Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen worden gewonnen uit de bodem: ze bevinden zich onder onze voeten.
Om als mensen er aan te kunnen komen, zullen ze dus opgegraven of opgepompt moeten worden.
Er bestaan een aantal fossiele brandstoffen, namelijk:
Steenkool
Steenkool wordt gevonden onder vroegere moerassen.
Wanneer planten afsterven en hun resten onder water terechtkomen, kunnen ze niet vergaan.
Er zijn immers geen reducenten die de resten kunnen verteren (daar is namelijk zuurstof voor nodig).
Als vervolgens de plantenresten bedekt wordt door zand en klei, ontstaat veen.
Veen is een combinatie van stoffen die onstaat wanneer er door een hoge druk en temperatuur thermolyse optreedt in de plantenresten.
Veen is de eerste gevormde stof in dit proces die als brandstof te gebruiken valt.
Enkele eeuwen geleden waren er nog volop veengebieden in Nederland; door ontginning is een groot deel daarvan verdwenen.
Na de ontginning van veen blijven grote plassen achter. Soms worden deze drooggelegd, maar soms ook niet.
Als veen langere tijd aan hogere druk en temperaturen wordt blootgesteld, ontstaat bruinkool (door middel van chemische reacties). Deze stof wordt in Duitsland erg veel gewonnen en gebruikt. De reden daarvoor is dat bruinkool dicht bij het aardoppervlak ligt, waardoor geen mijnen gebouwd hoeven te worden. Dat kost minder, maar heeft als nadeel dat er een grote bouwput achterblijft na de winning.
Als bruinkool nog veel langer aan hoge druk en temperaturen wordt blootgesteld, ontstaat uiteindelijk steenkool. Steenkool bevindt zich diep in de aardbodem: soms wel meer dan één kilometer diep! Deze grondstof wordt dan ook gewonnen in de mijnbouw. Vroeger werd steenkool ook in Nederland (Zuid-Limburg) gewonnen. Dat dat niet meer gebeurt, komt doordat er in Groningen aardgas ontdekt werd. Aardgas was goedkoper om te verkrijgen en bovendien is het milieuvriendelijker. Daardoor stapten mensen in grote getale over op aardgas en behoorde steenkool tot het verleden.
(Een plus betekent meer dan ..., een min betekent minder dan....)
Meestal moet aardolie, als vloeibare stof, omhoog worden gepompt. Soms hoeft dit niet, namelijk wanneer er veel druk op de aardolie staat. In dat geval kan de aardolie bijvoorbeeld omhoog spuiten.
Aardolie is meestal handiger dan steenkool. Dat komt doordat, het in tegenstelling tot steenkool, door bijvoorbeeld pijpleidingen vervoerd kan worden. Bovendien is steenkool te duur om efficiënt per schip te vervoeren.
Aardolie bevat de volgende massapercentages van de volgende stoffen:
Zoals je in bovenstaande tabel ziet, kan aardolie qua samenstelling nogal verschillen. Net als bij steenkool is er niet één bepaalde stof die we steenkool of aardolie noemen. Steenkool kan heel verschillend zijn, maar toch steenkool heten. Ditzelfde geldt ook voor aardolie. De samenstelling van fossiele brandstoffen is voor een belangrijk deel afhankelijk van de plaats waar het gevonden wordt.
Aardolie bestaat uit verschillende soorten koolwaterstoffen, in dit geval (grotendeels) alkanen, cycloalkanen en aromaten. Zoals je uit bovenstaande tabel kunt opmaken, bevat aardolie echter ook verbindingen van zuurstof, zwavel en stikstof.
Aardgas ontstaat in hetzelfde proces als aardolie. Daardoor worden deze twee fossiele brandstoffen vaak dicht bij elkaar gevonden. Aardgas is echter een gas, dus kan het ook wegdampen. Dit betekent eigenlijk dat het aardgas gewoon door steen heen gaat en zo uit de aardgasbel 'verdwijnt'. Aardgas is door deze eigenschap ook erg gevaarlijk: het kan exploderen (wanneer het in een mijngang terechtkomt) en zo mijnwerkers doden. Vroeger werd aardgas om deze reden verbrand bij de winning van aardolie.
Aardgas kan alleen verzamelen onder ondoordringbare gesteenten (voor het aardgas). Het komt hier doordat het wordt weggedrukt uit diepere plaatsen in de aarde onder invloed van hoge druk.
Aardgas wordt gebruikt om synthesegas te produceren. Dat is een mengsel van koolstofmono-oxide (CO) en waterstofgas (H2). Deze ontstaan bij de volgende reactie met water:
CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)
Het proces waarbij synthesegas ontstaat wordt ook wel reforming genoemd. Synthesegas is een nuttige grondstof in de chemische industrie. Een toepassing is bijvoorbeeld de productie van kunstmest.
Aardgas is bovendien lange tijd een relatief 'waardeloze' grondstof geweest. Het nadeel van aardgas is dat er relatief gezien erg weinig energie uit kan worden gewonnen per m³. Daardoor zijn veel aardgasvelden die relatief ver van de bewoonde wereld liggen lange tijd onbenut gebleven. Pas sinds aardolie op begint te raken wordt aardgas een lucratieve brandstof om te ontginnen.
Als veen langere tijd aan hogere druk en temperaturen wordt blootgesteld, ontstaat bruinkool (door middel van chemische reacties). Deze stof wordt in Duitsland erg veel gewonnen en gebruikt. De reden daarvoor is dat bruinkool dicht bij het aardoppervlak ligt, waardoor geen mijnen gebouwd hoeven te worden. Dat kost minder, maar heeft als nadeel dat er een grote bouwput achterblijft na de winning.
Als bruinkool nog veel langer aan hoge druk en temperaturen wordt blootgesteld, ontstaat uiteindelijk steenkool. Steenkool bevindt zich diep in de aardbodem: soms wel meer dan één kilometer diep! Deze grondstof wordt dan ook gewonnen in de mijnbouw. Vroeger werd steenkool ook in Nederland (Zuid-Limburg) gewonnen. Dat dat niet meer gebeurt, komt doordat er in Groningen aardgas ontdekt werd. Aardgas was goedkoper om te verkrijgen en bovendien is het milieuvriendelijker. Daardoor stapten mensen in grote getale over op aardgas en behoorde steenkool tot het verleden.
Samenstelling
Steenkool bestaat uit verschillende atoomsoorten. Deze komen in de volgende volgorde voor (van veel naar weinig)- Koolstof (C)
- Waterstof (H)
- Zuurstof (O)
- Stikstof (N) en zwavel (S)
(Een plus betekent meer dan ..., een min betekent minder dan....)
| Atoomsoort | Symbool | Massapercentage |
|---|---|---|
| Koolstof | C | 91.5% + |
| Waterstof | H | 3.75% - |
| Zuurstof | O | 2.5% - |
| Zwavel | S | 1% |
| Overig | 7 tot 12% |
Aardolie
Aardolie is, net als steenkool, een fossiele brandstof. Net als steenkool ontstaat aardolie door thermolyse. Het verschil is dat aardolie op de bodem van een oceaan ontstaat. Door de hogere druk (vergeleken met op het land, zoals bij steenkool het geval is), zijn de resulterende koolwaterstofmoleculen kleiner. Aardoliebronnen ontstaan wanneer de koolwaterstoffen, die door de hoge druk naar boven zullen 'drijven', onder een laag ondoordringbaar gesteente komen te zitten. Hier hopen de koolwaterstoffen zich op en vormen ze een vloeibaar mengsel van stoffen, dat wij aardolie noemen.
Meestal moet aardolie, als vloeibare stof, omhoog worden gepompt. Soms hoeft dit niet, namelijk wanneer er veel druk op de aardolie staat. In dat geval kan de aardolie bijvoorbeeld omhoog spuiten.
Aardolie is meestal handiger dan steenkool. Dat komt doordat, het in tegenstelling tot steenkool, door bijvoorbeeld pijpleidingen vervoerd kan worden. Bovendien is steenkool te duur om efficiënt per schip te vervoeren.
Aardolie bevat de volgende massapercentages van de volgende stoffen:
| Atoomsoort | Symbool | Massapercentage (minimaal) | Massapercentage (maximaal) |
|---|---|---|---|
| Koolstof | C | 80% | 87% |
| Waterstof | H | 10% | 14% |
| Zuurstof | O | 0,05% | 1,5% |
| Zwavel | S | 0,05 | 6% |
| Stikstof | N | 0,2% | 3% |
Zoals je in bovenstaande tabel ziet, kan aardolie qua samenstelling nogal verschillen. Net als bij steenkool is er niet één bepaalde stof die we steenkool of aardolie noemen. Steenkool kan heel verschillend zijn, maar toch steenkool heten. Ditzelfde geldt ook voor aardolie. De samenstelling van fossiele brandstoffen is voor een belangrijk deel afhankelijk van de plaats waar het gevonden wordt.
Aardolie bestaat uit verschillende soorten koolwaterstoffen, in dit geval (grotendeels) alkanen, cycloalkanen en aromaten. Zoals je uit bovenstaande tabel kunt opmaken, bevat aardolie echter ook verbindingen van zuurstof, zwavel en stikstof.
Aardgas
Aardgas is een mengsel van gassen, dat vooral uit de meest lichte koolwaterstoffen (methaan) bestaat. Bovendien kan er ook een redelijke hoeveelheid stikstofgas, ethaan of CO2 in aardgas ziten. Dit is overigens, net als bij andere fossiele brandstoffen, afhankelijk van de vindplaats.Aardgas ontstaat in hetzelfde proces als aardolie. Daardoor worden deze twee fossiele brandstoffen vaak dicht bij elkaar gevonden. Aardgas is echter een gas, dus kan het ook wegdampen. Dit betekent eigenlijk dat het aardgas gewoon door steen heen gaat en zo uit de aardgasbel 'verdwijnt'. Aardgas is door deze eigenschap ook erg gevaarlijk: het kan exploderen (wanneer het in een mijngang terechtkomt) en zo mijnwerkers doden. Vroeger werd aardgas om deze reden verbrand bij de winning van aardolie.
Aardgas kan alleen verzamelen onder ondoordringbare gesteenten (voor het aardgas). Het komt hier doordat het wordt weggedrukt uit diepere plaatsen in de aarde onder invloed van hoge druk.
Aardgas wordt gebruikt om synthesegas te produceren. Dat is een mengsel van koolstofmono-oxide (CO) en waterstofgas (H2). Deze ontstaan bij de volgende reactie met water:
CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)
Het proces waarbij synthesegas ontstaat wordt ook wel reforming genoemd. Synthesegas is een nuttige grondstof in de chemische industrie. Een toepassing is bijvoorbeeld de productie van kunstmest.
Aardgas is bovendien lange tijd een relatief 'waardeloze' grondstof geweest. Het nadeel van aardgas is dat er relatief gezien erg weinig energie uit kan worden gewonnen per m³. Daardoor zijn veel aardgasvelden die relatief ver van de bewoonde wereld liggen lange tijd onbenut gebleven. Pas sinds aardolie op begint te raken wordt aardgas een lucratieve brandstof om te ontginnen.