Denken in oplossingen.1

Denken in oplossingen.

1. Biobrandstoffen

🔥 Koolstofverbindingen als brandstof

Koolwaterstoffen zoals alkanen (alleen enkelvoudige bindingen; algemene formule: C_nH_2n+2) en alkenen (minstens één dubbele binding; algemene formule: C_nH_2n) zijn belangrijke brandstoffen.

Voorbeeld: Octaan in benzine, ethanol als biobrandstof ook toegevoegd aan benzine.

Nadeel: Bij verbranding ontstaat CO₂, wat bijdraagt aan het broeikaseffect.

🛢️ Aardolie en raffinage

Raffineren gebeurt via fractionele destillatie, waarbij aardolie wordt gescheiden in fracties op basis van kookpunt.

Benzine kookt tussen 70–120 °C, diesel bij een hogere temperatuur.

Daarnaast wordt er ook een proces gebruikt wat kraken genoemd wordt. Hierbij worden koolwaterstoffen met een lange keten van koolstof, afgebroken in kleinere stukken.

🌽 Bio-ethanol

Productie: Via vergisting van glucose:

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Verbranding:  C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

Voordeel: Bio-ethanol maakt deel uit van de korte koolstofkringloop: de CO₂ die vrijkomt bij verbranding, is eerder opgenomen door planten via fotosynthese.

🌍 Kritische kanttekening: ketenanalyse

Niet alle stappen zijn duurzaam; bij transport, bewerking, en teelt komt ook CO₂ vrij.

🧪 Biodiesel

Grondstof: Triglyceriden uit plantaardige olie (bijv. palmolie).

Stap 1 – Hydrolyse: Triglyceride + water → Glycerol + vetzuren (zoals oliezuur)

Stap 2 – Verestering: Vetzuur + methanol ⇌ Ester (biodiesel) + water

→ Evenwichtsreactie, katalysator = KOH

🔁 Omestering is een andere manier om biodiesel te synthetiseren.

Eénstapsreactie:

Triglyceride + 3 CH₃OH ⇌ Glycerol + 3 biodiesel (methyloleaat)

💧 Scheiding van lagen

Polaire laag: methanol, water, glycerol

Apolare laag: biodiesel, onverwerkt triglyceride

🌡️ Kookpuntverschil

Triglyceride > biodiesel (meer massa en vanderwaalskrachten)

Biodiesel is het destillaat bij destillatie

♻️ Duurzaamheid & generatieverschillen

Eerste generatie: Biobrandstof uit voedselgewassen (zoals suikerriet, maïs, palmolie). Dit verdient niet de voorkeur omdat hierdoor ook de voedselproductie in het gedrang zou komen.

Tweede generatie: Niet-eetbare reststromen (zoals cellulose uit hout)

Glucose is makkelijker vergistbaar dan cellulose, omdat cellulose eerst afgebroken moet worden.

⚠️ Milieurisico’s en andere nadelen

Landgebruik voor energiegewassen verdringt voedselproductie.

Gebruik van (kunst)mest leidt tot:

• Eutrofiëring: Overbemesting → minder biodiversiteit
• Uitspoeling: Stikstofverbindingen in bodem en water
• Uitstoot van broeikasgassen zoals:
  - N₂O (distikstofmonooxide) → krachtig broeikasgas
  - NH₃ (ammoniak)

⛽ Bio-ethanol in de praktijk

Toevoeging van bio-ethanol aan fossiele benzine → E10

Evenveel CO₂ bij verbranding als fossiele ethanol, maar bio-ethanol versterkt het broeikaseffect minder door hernieuwbaarheid en de korte koolstofkringloop.

🔄 Recycling?

Biobrandstoffen zijn geen recycling, maar een voorbeeld van hernieuwbaar gebruik: er wordt geen afval hergebruikt, maar biomassa toegepast als grondstof.

• Bio-ethanol – ethanol uit vergiste biomassa
• Biobrandstof – brandstof uit biologische oorsprong
• Duurzaamheid – zuinig omgaan met natuurlijke hulpbronnen
• Biodiesel – esters uit plantaardige olie
• Onvolledige omzetting – evenwichtsreactie, niet alles reageert
• Omestering – omzetting van één ester in een andere
• Versterkt broeikaseffect – toename door extra CO₂-uitstoot

• Koolstofkringloop – natuurlijke CO₂-cyclus
• Eerste generatie biobrandstof – uit voedselgewassen
• Tweede generatie biobrandstof – uit restafval/oneetbare gewassen
• Kunstmest – synthetische bemesting
• Eutrofiëring – overbemesting → afname biodiversiteit
• Uitspoeling – wegspoelen van meststoffen in bodem/water
• Hernieuwbare grondstoffen – groeien weer aan, niet eindig
• Ketenanalyse – evaluatie van duurzaamheid over de hele productieketen

📘 Belangrijke Begrippen