H7 7.1 t/m 7.3 samenvatting duurzaamheid

H7 
Duurzaamheid
Samenvatting 7.1 t/m 7.3
1 / 32
volgende
Slide 1: Tekstslide
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 4

In deze les zitten 32 slides, met tekstslides en 1 video.

time-iconLesduur is: 45 min

Onderdelen in deze les

H7 
Duurzaamheid
Samenvatting 7.1 t/m 7.3

Slide 1 - Tekstslide

7.1 Fossiele brandstoffen
Waarom zijn fossiele brandstoffen zo belangrijk?
Hoe je uit aardolie producten maakt
Welke milieuproblemen veroorzaken fossiele brandstoffen?

Slide 2 - Tekstslide

Fossiele brandstoffen
steenkool
aardgas
aardolie

Slide 3 - Tekstslide

verbrandingswarmte
hoeveelheid warmte die vrijkomt bij verbranding van een brandstof
(kilo)joule (binas 28B)

Slide 4 - Tekstslide

Aardolie
  • Belangrijke bron van grondstoffen voor de industrie
  • Ontstaat uit plantenresten die miljoenen jaren diep in de aarde onder hoge druk hebben gestaan
  • Mengsel van verschillende stoffen: worden gescheiden door gefractioneerde destillatie

Slide 5 - Tekstslide

Aardolie
  • Vooral gebruikt voor warmteproductie en opwekken van elektriciteit
  • De verbrandingswarmte geeft aan hoeveel warmte er vrijkomt bij de verbranding van een brandstof

Slide 6 - Tekstslide

Slide 7 - Video

Gefractioneerde destillatie
  • Hiermee wordt het mengsel gescheiden in verschillende fracties
  • Olie wordt verwarmd en condenseert op verschillende hoogte
  • Grote moleculen fracties condenseren lager in de kolom

Slide 8 - Tekstslide

Kraken
  • Nafta bestaat nog uit grote moleculen
  • Kraken is het maken van kleinere moleculen uit grote moleculen
  • Verhitten tot 850 °C en er treedt thermolyse op
  • Er ontstaat etheen (C2H4) en mengsel van andere stoffen (propeen, butaan, pent-1-een bijv.)

Slide 9 - Tekstslide

Reformeren
onvertakte alkanen en cycloalkanen worden omgezet in onder andere vertakte alkanen en aromaten

Slide 10 - Tekstslide

Milieuproblemen
  • Fossiele brandstoffen zijn veel C- en H-atomen, maar ook vaak S-atomen. Dit leidt tot CO2, H2O en SO2.
  • Daarnaast is de temperatuur zo hoog dat N2 uit de lucht reageert tot stikstofoxiden (NOx)

Slide 11 - Tekstslide

Zwaveldioxide
  • SO2 wordt in de atmosfeer omgezet tot zwavelzuur, H2SO4
  • Leidt tot zure regen
  • Oplossing: Gebruik van ontzwavelde brandstoffen of door zuiveren van verbrandingsgassen in rookgasontzwavelingsinstallaties

Slide 12 - Tekstslide

Stikstofoxiden (NOx)
  • Stikstofoxiden zijn giftig voor de mens en tasten de ozonlaag aan.
  • Sterk broeikasgas: 265 x zo sterk als CO2
  • Oplossing: in auto's zit een driewegkatalysator die NOx omzet naar N2, CO2 en H2O

Slide 13 - Tekstslide

7.2 Biobrandstoffen

Slide 14 - Tekstslide

Waarom alternatieve brandstof?
  •  De hoeveelheid beschikbare fossiele brandstoffen neemt af en zal afnemen door toenemende wereldbevolking
  • Versterkte broeikaseffect
  • Alternatieven?
  • Biobrandstof: brandstof gemaakt uit biomassa

Slide 15 - Tekstslide

Waarom alternatieve brandstof?
  • Biobrandstoffen zorgen niet voor een netto toename van CO2 
  • biomassa is eenvoudig te produceren
  • Via fotosynthese maakt de plant glucose:
    6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2
  • CO2 wordt gebruikt

Slide 16 - Tekstslide

Waarom alternatieve brandstof?
  • Bij verbranding van biomassa komt de CO2 en energie weer vrij:
  • C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O 
  • CO2 komt nu vrij
  • De koolstofkringloop is gesloten
  • Biomassa is CO2-neutraal en fossiele brandstoffen niet: dat duurt miljoenen jaren

Slide 17 - Tekstslide

Eerste generatie biobrandstof
  • Wordt weergegeven in een blokschema

  • Pijlen zijn stofstromen en blokken zijn reactoren

Slide 18 - Tekstslide

Eerste generatie biobrandstof
  • 1G: voor de productie van bio-ethanol worden voedselgewassen gebruikt: mais, tarwe, suikerbiet enz.
  • Wordt gemengd met benzine om milieuvriendelijker te maken
  • Vanuit koolzaad: de koolzaadolie reageert met methanol tot biodiesel: omestering

Slide 19 - Tekstslide

Tweede generatie biobrandstof
  • Gebruik van voedselgewassen leidde tot prijsstijgingen en veel protesten over voedseltekort in andere landen.
  • Tweede generatie wordt het bio-afval gebruikt dat ontstaat bij het winnen van voedselgewassen
  • Houtsnippers, stro, gebruikt frituurvet, enz.

Slide 20 - Tekstslide

Derde generatie biobrandstof
  • Organisch materiaal dat geen (landbouw)afval is: algen en zeewier

  • Algen worden geoogst en gedroogd tot dikke pasta. Olie daaruit levert de biobrandstof

  • Een genetisch gemanipuleerde E. coli bacterie kan zeewiersuikers afbreken en direct bio-ethanol van maken 

Slide 21 - Tekstslide

7.3 Duurzame ontwikkelingen
Wat is duurzaamheid en hoe houd je daar rekening mee?
Hoe bereken je de efficiëntie van een chemisch proces?

houd je Binas paraat!

Slide 22 - Tekstslide

Duurzame grondstoffen
  • Duurzaamheid: rekening houden met de behoeften in het heden, zonder de behoeften van toekomstige generaties in gevaar te brengen. 
  • Duurzame grondstof: je kan hem op korte termijn steeds opnieuw produceren

Slide 23 - Tekstslide

Recycling
  • Recyclen: afval op een nuttige manier te gebruiken in een product of productieproces.
  • Cradle-to-cradle: elke grondstof moet na gebruik in het ene product weer nuttig gebruikt kunnen worden in een ander product, zonder verlies van kwaliteit. 
  • Bijvoorbeeld: puin uit de bouw gebruiken om wegen op te hogen

Slide 24 - Tekstslide

Recycling
  • Downcyclen: Als de kwaliteit achteruit gaat omdat het te duur is of technisch niet mogelijk om weer de oorspronkelijke grondstof van te maken
  • Upcyclen: Als de gerecyclede grondstof van gelijke kwaliteit is, of zelfs beter dan de oorspronkelijke grondstof

Slide 25 - Tekstslide

Downcycling

Slide 26 - Tekstslide

Upcycling

Slide 27 - Tekstslide

Groene chemie
  • De chemische industrie doet ook aan duurzaamheid in hun productieprocessen.
  • Binas Tabel 97F: twaalf uitgangspunten voor groene chemie:
  • Samengevat is dat processen:
  1. Veiliger zijn
  2. Minder grondstoffen en energie gebruiken
  3. Zoveel mogelijk gebruik maken van duurzame grondstoffen
  4. Minder vervuiling geven

Slide 28 - Tekstslide

Atoomeconomie
  • Het beperken van de hoeveelheid afval
  • Atoomeconomie geeft aan welk percentage van de atomen uit de beginstoffen terugkomen in het gewenste eindproduct
  • m is de molecuulmassa

Slide 29 - Tekstslide

Vb atoomeconomie
  • Reactievergelijking: C3H6 + Br2 -> C3H6Br2
  • mgewenst product: C3H6Br2: 201,89 g/mol
  • mbeginstoffen: 42,08 g/mol + 159,81 g/mol = 201,89 g/mol
  • Atoomeconomie = 201,89/201,89 * 100 = 100%
  • Alle atomen komen terug in het eindproduct

Slide 30 - Tekstslide

Rendement
  • Een reactie verloopt bijna nooit voor 100%
  • Theoretische opbrengst is te berekenen met molrekenen: hoeveel zou er in theorie kunnen ontstaan?
  • Praktische opbrengst is hoeveel er bij het proces daadwerkelijk ontstaat

Slide 31 - Tekstslide

Rendement
  • Als er meerdere stappen zijn in een proces, moet je de rendementen vermenigvuldigen: Stap 1 65%, stap 2 75% en stap 3 55%: 0,65 x 0,75 x 0,55 = 0,27
  • Je kijkt bij elke stap in een productieproces om het te verbeteren
  • Formules staan in Binas 37H

Slide 32 - Tekstslide