Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

More documents

Recommendations

Info

Oxygen Fuldstændig forbrænding Overskud af oxygen Varme og elektricitet H 2O + CO2 Biomasse Aske Forgasning 800 o C Underskud af oxygen ter uden værdi, kan i stort omfang bruges som biobrændsler. Sådanne affaldsprodukter kan eksempelvis være strå fra korn, spildevand samt overskuds- og spildproduktion af fødevarer. Biomasse udgør i dag ca. 10 % af verdens totale energiforsyning og forventes at stige yderligere til at dække omkring 20 %. Dette kan gøres uden at påvirke fødevareproduktionen eller forhindre andre nødvendige og vigtigere anvendelser af biomasse. Det betyder dog også, at biomasse skal betragtes som en begrænset resurse og derfor skal anvendes med omtanke, idet biomasse næppe nogensinde vil kunne dække vores samlede energibehov. De store spørgsmål er derfor, hvad vi primært skal anvende biomassen til, og hvordan det gøres mest effektivt? Forbrænding Tør biomasse udnyttes mest energieffektivt ved at brænde det i et kraftvarmeværk. I Oxidation Varme & elektricitet Forbrænding Hydrogen Separation Gasblanding CO, CO 2, H 2O og H 2 Fischer-Tropsch Benzin & Diesel Figur 5. Oxidation af biomasse kan forløbe på to forskellige måder: Enten ved en fuldstændig forbrænding, som det eksempelvis er tilfældet ved halmafbrænding i et kraftvarmeværk, eller ved en delvis oxidation, som det er tilfældet ved en forgasningsproces. Danmark afbrændes allerede en del halm på kraftvarmeværkerne, hvorved der produceres varme og elektricitet. Effektiviteten i denne afbrænding kan blive så høj, at mere end 90 % af energien i biomassen udnyttes. Derfor er det utvivlsomt den mest energieffektive måde at bruge den tørre biomasse på. Restproduktet efter afbrændingen er en aske, der i en vis udstrækning kan bruges videre som gødning på markerne. Forgasning Ved forgasning af biomasse omsættes det organiske materiale ved underskud af ilt til syntesegas, dvs. gas bestående af CO, CO 2 , H 2 O og H 2 , der kan bruges til en række formål. Biomassen i processen er typisk træ, halm eller affald, der ledes ind i en reaktor med en temperatur på 800-1000 o C, hvor trykket kan varieres efter behov. Ved processen dekomponeres det organiske Biobrændsel – et varmt alternativ 13
14 materiale først til carbon og vand ved opvarmning, og derefter sker der en delvis oxidation af det netop dannede carbon. <strong><strong>Kemisk</strong>e</strong> reaktioner ved forgasningsprocessen Ved forgasningsprocessen nedbrydes kulhydrater til carbon og vand: C 6 H 12 O 6 (s) → 6 C(s) + 6 H 2 O(g) Det dannede carbon kan så reagere videre: C(s) + O 2 (g) → CO 2 (g) (1) C(s) + CO 2 (g) → 2 CO(g) (2) 2 C(s) + O 2 (g) → 2 CO(g) (3) 2 CO(g) + O 2 (g) → 2 CO 2 (g) (4) Reaktioner 1-4 er de vigtigste reaktioner for forgasningsprocesserne. Her ser vi, at der dannes CO og CO 2 . I praksis vil der altid være vand tilstede og derfor vil reaktionerne 5-7 også forløbe: C(s) + H 2 O(g) → CO(g) + H 2 (g) (5) C(s) + 2 H 2 O(g) → CO 2 (g) + 2 H 2 (g) (6) CO(g) + H 2 O → CO 2 (g) + H 2 (g) (7) Resultatet er i sidste ende en gasblanding bestående af CO, CO 2 , H 2 O og H 2 dannes. Denne såkaldte syntesegas kan bl.a. bruges til at producere varme, elektricitet, hydrogen, benzin eller diesel. Det eneste biprodukt, der er tilbage efter behandlingen i reaktoren, er uorganiske forbindelser, der danner en aske. Disse forbindelser kan stamme fra urenheder i biomassen, såsom kalium- og natriumsalte. Biobrændsel – et varmt alternativ Hvis der har været svovlholdige forbindelser til stede i biomaterialet, må disse fjernes fra gassen, da det ellers kan medføre skadelige emissioner af SO 2 og SO 3 . Typisk omdannes svovloxiderne til svovlsyre eller rent svovl. Selv om der hyppigt er nitrogenholdige forbindelser i biomassen, er dannelse af nitrogenoxider, generelt betegnet som NO x , sjældent et problem, grundet den begrænsede tilstedeværelse af oxygen under forgasningen. Derimod dannes der ofte ammoniak, der let kan fjernes fra gassen og anvendes. Når gassen er renset for uønskede biprodukter, kan den forarbejdes videre. Syntetiske brændstoffer ved Fischer-Tropsch processen Syntesegas fra forgasningsprocessen (CO, CO 2 , H 2 O og H 2 ) kan benyttes til at opnå en bred vifte af petrokemiske produkter. Biomassen kan således anvendes til at få andre produkter end blot varme og elektricitet. Her er især Fischer-Tropsch processen en vigtig fremtidig teknologi, da man derved kan fremstille syntetisk benzin og diesel. Ved processen reagerer CO og H 2 med hinanden over en metalkatalysator, hvorved der dannes carbonhydrider af forskellige længder. I det simpleste tilfælde dannes der blot methan ved reaktionen CO + 3 H 2 → CH 4 + H 2 O To carbonatomer (fra CO som bliver spaltet på metaloverfl aden) kan også binde til hinanden på katalysatoren under indfl ydelse af hydrogen. Denne polymerisations-mekanisme kan således fortsætte, hvorved der dannes lange kæder af carbon, som så kan anvendes til eksempelvis benzin og diesel.
Page 1 and 2: Nye Kemiske Horisonter
Page 5 and 6: Stor tak til Carlsbergs Mindelegat
Page 7 and 8: Er du også på vej mod mod nye kem
Page 10 and 11: Af ph.d. studerende Anne Mette Frey
Page 12 and 13: Alternative energikilder I dag fi n
Page 16 and 17: Kapitlets forfattere: Fra venstre p
Page 18 and 19: Tabel 1. I tabellen ses hvor meget
Page 20 and 21: Plantebestanddele Vigtige byggesten
Page 22 and 23: kelforurening og store lugtgener. D
Page 24: har en stor betydning for luftkvali
Page 27 and 28: 26 Af ph.d. studerende Lars Ulrik N
Page 29 and 30: 28 F O + O H N NH Figur 3. I fi gur
Page 31 and 32: En bakterie kommer ind i kroppen Kr
Page 33 and 34: 32 HOOC NH2 Ab 38C2 HOOC NH O Figur
Page 35 and 36: 34 Organokatalyse Som vi så i forr
Page 37 and 38: 36 Som det ses i fi gur 10, er den
Page 39 and 40: 38 O O Ved reduktion af en dobbeltb
Page 41 and 42: 40 Ved reaktionen vist på fi gur 1
Page 44 and 45: Af civilingeniør-studerende Andrea
Page 46 and 47: Ioniske væsker er - i modsætning
Page 48 and 49: Hvorfor er ioniske væsker væsker?
Page 50 and 51: mindelige fysiske egenskaber sammen
Page 52 and 53: afsvovlet diesel
Page 54 and 55: teressante. Ioniske væsker har nem
Page 56 and 57: Ofte består homogene katalysatorer
Page 58: Figur 11. Ved BASF’s BASIL proces
Page 61 and 62: 60 Af specialestuderende Sofi e Egh
Page 63 and 64: 62 Disse tetraedre danner 3-dimensi
Page 65 and 66:
64 Et reaktionsskema for udskiftnin
Page 67 and 68:
66 kan foregå inde i strukturen. I
Page 69 and 70:
68 Katalysatorer til en drømmereak
Page 71 and 72:
70 Zeolitter i fremtiden Verden ove
Page 74 and 75:
Computerkemi - en opdagelsesrejse i
Page 76 and 77:
Tempoet gjorde det umuligt at forud
Page 78 and 79:
Figur 3: De to systemer, som kunne
Page 80 and 81:
sig den øgede kompleksitet, når d
Page 82 and 83:
Kapitlets forfattere: Civilingeniø
Page 84 and 85:
Vi har også gennemført nogle bere
Page 86 and 87:
Bæredygtig kemi i fremtiden 85
Page 88:
Figur 19. Det sidste TS-kompleks er
Page 91 and 92:
90 Af ph.d. studerende Johan Hygum
Page 93 and 94:
92 1.000.000 € 100.000 € 10.000
Page 95 and 96:
94 spalter vand (fi gur 3). For nyl
Page 97 and 98:
96 Eddikesyre 2,4 Mtons 12% MTBE 9,
Page 99 and 100:
98 O NH3, H2O2 katalysator Figur 8.
Page 101 and 102:
100 HO O HO OH HO O OH Figur 9. Str
Page 103 and 104:
102 HO HO O H 2N O Figur 11. Syntes
Page 105 and 106:
104 DDT (Dichlordiphenyltrichloreth
Page 107 and 108:
106 ihjel. Et sekundært pesticid k
Page 109 and 110:
108 Tabel 1. Top-10 over de mest s
Page 111 and 112:
110 H 3C Figur 16. Tidlige HMGR-hæ
Page 113 and 114:
112 H 3C H 3C O HO H H O O O Figur
Page 115 and 116:
114 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 117 and 118:
116 af sygdommen. En tidligere bete
Page 119 and 120:
118 Me O Ph N Ph Figur 3. Semisynte
Page 121 and 122:
120 Isolation Et naturstof isoleres
Page 123 and 124:
122 O O H HO OH OH OH HO OH O OH Ph
Page 125 and 126:
124 Epothilone A og B Flere interes
Page 127 and 128:
126 til for at holde den usynlige t
Page 129 and 130:
128 O H N SiMe2t-Bu S S Figur 13. M
Page 131 and 132:
130 sistens er et problem, der ikke
Page 133 and 134:
132 tibiotikum med en hidtil uovert
Page 135 and 136:
134 Solceller - et strålende svar
Page 137 and 138:
136 den, nemlig 1,7·10 5 TW. Hvis
Page 139 and 140:
138 Solceller i praksis Inden for s
Page 141 and 142:
140 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 143 and 144:
142 Siliciumsolceller Langt den mes
Page 145 and 146:
144 hvorved der dannes et elektron-
Page 147 and 148:
146 sorbere synligt lys således, a
Page 149 and 150:
148 Kan man fi lme en kemisk reakti
Page 151 and 152:
150 Kemi - hvad er det? Før vi gå
Page 153 and 154:
152 hvilket ledte ham til opdagelse
Page 155 and 156:
154 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 157 and 158:
156 Figur 4. Skematisk illustration
Page 159 and 160:
158 Eksempel 1. Det første trin i
Page 161 and 162:
160 alise-ringer af processen, dvs.
Page 163 and 164:
162 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 165 and 166:
164 Af civilingeniør-studerende Na
Page 167 and 168:
166 Hvad er polymerer? Polymerer er
Page 169 and 170:
168 Bæredygtig kemi i fremtiden Fi
Page 171 and 172:
170 DBS - PPy Figur 7. Polypyrrol d
Page 173 and 174:
172 Cyklisk Voltammetri (CV) Metode
Page 175 and 176:
174 Faktorer der påvirker ionvandr
Page 177 and 178:
176 Kationstørrelse og valens: Det
Page 179 and 180:
178 100 80 60 40 20 Kraft pr. Areal
Page 181 and 182:
180 Ordliste aldolase enzym der kat
Page 183:
182 phenylringe benzenringe polypep
show all

Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?