Brandstoffen vergelijken en duurzaamheid
Brandstoffen verschillen in hoeveel CO₂ ze uitstoten per joule energie. Voor het examen moet je die verschillen kunnen uitleggen met de C/H-verhouding en de koolstofkringloop.
De C/H-verhouding is het aantal C-atomen gedeeld door het aantal H-atomen in een brandstof. Je leest de atomen af uit de formule. Hoe lager de verhouding, hoe meer energie er vrijkomt per gram en hoe minder CO₂ er ontstaat per kJ.
Bij verbranding reageert de brandstof met zuurstof. Koolstof wordt CO₂ en waterstof wordt water. Waterstof levert dus energie zonder CO₂, terwijl koolstof wel CO₂ oplevert. Methaan heeft één C-atoom op vier H-atomen, dus een lage verhouding. Stookolie heeft veel meer C-atomen, dus een hogere verhouding.
Bij verbranding ontstaan ook NOx en SO₂. NOx ontstaat vooral uit stikstof uit de lucht. SO₂ ontstaat uit zwavel in de brandstof. Ook deze emissies hoor je bij een duurzaamheidsvergelijking te betrekken.
Bij biobrandstof gaat het om de koolstofkringloop. Planten hebben het CO₂ eerst recent uit de lucht opgenomen. Bij verbranding komt dat CO₂ weer vrij, zonder netto extra CO₂ in de lucht. Bij fossiele brandstof is het CO₂ lang geleden vastgelegd. Dat voegt wel extra CO₂ toe aan de kringloop, en dat versterkt het broeikaseffect.
Bij olieraffinage wordt ruwe olie door gefractioneerde destillatie in fracties gescheiden. Bij kraken worden lange moleculen in kortere moleculen gesplitst.
Onthoud
De C/H-verhouding is aantal C-atomen gedeeld door aantal H-atomen.
Een lagere C/H-verhouding betekent minder CO₂ per kJ energie.
Verbranding levert ook NOx en SO₂ op, die je ook moet meewegen.
Biobrandstof voegt geen extra CO₂ toe aan de kringloop, fossiele brandstof wel.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Welke van de twee stoffen is het duurzaamst, LNG of stookolie? Reken de C/H-verhouding van beide uit.
- 1
LNG is vloeibaar methaan met formule CH₄. Dat zijn 1 C-atoom en 4 H-atomen.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen delen de H-atomen door de C-atomen. Deel het aantal C-atomen door het aantal H-atomen.
Leerlingen denken dat biobrandstof helemaal geen CO₂ uitstoot. Beschrijf liever dat het CO₂ recent uit de lucht is opgenomen en dus de kringloop niet extra belast.
Leerlingen vergeten dat ook NOx en SO₂ bij verbranding ontstaan. Noem die emissies naast CO₂ als je duurzaamheid vergelijkt.
Snel checken
Welke stof heeft de laagste C/H-verhouding?
Waarom draagt biobrandstof minder bij aan het versterkt broeikaseffect dan fossiele brandstof?