V4 7.1 Fossiele brandstoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

7.1 Fossiele brandstoffen

Waarom zijn fossiele brandstoffen zo belangrijk?

Hoe maak je uit aardolie allerlei producten?

Welke milieuproblemen veroorzaken fossiele brandstoffen?

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

Aardolie

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

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

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.)

Milieuproblemen

• Fossiele brandstoffen hebben 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 (NO_x)

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 rookgas-ontzwavelingsinstallaties

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

Koolstofdioxide

• Uitstoot van CO₂ is enorm toegenomen
• CO₂ draagt voor 70% bij aan versterkte broeikaseffect
• Oplossingen: energiebesparing, nieuwe brandstoffen ontwikkelen, CO₂ opslaan, productieprocessen die CO₂ gebruiken ontwikkelen

Opgave 8b

Stap 1:      2 H₂S + 3 O₂  →  2 SO₂ + 2 H₂O

Stap 2:      2 H₂S + SO₂  →  3 S + 2 H₂O

Hoeveel mol O₂ nodig om 1 mol H₂S volledig om te zetten in S en H₂O?

De 2 mol SO₂ uit RVGL 1 'schuift door' naar RVGL 2. In RVGL 2 kun je de coëfficiënten daarom verdubbelen en beide RVGLn optellen:

Stap 1:      2 H₂S  +  3 O₂  → 2 SO₂ + 2 H₂O

Stap 2:      4 H₂S + 2 SO₂  →   6 S   +  4 H₂O  ₊

                 6 H₂S + 3 O₂ + 2 SO₂  →  2 SO₂ + 6 H₂O + 6 S