5H NOVA H11.3 groene productieprocessen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 5

Duurzaam produceren

Wat betekent "duurzaam" en "groen"?

Vandaag

H11.3 & H11.4

H11.3

Leerdoelen: je kunt ... 

• ... uitleg geven aan de hand van de twaalf principes van groene chemie (BINAS tabel 97F /
  
• ... rekenen aan de atoomeconomie (BINAS tabel 37H en 97F)  
  
• ... het belang van een zo hoog mogelijk atoomeconomie uitleggen  
  
• ... rekenen aan het rendement en de E-factor (BINAS tabel 37H en 97F)   
  
• ... uitleggen wat cradle to cradle betekent en herkennen  
  

incl. uitlegvideo over berekenen van atoomeconomie, rendement en E-factor

processen die gebaseerd zijn op de 12 principes van de groene chemie zijn duurzamer:

Binas 97F

Duurzaamheid

De manier waarop wij leven en de dingen die we produceren hebben invloed op de wereld om ons heen.

Bekijk het filmpje van Heineken in de volgende slide om een idee te krijgen van groene chemie en duurzaamheid. 

bij groene chemie betekent duurzaam:

“Duurzame ontwikkeling is de ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden zonder het vermogen van de toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen”      (Verenigde Naties)

Een manier van produceren die hieraan voldoet is "Cradle to Cradle". In het volgende filmpje wordt dit uitgelegd.

0

Groene Chemie

Bedrijven willen graag bijdragen aan een duurzame wereld en toekomst. Daarom zijn er uitgangspunten geformuleerd om processen schoner en efficiënter te maken.

Dit zijn de 12 principes van de groene chemie. Je vindt ze in Binas tabel 97F

Opdracht

Zoek de 12 principes op in Binas  en maak vier kolommen in je schrift:

1. Het is veiliger
2. Gebruiken minder grondstoffen en energie
3. Geven minder vervuiling
4. Kostenbesparend 

Zet nu de nummers 1 tm 12 onder elkaar in de kantlijn

Lees principe 1 en zet in elke kolom die bij dit principe past een kruisje. Doe dit ook voor de overige 11 principes

klaar?

Als het goed is heb je de 12 principes nu aandachtig gelezen en even nagedacht over de betekenis ervan. 

Dat was de bedoeling van deze opdracht. 

Er is niet maar één juist antwoord. 

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F.
Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Het gebruiken van het afval van suikerriet
om een kunststof te maken.

1. principe 1
2. principe 5
3. principe 3
4. principe 7

Het gebruiken van het afval van suikerriet

om een kunststof te maken.

Principe 7: Het suikerriet groeit het volgende jaar weer aan.

Past bij: Het uitgangsmateriaal moet, indien technisch en economisch mogelijk, hernieuwbaar zijn.

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F. Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F.
Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Het ontwerpen van plastic tassen die afbreekbaar zijn in het milieu.

1. principe 8
2. principe 10
3. principe 6
4. principe 4

Het ontwerpen van plastic tassen die afbreekbaar zijn in het milieu

Principe 10. Ontwerpen met het oog op afbraak

Chemische producten dienen zo ontworpen te worden dat ze aan het eind van hun gebruiksperiode niet in het milieu achterblijven, maar afgebroken kunnen worden tot ongevaarlijke reststoffen of tot uitgangsmaterialen.

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F. Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F.
Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Fabriek A levert verwarmd water aan fabriek B, die het gebruikt voor het verwarmen van zijn uitgangsstoffen.

1. principe 8
2. principe 6
3. principe 4
4. principe 2

Fabriek A levert verwarmd water aan fabriek B, die het gebruikt voor het verwarmen van zijn uitgangsstoffen.

Principe 6.  Energie-efficiënt ontwerpen

6: De energiebehoefte van het proces moet in het geheel meegenomen en beoordeeld worden op zijn economische impact, maar vooral op zijn impact op het milieu. In ieder geval dient deze impact zo laag mogelijk te zijn.

Gebruik de principes van de groene chemie, Binas tabel 97F. Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Duurzaamheid

Duurzame ontwikkelingen zijn belangrijk voor toekomstige generaties!

Ze moeten minder energie en grondstoffen consumeren en zuiverdere en minder gevaarlijke stoffen opleveren. 

En daar kunnen we ook aan rekenen!

Duurzaamheid

Duurzame ontwikkelingen zijn belangrijk voor toekomstige generaties!

Cijfermatig beeld van "groene chemie" via: 

1. Atoomeconomie

2. Rendement

3. E-factor

ad.1: zoveel mogelijk atomen uit beginstoffen komen terug in gewenste product

ad.2: in de praktijk wordt de maximale 100% vrijwel nooit gehaald, omdat er bijproducten ontstaan en/of bij zuivering stof verloren gaat.

ad.3: een hogere environmental factor geeft minder kg afval per kg gewenst product

Atoomeconomie

Een optimale atoomeconomie houdt in dat het eindproduct zoveel mogelijk atomen van de in het proces gebruikte grondstoffen bevat. 

-> berekenen op basis van molecuulmassa's (niet vergeten: molverhouding!)

                                                                                                                                  

Atoomeconomie=​Mmassabeginstoffen​​Mmassagewenstproduct​​⋅100

%

Wat is juist over de atoomeconomie van ijzerchloride in de volgende reactie (max. 30 seconden tijd om te antwoorden):

2Fe+3Cl​2​​→2FeCl​3​​

1. groter dan 100%
2. gelijk aan 100%
3. kleiner dan 100%

Bereken de atoomeconomie voor de vorming van calciumoxide uit calciumcarbonaat. De bijbehorende reactievergelijking is: CaCO₃ --> CaO   +  CO₂

Bereken de atoomeconomie van de reactie waarbij 2-broombenzeen-1-ol
(= molecuul met ringstructuur rechts)
het gewenste reactieproduct is.

Rendement

In de praktijk wordt de maximale 100% vrijwel nooit gehaald, omdat er bijproducten ontstaan en/of bij zuivering een deel van de stof verloren gaat. 

-> praktische opbrengst is altijd gegeven in de vraag 

-> theoretische opbrengst berekenen met verhouding van molecuulmassa's

Rendement=​massatheoretischeopbrengst​​massawerkelijkeopbrengst​​⋅100

%

Bij de additie van water aan 1,0 kg propeen
ontstaat 0,80 kg propaan-1-ol.
Bereken het rendement van deze reactie.

Bereken het rendement van dit proces als er 12,7 ton ijzer ontstaat uit 20,4 ton ijzeroxide.

E-factor

E-factor, Environmental factor, is het aantal kg afval per kg product. 

-> berekenen op basis van molecuulmassa's (niet vergeten: molverhouding!)

     maar: bij massa gewenst product wel rekening houden met rendement!

Efactor=​Mgewenstproduct​​Mbeginstoffen−Mgewenstproduct​​⋅100

%

Bereken de E-factor van de volgende reactie,
waarbij natrium het gewenste product is
en er slecht 80% rendement is:
2 NaCl --> 2 Na + Cl2

H11.4

Leerdoelen

Na afloop van de les

• kan ik uitleggen wat het verschil is tussen hergebruik en recycling
• kan ik voor glas, papier, metaal of plastic uitleggen wat het verschil tussen recyclen en downcyclen
• kan ik uitleg geven over een elementenkringloop (koolstof en stikstof), stofkringloop en C2C

Duurzaamheid

“Duurzame ontwikkeling is de ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden zonder het vermogen van de toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen” (Verenigde Naties)

Afval

• hergebruiken = origineel product of materiaal krijgt nieuwe bestemming 
  
  
• recycling = afvalproduct verwerken tot grondstof voor maken van vergelijkbaar product
  
                                        metaalrecycling

Afval

• recycling = afvalproduct verwerken 

tot grondstof voor maken van vergelijkbaar product 

• downcycling 

= na recyclen heeft "nieuwe"                                   -> 

product minder kwaliteit

                                                                                                         puingranulaat

Recycling

Lees in je boek door blz 98 t/m 101:
glas, papier, metalen, plastics (tabel hoef je niet te leren)

Kringlopen zijn duurzaam:

- elementkringloop

- stofkringloop

- cradle to cradle

Van elk soort kringloop volgt nu een uitleg en een filmpje met een voorbeeld

Elementenkringloop - koolstof

Elementenkringloop - stikstof

Stofkringloop - bijv.  water

Voorbeeld: Stofkringlopen sluiten bij Heineken

Na afloop van het filmpje volgen deze vragen: 

1. Geef in eigen woorden aan welke grondstofkringloop door Heineken word beschreven

2. Wat is het doel van Heineken met al deze aanpassingen?

Cradle-to-Cradle (C2C)

0

Aan de slag

H11.3: Opdracht 18 t/m 24

H11.4: Opdracht 27 t/m 31

Aan de slag

Opdracht 18 t/m 24

H11.3

Leerdoelen: kun je ... 

• ... uitleg geven aan de hand van de twaalf principes van groene chemie (BINAS tabel 97F / boek tabel 6 op pag. 216)
  
• ... rekenen aan de atoomeconomie (BINAS tabel 37H en 97F)  
  
• ... het belang van een zo hoog mogelijk atoomeconomie uitleggen  
  
• ... rekenen aan het rendement en de E-factor (BINAS tabel 37H en 97F)   
  
• ... uitleggen wat cradle to cradle betekent en herkennen  
  

Herhalingsfilmpjes