Les 3 - H9.3 + H9.4 + H13.1 _ Duurzaamheid

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

H13 - Duurzaamheid

Planning

• Afronden H9 - §9.3 + §9.4 korte uitleg

• Start H13

• Uitleg §13.1

• Aan de slag

Leerdoel

Aan het einde van de les kun je uitleggen hoe fossiele brandstoffen worden verwerkt, het versterkte broeikaseffect en de voordelen van biobrandstoffen.

Kun je aan de hand van de atoomeconomie, rendement en E-factor uitleggen welk proces er duurzamer is

Fossiele brandstoffen

§9.3 Fossiele Brandstoffen

• Fossiele brandstoffen zijn ontstaan uit resten van planten en dieren
• Miljoenen jaren geleden  

• => Aardolie, Steenkool en Aardgas.

§9.3 Verwerking van aardolie

• Aardolie wordt verwerkt door destillatie, 
• Fracties worden gescheiden op basis van hun kookpunten.

• Gefractioneerde destillatie
• => Fracties zijn mengsels van koolwaterstoffen

§9.3 Verwerking van aardgas en steenkool

§9.3 Versterkt Broeikaseffect

• Gebruik van fossiele brandstoffen leidt tot uitstoot van CO₂ 
• => CO₂ leidt tot versterking van het broeikaseffect 

• Het versterkte broeikaseffect leidt tot opwarming van de aarde

• De gevolgen zijn onder andere klimaatverandering, smeltende ijskappen en extremere weersomstandigheden.

§9.4 Biobrandstoffen

• Biobrandstoffen zijn duurzame alternatieven voor fossiele brandstoffen en verminderen de uitstoot van broeikasgassen.

• Voorbeelden van biobrandstoffen zijn: bioethanol, biodiesel en biogas
• Deze worden geproduceerd uit organisch materiaal zoals maïs, suikerriet en plantaardige oliën.

§9.4 Biobrandstoffen

Koolstofkringloop

§13.1 Groene productie

§13.1 Duurzaamheid

3 P-principe:

• People: welzijn voor de mens
  
• Planet: minder belastend voor het milieu
  
• Profit: meer (duurzame) winst maken

§13.1 Duurzaamheid

• Recycling: De grondstoffen gebruiken voor een ander product
  
• => Kwaliteitsvermindering / Deel wordt opnieuw gebruikt
• Hergebruiken: Hetzelfde product schoonmaken en opnieuw gebruiken

• Cradle to cradle: Product zonder afval omzetten in ander product
• => Alle grondstoffen worden opnieuw gebruikt

§13.1 Cradle-to-cradle

• Wieg tot wieg

§13.1 Groene chemie

• De 3 P’s en C2C vallen onder nieuwe ontwikkeling binnen chemie: ‘Groene Chemie’
  
• Sinds 20-25 jaar is men zich hier bewuster mee bezig gaan houden
  
• Blz. 164: 12 regels ‘Groene Chemie’ (T97F)
  

§13.1 Atoomeconomie

• Het maken van een product gaat via reactiestappen. 
• Je wilt hierbij zo min mogelijk afval hebben. 
• Dit kun je berekenen met de atoomeconomie:

• Hoe hoger het percentage, hoe beter!

§13.1 Rendement

• Alléén naar atoomeconomie kijken is niet voldoende:
• Opbrengst van chemische processen verlopen nooit 100%
• Vandaar ook naar rendement kijken:

• Hoe hoger het rendement, des te efficiënter een reactie verloopt.

§13.1 E-factor

• Hoe duurzaam is het proces eigenlijk?
• => Kijken naar E-factor

• E = Environmental = het aantal kg afval dat ontstaat per kg product
• Kleinere E-factor is beter!!

• Eerst atoomeconomie berekenen en dan de E-factor!

Reactie 1

atoomeconomie = mzink / (mzinkoxide + mmethaan) x 100

•                                  = (4x 65,38) / [(4x 81,38) + 16,042] x 100
•                                  = 76,48% 

E-factor = (mbeginstoffen - mwerkelijke opbrengst ) / mwerkelijke opbrengst

•           mbeginstoffen = 4x 81,38 + 16,042 = 341,562 u
•           mwerkelijke opbrengst: er kan 4x 65,38 = 261,5 u aan zink ontstaan theoretisch
•           Rendement is 70% dus er de werkelijke opbrengst is: 0,7 x 261,5 = 183 u

• E-factor = (341,562 - 183) / 183 = 0,866

Reactie 2

atoomeconomie = mzink / (mzinkoxide + mkoolstofmono-oxide) x 100

•                                  = 65,38 / (81,38 + 28,01) x 100
•                                  = 59,77% 

E-factor = (mbeginstoffen - mwerkelijke opbrengst ) / mwerkelijke opbrengst

•           mbeginstoffen = 81,38 + 28,01 = 109,39 u
•           mwerkelijke opbrengst: er kan 65,38 u aan zink ontstaan theoretisch. 
•           Rendement is 92,2% dus er de werkelijke opbrengst is: 0,922 x 65,38 = 60,3 u
  

• E-factor = (109,39 - 60,3) / 60,3 = 0,815

Welke reactie is het meest groen?

Reactie 1

atoomeconomie = 76,48%

E-factor = 0,866

Reactie 2

atoomeconomie = 59,77%

E-factor = 0,815

• E-factor houdt rekening met het hele proces (ook het rendement)
• Reactie 2 is meest groen doordat de E-factor lager is

Aan de slag 

• Doorlezen §13.1
• Maken:
  

    * §13.1 => opdr. 2, 4, 6, 8, 12, 13 

• Fluisterend overleggen met buur of werken met muziek
  

• Vraag? Steek je hand op
• Af? => Geen huiswerk