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 aardolie

• Grote fracties omzetten in kleine fracties 
• => verkrijgen door te kraken

• Lange keten -> alkaan + alkeen. 

§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
  
• 12 regels ‘Groene Chemie’ (T97A)
  

§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 de atoomeconomie, 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