Klas 4V - Hoofdstuk 7

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

Hoofdstuk 7: Duurzaamheid

Hoofdstuk 7: Duurzaamheid

§7.1: Fossiele brandstoffen

§7.2: Biobrandstoffen

§7.3: Duurzame ontwikkelingen

§7.4: Evenwichten

§7.5: Evenwichten beïnvloeden

Onderdeel van toetsweek stof

§7.1: Fossiele brandstoffen

 Leerdoelen §7.1: Fossiele brandstoffen

• Ik kan uitleggen wat fossiele brandstoffen zijn, en wat bedoeld wordt met verbrandingswarmte van brandstoffen.
• Ik kan uitleggen uit welke stappen aardolieverwerking bestaat.
• Ik kan opnoemen welke stoffen milieuproblemen veroorzaken, en wat deze milieuproblemen zijn.

§7.1 - Fossiele brandstoffen

Als introductie van deze paragraaf spelen we een quiz van SchoolTV over dit onderwerp.

https://quiz.ntr.nl/quiz/327/start 

Een overzicht van brandstoffen

Fossiel:                                                        Niet-fossiel:

aardolie                                                          biomassa

steenkool                                                       wind-/zonne-energie  

aardgas                                                          aardwarmte        

                                                                        waterstof

                                                                        waterkracht

                    splijtstoffen (U, Pu, Th)  

Fossiele brandstoffen

fossiele brandstoffen: brandstoffen die op kunnen raken. Bij de verbranding van deze stoffen ontstaat veel CO2.  

Fossiele brandstoffen

fossiele brandstoffen: brandstoffen die op kunnen raken. Bij de verbranding van deze stoffen ontstaat veel CO2.  

aardgas, steenkool en aardolie waren

in 2022 verantwoordelijk voor bijna

75% van de energievraag!

Fossiele brandstoffen - energie

Fossiele brandstoffen - energie

Bij verbranding komt warmte vrij. Deze warmte kan weer verder gebruikt worden, om bijvoorbeeld om te zetten in elektriciteit.

verbrandingswarmte: hoeveelheid energie die vrijkomt

bij de verbranding van een stof. Vaak uitgedrukt in J/mol

Zie BINAS 56

Aardolie

In hoofdstuk 6 begonnen we met aardolie. Toen zagen we dat aardolie bestaat uit ontzettend veel verschillende koolwaterstoffen

Aardolie - 

raffinage

gefractioneerde 

distillatie

Aardolieraffinage

gefractioneerde destillatie: destilleren van 

aardolie, waarbij de aardolie wordt gescheiden

in verschillende fracties. 

Hoe lager het kooktraject van een fractie, hoe hoger
deze uit de kolom komt.

Nafta

Kraken

Naftafractie: koolwaterstoffen met een keten-

lengte van 5 tot 12 koolstofatomen. 

(Verzadigde) koolwaterstoffen kunnen nog "gekraakt" worden. Dit levert kleine, onverzadigde koolwaterstoffen op. 

voorbeeld: het kraken van octaan (C8H18)

Kraken

kraken: proces waarbij grote koolwaterstoffen worden ontleed in kleinere koolwaterstoffen, door het verbreken van C-C bindingen. Hierbij ontstaan ook onverzadigde koolwaterstoffen. 

Reformen

Een ander proces is reformen. Hierbij worden

stoffen (katalytisch) omgezet tot vertakte alkanen

en aromaten.

Zelfwerkzaamheid §7.1

Maak de volgende opgaven van §7.1:

1, 2, 4 t/m 8

Milieuproblemen

Bij verbranding van fossiele brandstoffen komt CO₂ vrij.

Maar er komen ook andere stoffen vrij, zoals SO₂ en NO₂ 

Deze leiden samen tot: 

- Versterking van het broeikaseffect

- Ontstaan van zure regen

CO₂

Versterkt broeikaseffect

versterkt broeikaseffect: 

1. Toename van CO₂ in de lucht door verbranding.
2. De broeikasgassen houden warmtestraling tegen.
3. De aarde kan de warmte niet kwijt en warmt langzaam op. 

Zure regen

zure regen:

1. Industrie stoot NO₂ en SO₂ uit
2. Reageert in de lucht en vormt zuren
3. Deze zuren vallen met de regen naar beneden,
   en tast de natuur aan.

Zelfwerkzaamheid §7.1

Maak de volgende opgaven van §7.1:

1, 2, 4 t/m 8

§7.2: Biobrandstoffen

 Leerdoelen §7.2: Biobrandstoffen

• Ik kan uitleggen wat biomassa en een biobrandstof is
  
• Ik kan uitleggen wat de koolstofkringloop inhoudt
  
  
• Ik kan een productieproces weergeven in een blokschema
  
• Ik kan uitleggen wat eerste-, tweede- en derde-generatie biobrandstoffen zijn

§7.2: Biobrandstoffen

Video ter introductie:

https://schooltv.nl/video-item/de-kennis-van-nu-in-de-klas-wat-is-biokerosine

https://schooltv.nl/video-item/eenvandaag-in-de-klas-biogas-als-alternatief-voor-aardgas 

Bio-ethanol

De grondstof voor bio-ethanol is maïs. Dat is biologisch materiaal en een voorbeeld van biomassa.

biomassa: biologisch materiaal dat

gebruikt wordt om energie uit te halen

Bio-ethanol

Uiteindelijk werd de biomassa omgezet naar bio-ethanol. 
Uit de bio-ethanol wordt uiteindelijk (door de auto) de energie gehaald.

biobrandstof: een brandstof gemaakt van biomassa. voorbeelden:

bio-ethanol, bio-diesel of biogas (bio-aardgas).

Biobrandstof vs fossiele brandstof

Koolstofkringloop

Koolstofkringloop

koolstofkringloop: In de koolstof-

kringloop wordt de uitgestoten CO₂

weer opgenomen door bomen en planten.

Als deze kringloop 100% gesloten is,

noem je deze ook wel CO₂-neutraal 

Fossiel

Zelfwerkzaamheid §7.2 - deel 1

Maak de volgende opgaven van §7.2:

10, 12, 14, 15, 16

volgende keer: blokschema en generaties biobrandstoffen

Vóór de vakantie:

- Fossiele brandstoffen

- Aardolie-verwerking

- Milieu-effecten

- Biomassa

- Biobrandstoffen

- Koolstofkringloop

Biobrandstoffen

Bio-ethanol is een voorbeeld van een biobrandstof.

Je kunt biobrandstoffen indelen in drie categorieën die je moet kennen:

- eerste generatie biobrandstoffen

- tweede generatie biobrandstoffen

- derde generatie biobrandstoffen

De categorieën zijn gebaseerd op welke soort grondstof gebruikt wordt 

Eerste generatie biobrandstoffen

Eerste generatie biobrandstoffen

Eerste generatie biobrandstoffen

eerste generatie: biobrandstoffen die zijn gemaakt uit voedselgewassen (suiker/zetmeel- of oliehoudende biomassa)

voorbeelden: suikerriet, maïs, koolzaad, sojabonen

Eerste generatie biobrandstoffen

De oliehoudende biomassa bevat een hoog percentage oliën, hoe worden deze omgezet naar een bruikbare biobrandstof?

Omestering

omestering: proces waar een bepaald alcohol en een ester worden omgevormd tot een nieuwe alcohol en ester. ookwel transesterificatie.

Tweede generatie biobrandstoffen

Tweede generatie biobrandstoffen

tweede generatie: biobrandstoffen die zijn gemaakt uit biomassa van niet-voedselgewassen (of restproducten van voedselgewassen)

voorbeelden: maisstengels, stro, gebruikt frituurvet

Derde generatie biobrandstoffen

Derde generatie biobrandstoffen

Derde generatie biobrandstoffen

derde generatie: biobrandstoffen die geen gebruik maken van gewassen

voorbeeld: algen

Blokschema

Blokschema's worden gebruikt voor het in kaart brengen van
complexere productieprocessen. 

Je moet zelf een blokschema kunnen tekenen of invullen vanuit een tekst.

voorbeeld: esterificatie

Blokschema

"Plantaardige olie en methanol worden gemengd in een opslagtank. Deze gaan naar de reactor. Er wordt ook hier een katalysator toegevoegd van natronloog. Glycerol, biodiesel en de katalysator verlaten samen de reactor" 

Zelf een blokschema opstellen: kwestie van goed lezen en oefenen

Blokschema

Veel voorkomende standaard onderdelen:

Blokschema

Oefenen

Zelfwerkzaamheid §7.2 

Maak de volgende opgaven van §7.2:

10, 12, 14, 15, 16

13, 17 en 18(a t/m d)

§7.3: Duurzame ontwikkelingen