Vraag 23Van afvalgas naar brandstof

Afvalgassen uit de staal- en petrochemische industrie bevatten behalve koolstofdioxide vaak ook veel koolstofmono-oxide. Het bedrijf Lanzatech heeft een proces ontwikkeld waarbij deze afvalgassen worden gemengd met waterstof en andere gassen afkomstig van vergaste biomassa en vergaste kolen. Het verkregen mengsel wordt vervolgens door speciale micro-organismen omgezet tot ethanol ( C H O) 2 6 en andere alcoholen. De totaalvergelijking van één van de biochemische routes waarmee deze micro-organismen ethanol produceren, is weergegeven met reactie 1. 6 CO (g) + 3 H O (l) → C H O (l) + 4 CO (g) (reactie 1) 2 2 6 2

Een andere biochemische route kan met reactie 2 worden beschreven. 6 H + 2 CO → 3 H O + C H O (reactie 2) 2 2 2 2 6 In de bioreactor wordt uiteindelijk alle CO en CO omgezet tot ethanol en 2 andere alcoholen. De opbrengst aan ethanol in het Lanzatech-proces wordt uitgedrukt in MJ. Dit is de hoeveelheid energie die vrijkomt als het geproduceerde ethanol zou worden verbrand. De CO -opname door de micro-organismen in het Lanzatech-proces 2 is 81,5 g CO per MJ. De CO -uitstoot van de overige processen is 2 2 51 g CO per MJ. 2

Het ethanol en de overige alcoholen worden door destillatie gescheiden van het mengsel in de bioreactor. Behalve ethanol worden in de Lanzatech-bioreactor ook butaan-1-ol, butaan-2-ol, 2-methylpropaan-1-ol en 2-methylpropaan-2-ol gevormd door de micro-organismen. Deze C -alcoholen kunnen in een aansluitend proces worden gebruikt om 4 door additie-reacties koolwaterstoffen te produceren met 12 en 16 koolstofatomen in de moleculen. Deze koolwaterstoffen kunnen worden toegevoegd aan kerosine. Dit proces is in onderstaand blokschema weergegeven. Met C tot en met C is het aantal koolstofatomen in de 4 16 koolwaterstoffen aangegeven. blokschema C 4 alcoholen R1 water C 4 C 8 -alkenen C 4 -alcoholen C 4 -alkenen C 4 C 8 C 12 C 16 S1 R2 S2 C 4 -alkenen alkenen water C 4 -alcoholen C 12 C 16 -alkenen H 2 R3 C 12 C 16 is een mengsel H 2 C 12 C 16 van alkanen en alkenen C 12 C 16 voor kerosine C C S3 12 16 In reactor 1 (R1) worden de C -alcoholen onvolledig omgezet tot de 4 C -alkenen methylpropeen, but-1-een en but-2-een. Hierbij ontstaat ook 4 water.

Het mengsel afkomstig uit R1 wordt in scheidingsruimte 1 (S1) afgekoeld. Hierdoor worden de C -alkenen afgescheiden van het water en van de 4 C -alcoholen die niet hebben gereageerd. 4

Leg uit binnen welk temperatuurgebied deze scheiding kan plaatsvinden ( p = p ). Gebruik Binas-tabel 42B of ScienceData-tabel 8.3.b. 0 Het kookpunt van methylpropeen is 267 K.