Scheikunde Hoofdstuk 14.docx

Scheikunde Hoofdstuk 14

Duurzaamheid Een duurzaam product of productieproces brengt nu en in de toekomst geen schade toe aan mensen, de aarde en het milieu. Duurzaamheid is het doel, groene chemie is het middel. Groene chemie berust op twaalf regels om productieprocessen zo duurzaam mogelijk te laten verlopen. Een proces is duurzamer als deze veiliger is, minder grondstoffen en energie gebruiken, hernieuwbare grondstoffen gebruikt en minder vervuiling veroorzaken. Atoomeconomie (in massa %) Bij de atoomeconomie gaat er het erom dat er zoveel mogelijk atomen van de beginstof(fen) in het gewenste product terecht komen. Hoge atoomeconomie  geen afval Lage atoomeconomie  afval De grondstoffen moeten zo efficiënt mogelijk gebruikt worden. Je wilt dat er zo min mogelijk afval/bijproducten ontstaan. 𝑚𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝑎𝑡𝑜𝑜𝑚𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒 = 𝑥 100% 𝑚𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛 (BiNaS 37H) De atoomeconomie geeft aan welk percentage van de massa van de beginstoffen terechtkomen in het gewenste product. De atoomeconomie is een vast percentage gebaseerd op de reactie. Het gaat uit van 100% rendement en geeft aan hoeveel van een product Voorbeeld: Titanium kan op twee manieren uit het erts worden gewonnen: 1. TiO2 + 2 Mg  Ti + 2MgO Massa beginstoffen = TiO2 + 2 Mg = 47,87 + 2 x 16,00 + 2 x 24,31 = 128,49 Massa product = Ti = 47,87 𝑎𝑡𝑜𝑜𝑚𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒 =

47,87 𝑥 100% = 37,26% 128,49

Atoomeconomie is 37,26% dus 62,74% bijproduct/afval 2. TiO2  Ti + O2 Massa beginstof = 47,87 + 2 x 16,00 = 79,87 Massa product = 47,87 𝑎𝑡𝑜𝑜𝑚𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒 =

47,87 𝑥 100% = 59,93% 79,87

Reactie 2 is duurzamer als er gekeken wordt naar atoomeconomie: reactie 2 gebruikt namelijk minder grondstoffen, geeft minder afval (bij 100% rendement) Rendement De hoeveelheid product die volgens de atoomeconomie kan ontstaan, wordt in de praktijk vaak niet gehaald. Het rendement van een proces is het percentage van de opbrengst die theoretisch mogelijk is.

𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 =

𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑥 100% 𝑡ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠

Voorbeeld: Door vergisting van glucose ontstaat ethanol en koolstofdioxide. Door vergisting van 1,0 kg glucose ontstaat 0,47 kg ethanol. Bereken het rendement van de gistin. C6H12O6 (aq)  2 C2H5OH (aq) + 2 CO2 (g) E-factor = aantal (k)g afval per (k)g product 𝐸 − 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 =

𝑚𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛 − 𝑚𝑤𝑒𝑟𝑘𝑒𝑙𝑖𝑗𝑘𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝑚𝑤𝑒𝑟𝑘𝑒𝑙𝑖𝑗𝑘𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡

Voorbeeld: Titanium kan op de volgende manier uit het erts worden gewonnen. TiO2 + 2 Mg  Ti + 2 MgO Rendement = 88% TiO2 + 2 Mg  Ti + 79,87 2x24,31 47,87

2 MgO 2x40,31

Er ontstaat 0,88 x 47,87 = 42,13 g Ti uit 128,5 g beginstoffen. 128,49 − 42,13 𝐸 − 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = = 2,1 42,14 Voorbeeld 2: Atoomeconomie = 37,26% Rendement = 88% Atoomeconomie van 37,26% betekent: per 100g beginstoffen ontstaat 37,26g product (bij 100% rendement) Dus bij 88% rendement ontstaat 0,88 x 37,26 = 32,79 100 − 32,79 𝐸 − 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = = 2,1 32,79