de brandsto en die het
grootste deel van onze energie verzorgen. Steenkool bestaat voornamelijk uit koolstof,
vaak verontreinigd met zwavel. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan. Aardolie
bestaat uit tienduizenden verschillende sto en, voornamelijk koolwatersto en en
aromatische verbindingen, vaak met zwavelverbindingen.
Fossiele brandsto en worden vooral gebruikt voor warmteproductie en het opwekken
van elektriciteit. De verbrandingswarmte geeft aan hoeveel warmte er vrij komt bij de
verbranding van een brandstof. Deze druk je uit in joule/kg of m3 bij een bepaalde
temperatuur of druk. In Binas tabel 28B vind je de verbrandingswarmtes van
veelvoorkomende brandsto en.
Aardolie is niet alleen een brandstof, maar levert ook
grondsto en voor de chemische industrie. Aardolie is een
mengsel van duizenden verschillende koolwatersto en. Om de
sto en in aardolie te kunnen verwerken tot producten, moeten
deze eerst worden gescheiden. Door het grote aantal sto en is
het niet mogelijk aardolie te scheiden in zuivere sto en, in
plaats daarvan wordt aardolie gescheiden in fracties. Een
fractie is een mengsel van sto en met een kookpunt binnen
bepaalde grenzen.
De aardolie wordt eerst verward en dan een destillatiekolom ingeleid. Aangezien elke
fractie haar eigen kooktraject heeft, condenseren de fracties op verschillende hoogtes in
de kolom. Dit proces heet gefractioneerde destillatie, grote moleculen betekent
hogere temperaturen.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwatersto en waarvan het aantal
koolstofatomen tussen de acht en twaalf ligt. Uit de naaftractie worden verreweg de
meeste producten gesynthetiseerd. Twee belangrijke stappen in het bewerkingsproces
van nafta zijn kraken en reformen.
Kraken is een proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere
moleculen. Dit proces vindt meestal plaats door de fractie te verhitten, waardoor
atoombindingen tussen koolstofatomen worden verbroken. Er ontstaat dan een mengsel
van verzadigde en onverzadigde koolwatersto en.
, Zwaveldioxide
In de atmosfeer wordt SO2 omgezet in zwavelzuur, H2SO4, met als gevolg zure regen.
Het probleem is grotendeels opgelost door het gebruik van ontzwavelde brandsto en of
door het zuiveren van verbrandingsgassen in rookgasontzwavelingsinstallaties.
Stikstofoxiden
Een mengsel van de gassen NO en NO2 wordt aangeduid als NOx en omdat deze gassen
giftig zijn, hebben auto’s een driewegkatalysator waarin de NOx in het uitlaatgas wordt
omgezet in stikstof, koolstofdioxide en water(damp). Bij elektriciteitscentrales wordt het
grootste deel van de stikstofoxiden in zogenaamde DeNOx-installaties omgezet in
stikstof en water.
Koolstofdioxide
De uitstoot van CO2 is de afgelopen honderd jaar enorm toegenomen, zie figuur 7.6. De
punten in het diagram van vóór 1958 komen van metingen aan luchtbellen in ijs uit
verschillende boormonsters in Antarctica. Vanaf 1958 zijn het directe metingen op
Mauna Loa, Hawaii. Het gas CO2 draagt voor 70% bij aan het versterkte broeikase ect
en daarmee aan de opwarming van de aarde.
7.2 Biobrandsto en
Het afnemen van de hoeveelheid beschikbare fossiele brandsto en en het versterkte
broeikase ect zijn redenen om over te stappen op meer duurzame alternatieven. Als
mogelijk alternatief zijn biobrandsto en in opkomst. Dit zijn brandsto en die worden
gemaakt uit biomassa, materiaal van organische oorsprong. Deze brandsto en zorgen
niet voor een toename van koolstofdioxide in de atmosfeer en biomassa is eenvoudig
steeds opnieuw te produceren.
Groene planten en bomen kunnen door fotosynthese uit koolstofdioxide en water
glucose maken. Het koolstofdioxide uit de lucht fungeert als koolstofbron:
6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)
Dit is een endotherme reactie en de zon levert hierbij de benodigde energie. De glucose
wordt daarna in de plant weer omgezet in andere koolstofverbindingen, zoals cellulose
en zetmeel. De koolstof uit koolstofdioxide is dus in deze sto en opgeslagen. Als de
biomassa wordt verbrand, komen koolstof én energie weer vrij.
De energie gebruiken we en koolstof komt weer als CO2 vrij in de atmosfeer. Daarmee is
de koolstofkringloop gesloten. De koolstofkringloop is een voorbeeld van een
elementenkringloop. Je kijkt in deze kringloop naar wat er gebeurt met het element
koolstof.
De CO2 die bij de verbranding van biomassa vrijkomt, is gelijk aan de hoeveelheid CO2
die oorspronkelijk door de plant was opgenomen. Biobrandsto en die uit biomassa
worden geproduceerd zijn daarmee CO2-neutraal.
De fossiele brandsto en steenkool, aardgas en aardolie zijn de brandsto en die het
grootste deel van onze energie verzorgen. Steenkool bestaat voornamelijk uit koolstof,
vaak verontreinigd met zwavel. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan. Aardolie
bestaat uit tienduizenden verschillende sto en, voornamelijk koolwatersto en en
aromatische verbindingen, vaak met zwavelverbindingen.
Fossiele brandsto en worden vooral gebruikt voor warmteproductie en het opwekken
van elektriciteit. De verbrandingswarmte geeft aan hoeveel warmte er vrij komt bij de
verbranding van een brandstof. Deze druk je uit in joule/kg of m3 bij een bepaalde
temperatuur of druk. In Binas tabel 28B vind je de verbrandingswarmtes van
veelvoorkomende brandsto en.
Aardolie is niet alleen een brandstof, maar levert ook
grondsto en voor de chemische industrie. Aardolie is een
mengsel van duizenden verschillende koolwatersto en. Om de
sto en in aardolie te kunnen verwerken tot producten, moeten
deze eerst worden gescheiden. Door het grote aantal sto en is
het niet mogelijk aardolie te scheiden in zuivere sto en, in
plaats daarvan wordt aardolie gescheiden in fracties. Een
fractie is een mengsel van sto en met een kookpunt binnen
bepaalde grenzen.
De aardolie wordt eerst verward en dan een destillatiekolom ingeleid. Aangezien elke
fractie haar eigen kooktraject heeft, condenseren de fracties op verschillende hoogtes in
de kolom. Dit proces heet gefractioneerde destillatie, grote moleculen betekent
hogere temperaturen.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwatersto en waarvan het aantal
koolstofatomen tussen de acht en twaalf ligt. Uit de naaftractie worden verreweg de
meeste producten gesynthetiseerd. Twee belangrijke stappen in het bewerkingsproces
van nafta zijn kraken en reformen.
Kraken is een proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in kleinere
moleculen. Dit proces vindt meestal plaats door de fractie te verhitten, waardoor
atoombindingen tussen koolstofatomen worden verbroken. Er ontstaat dan een mengsel
van verzadigde en onverzadigde koolwatersto en.
, Zwaveldioxide
In de atmosfeer wordt SO2 omgezet in zwavelzuur, H2SO4, met als gevolg zure regen.
Het probleem is grotendeels opgelost door het gebruik van ontzwavelde brandsto en of
door het zuiveren van verbrandingsgassen in rookgasontzwavelingsinstallaties.
Stikstofoxiden
Een mengsel van de gassen NO en NO2 wordt aangeduid als NOx en omdat deze gassen
giftig zijn, hebben auto’s een driewegkatalysator waarin de NOx in het uitlaatgas wordt
omgezet in stikstof, koolstofdioxide en water(damp). Bij elektriciteitscentrales wordt het
grootste deel van de stikstofoxiden in zogenaamde DeNOx-installaties omgezet in
stikstof en water.
Koolstofdioxide
De uitstoot van CO2 is de afgelopen honderd jaar enorm toegenomen, zie figuur 7.6. De
punten in het diagram van vóór 1958 komen van metingen aan luchtbellen in ijs uit
verschillende boormonsters in Antarctica. Vanaf 1958 zijn het directe metingen op
Mauna Loa, Hawaii. Het gas CO2 draagt voor 70% bij aan het versterkte broeikase ect
en daarmee aan de opwarming van de aarde.
7.2 Biobrandsto en
Het afnemen van de hoeveelheid beschikbare fossiele brandsto en en het versterkte
broeikase ect zijn redenen om over te stappen op meer duurzame alternatieven. Als
mogelijk alternatief zijn biobrandsto en in opkomst. Dit zijn brandsto en die worden
gemaakt uit biomassa, materiaal van organische oorsprong. Deze brandsto en zorgen
niet voor een toename van koolstofdioxide in de atmosfeer en biomassa is eenvoudig
steeds opnieuw te produceren.
Groene planten en bomen kunnen door fotosynthese uit koolstofdioxide en water
glucose maken. Het koolstofdioxide uit de lucht fungeert als koolstofbron:
6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)
Dit is een endotherme reactie en de zon levert hierbij de benodigde energie. De glucose
wordt daarna in de plant weer omgezet in andere koolstofverbindingen, zoals cellulose
en zetmeel. De koolstof uit koolstofdioxide is dus in deze sto en opgeslagen. Als de
biomassa wordt verbrand, komen koolstof én energie weer vrij.
De energie gebruiken we en koolstof komt weer als CO2 vrij in de atmosfeer. Daarmee is
de koolstofkringloop gesloten. De koolstofkringloop is een voorbeeld van een
elementenkringloop. Je kijkt in deze kringloop naar wat er gebeurt met het element
koolstof.
De CO2 die bij de verbranding van biomassa vrijkomt, is gelijk aan de hoeveelheid CO2
die oorspronkelijk door de plant was opgenomen. Biobrandsto en die uit biomassa
worden geproduceerd zijn daarmee CO2-neutraal.
