Duurzame brandstoffen
Fossiele brandstoffen raken op en versterken het broeikaseffect. Een duurzame brandstof wordt gemaakt uit hernieuwbare grondstoffen en heeft geen schadelijke gevolgen voor het milieu. Voorbeelden zijn waterstof en biobrandstoffen.
Na deze les kun je
- uitleggen waarom biobrandstoffen CO₂-neutraal zijn
- de reactievergelijkingen van fotosynthese en vergisting geven
- drie soorten biobrandstoffen noemen
- met de C/H-verhouding brandstoffen vergelijken
Dit weet je al
Verbrandingsreacties, endotherm en exotherm (paragraaf 9.2), het versterkte broeikaseffect (les 9.3a).
Waterstof
Bij de verbranding van waterstof ontstaat alleen water:
Er komt dus geen CO₂ vrij. Waterstof is alleen duurzaam als het gemaakt wordt met duurzame energie, bijvoorbeeld door elektrolyse van water met zonne-energie.
Biomassa en de koolstofkringloop
Biobrandstoffen worden gemaakt uit biomassa: materiaal van organische oorsprong. Planten maken glucose bij de fotosynthese. Deze reactie is endotherm; de zon levert de energie:
Bij de verbranding van een biobrandstof komt evenveel CO₂ vrij als de plant kort daarvoor uit de lucht heeft opgenomen. Een biobrandstof is daarom CO₂-neutraal.
Fossiele brandstoffen zijn ook ooit uit planten ontstaan, maar dat koolstof is miljoenen jaren opgeslagen geweest. Verbrand je ze nu, dan komt dat CO₂ er in korte tijd bij. Dat is dus niet CO₂-neutraal.
Soorten biobrandstoffen
| biobrandstof | grondstof | proces |
|---|---|---|
| bio-ethanol | suikers (maïs, suikerriet, suikerbiet) | vergisting |
| biodiesel | plantaardige olie (koolzaad) | omestering |
| biogas | mest, groenafval | vergisting |
Bio-ethanol ontstaat door vergisting van glucose; gistcellen werken als katalysator:
In Nederland mag benzine maximaal 15% bio-ethanol bevatten zonder aanpassingen aan de motor.
Biodiesel maak je door omestering: plantaardige olie reageert met methanol tot glycerol en biodieselmoleculen.
Een nadeel: bio-ethanol en biodiesel worden nu vooral uit voedselgewassen gemaakt. Die landbouwgrond kan dan niet voor voedsel worden gebruikt.
De C/H-verhouding
Bij verbranding wordt C omgezet in CO₂ en H in H₂O. Hoe kleiner de C/H-verhouding, hoe minder CO₂ er ontstaat per joule energie.
Vergelijk de C/H-verhouding van methaan (CH₄) en octaan (C₈H₁₈, benzine).
- Methaan:
- Octaan:
- Methaan heeft de kleinste C/H-verhouding, dus geeft minder CO₂ per joule.
Duurzame elektrische energie
Een biobrandstof maken en verbranden zijn twee energie-omzettingen; bij elke stap gaat energie verloren. Het is efficiënter om zonne-energie direct om te zetten in elektrische energie en die op te slaan in accu's. Duurzame bronnen van elektrische energie zijn zonne-energie, windenergie en waterkracht.
Bij de verbranding van een biobrandstof komt wél CO₂ vrij. Het is CO₂-neutraal omdat dezelfde hoeveelheid kort daarvoor door planten is opgenomen.
Snap je het?
Leg uit waarom het verbranden van aardolie niet CO₂-neutraal is en het verbranden van bio-ethanol wel.
Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van ethanol (C₂H₆O).
- Producten van volledige verbranding: CO₂ en H₂O.
- C kloppend: 2 C, dus 2 CO₂.
- H kloppend: 6 H, dus 3 H₂O.
- O tellen rechts: 2 × 2 + 3 = 7 O. Links zit al 1 O in ethanol, dus nog 6 O nodig: 3 O₂.
Noem drie soorten biobrandstoffen en het proces waarmee ze worden gemaakt.
Bereken de C/H-verhouding van propaan (C₃H₈). Geeft propaan per joule meer of minder CO₂ dan methaan?
- De verhouding:
- Dat is groter dan 0,25 (methaan), dus propaan geeft meer CO₂ per joule.
In hoofdstuk 10 leer je over redoxreacties, onder andere in batterijen en brandstofcellen: een manier om chemische energie direct om te zetten in elektrische energie.
Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.