Vraag 10Zonnepanelen voor ethanol

Er is tegenwoordig veel vraag naar duurzame energiebronnen zoals bio-ethanol. Bio-ethanol wordt veel geproduceerd uit zetmeel van bijvoorbeeld aardappelen of mais. De omzettingen die optreden bij de vorming van zetmeel in planten en de productie van bio-ethanol uit het zetmeel zijn in figuur 1 vereenvoudigd weergegeven. figuur 1 plant fabriek oogst CO C H O zetmeel zetmeel C H O C H O 2 6 12 6 6 12 6 2 6 De gemiddelde opbrengst per hectare bedraagt in Nederland 4,5·10 4 kg aardappelen per jaar. Aardappelen bevatten gemiddeld 19 massa% zetmeel. Het zetmeel wordt in bioreactoren gehydrolyseerd tot glucose. De glucose wordt door vergisting omgezet tot koolstofdioxide en ethanol. Hierbij ontstaat twee mol ethanol per mol glucose.

Om te kunnen berekenen wat de minimale hoeveelheid energie is die nodig is om ethanol te produceren uit CO , wordt zetmeel weggelaten uit 2 bovenstaande omzettingen. De resterende processen kunnen dan worden weergegeven met de volgende reactievergelijkingen: 6 CO + 6 H O → C H O + 6 O fotosynthese 2 2 6 12 6 2 C H O → 2 C H O + 2 CO vergisting 6 12 6 2 6 2

In het wetenschappelijk tijdschrift Nature is een artikel gepubliceerd over het gebruik van elektrische energie om ethanol te produceren uit CO . 2 Dit zou een alternatief kunnen zijn voor de genoemde productie van bio-ethanol. Het elektrochemische proces bestaat uit twee stappen. In de eerste stap wordt CO omgezet tot CO . In de tweede stap wordt CO door elektrolyse 2 omgezet tot ethanol. De elektrolyse-opstelling die wordt gebruikt, is in figuur 2 vereenvoudigd weergegeven. In beide halfcellen zijn OH – -ionen en water aanwezig. Alleen OH – -ionen en watermoleculen kunnen door het membraan tussen beide halfcellen bewegen. figuur 2 zonnepanelen O CO 2 _ _ OH OH H O H OH O - 2 2 o.a. ethanol membraan H 2 O In de rechter halfcel worden acht elektronen opgenomen per molecuul ethanol dat wordt gevormd.

Geef de vergelijking van de halfreactie van de vorming van ethanol in de rechter halfcel.