HF 1. år
1p Grenaa
Gymnasium
1
Fremtidens energi
Vi har et stigende energiforbrug – det ser ud til at denne levemåde ikke er
bæredygtig, idet klimaet sandsynligvis ændre sig. Kan fremtidens levemåde blive
bæredygtig?
1: Hvad er fossile brændstoffer?
Vi kender dem som olie, kul og gas. Det er en form for brændstof, som bliver dannet af organisk
materiale, der har lagt under højt tryk i undergrunden i millioner af år.
1
OK
2: Hvordan produceres fossile brændstoffer?
Råolien pumpes ind i en varmeovn hvor at den bliver varmet op til ca. 350
0
C. Herefter pumpes det
over i et destillationstårn. Her vil de stoffer der har et kogepunkt under 350
0
C stige op. Mens
stofferne stiger opad bliver de gradvist afkølet. Derpå vil de forskellige stoffer alt efter kogepunkt
fortættes til væskeform og kan derfor blive udskilt fra hinanden.
Hertil skal noteres at råolie ikke kan tåle temperaturer over 375
0
C for det vil ødelægge olien,
derfor kan man ved fordel anvende vacuumdestillation. Det vil sige, ved mindre tryk bliver
væskernes kogepunkt også mindre og derved kan hele processen forgå ved lavere temperaturer
2
.
3: Hvilke konsekvenser har afbrænding af fossile brændstoffer for klimaet?
Problemet opstår når man henter fossile brændstoffer fra lithosfæren og forbrænder dem så de
frigives i atmosfæren. På den måde tilføres der kulstof som har ligget i jorden i millioner af år og
som derfor ikke har været med i det nuværende kredsløb mellem atmosfæren og biosfæren og
derved bidrager det til drivhuseffekten.
3
Dette kaldes Kulstofkredsløbet, som her på jorden
konstant og i balance. Det opdeles i 4 grupper:
1. Biosfæren (plante masse)
2. hydrosfæren (i vandet)
3. lithosfæren (jordskorpen)
4. atmosfæren (luften).
1
Alverdens geografi. Side 225.
2
Kemi Aurum. Side 155.
3
Alverdens geografi. Side 57. Figur 2.29.
1p Grenaa
Gymnasium
2
Drivhuseffekten i sig selv er ikke farlig for hvis ikke den eksisterede ville man få en 33
0
C lavere
gennemsnits temperatur. Den finder sted i den nedre del af stratosfæren (10-18 km).
4
Det der er
farlig er koncentrationen af den. Det er her CO
2
kommer ind for det bidrager til en højere
koncentration. Det er sådan at solens kortbølge indstrålingsenergi trænger nemmere igennem
atmosfæren og ned til jorden hvor varmen absorberes og laves om til langbølge udstrålingsenergi
og kastes tilbage mod verdensrummet. Men langbølgerne har svært ved at trænge igennem og
noget af det reflekteres tilbage til overfladen og derved opvarmes jorden mere. Dette giver en
forskydning af klimabælter, og den biosfære vi kender i dag
Solens kortbølge indstråling til jorden, skal være den samme som jordens langbølge udstråling til
verdensrummet, hvis man skal beholde, det klima vi har nu. Men ved afbrænding af fossile
brændstoffer bidrager vi med CO
2
(kuldioxid) til atmosfæren og derved er man med til at
forstærke drivhuseffekten som sender en del af jordens udstrålingsenergi tilbage igen og derfor
opvarmes jorden mere og mere.
5
NB. Noget går til opvarmning af jorden. Og derefter bliver det sendt ud igen som lang bølger
(inferød).
CO
2
har dobbelt binding til O’erne og de fanger langbølge frekvenserne og sender det tilbage
igen. De vibrerer men de tager ikke alt energien.
Her ses et reaktions skema for Diesel som påviser hvor meget CO
2
der kommer i denne
forbrænding:
2 C
20
H
42
+ 61 O
2
40 CO
2
+42 H
2
O
4: Hvilke alternativer har vi til de fossile brændstoffer?
Solenergi: Har den fordel at det er CO
2
neutralt. Det bruges mest til varmtvandsproduktion i
Sydeuropa og Danmark, men i Indien og Indonesien bruges det også til el. Ulempen er at
strømmen ikke kan gemmes, derudover skal solen være fremme – hvis der er overskyet får du kun
lidt ud af det. Desuden er der stor forskel på nat og dag.
6
Vind: Vindmøller, de pynter ikke meget i landskabet, men er en nem måde at få el på uden at
bidrage med CO
2
. Der er den lille ting ved det, at fremstillingen af vindmøller, samt transporten af
dem ikke er helt så CO
2
neutral. Derforuden kræver de vind for at producere strøm, så hvis der
ikke er nogen vind producere de ikke strøm.
6
4
Alverdens geografi. Side 55. Figur 2.27.
5
Alverdens geografi. Side 54.
6
Alverdens geografi. Side 236/239.
1p Grenaa
Gymnasium
3
Vand (bølge/tidevand): I Frankrig har man allerede bygget anlæg, som drives af tidevandet, og
dermed laver strøm. Dog skal man igen overveje det lille problem som er transport og bygning af
anlæggene, men når først de er der, er det en meget god ide og igen så er det CO
2
neutralt.
6
Geotermisk (jordvarme) er ikke helt CO
2
neutralt, da det kræver strøm til varmepumpen, det er
dog kun meget lidt. Ellers er det mest til varme produktion.
6
Brint er et godt alternativ til transport sektoren, med da det er yderst eksplosiv er det ikke særlig
godt at have i trafikken, men får man løst det problem er det helt sikker en vej frem mod
afskaffelsen af fossile brændstoffer.
6
Biobrændsel: ses i flere forskellige afskygninger, de mest kendte biobrændselstyper er biodiesel,
bioolie, bioethanol, træpiller, træbriketter, flis. Almindeligt savet og kløvet brænde er også en
form for biobrændsel. Fordele er at de er fremstillet af materialer, der ikke har levet så længe,
sammenlignet med f.eks. kul.
7
Dyrekskrementer: Afbrænding af dyrekskrementer er også et alternativ hvis der ingen træer er,
men det bestjæler naturen fra den næring, den ellers ville få.
7
5: Hvordan producers alternativerne biodiesel og bioethanol?
Biodiesel kan produceres på to måder:
1-Generations biodiesel:
Hertil bruger man plante olier som laves af blandt andet raps, solsikke, palmer og soja. Herefter
blander man alkohol f.eks. methanol i og der tilsættes en basisk katalysator som kaliumhydroxid
(KOH) da det er opløseligt i methanol og derefter er det klar til at bruge til transportsektoren.
Dette forsøg er lavet på klassen.
8
2- Generations biodiesel:
Hertil skal man bruge fedt og olie affald fra slagterier eller stegeolier. Dog skal man sammen med
methanolen tilsætte syre for at opløse de frie fedt syre for ellers vil der dannes sæbe.
8
1-Generations bioethanol:
Denne form for bioethanol kan produceres af sukkerrør/roer (sukrose) eller fra korn/majs
(stivelse). Disse bliver til glukose som så nedbrydes af gærsvampens enzymer til alkoholen ethanol
(CH
3
CH
2
OH).
9
7
Wikipedia- udleveret af LS.
8
LMFK, nr. 1, januar. Side 29/30.
1p Grenaa
Gymnasium
4
Fordele: en af de store fordele er at det bidrager ikke med ekstra CO
2
til kulstofkredsløbet og
derved formindskes drivhuseffekten. Endvidere kan det bruges i transportsektoren og til
fremstilling af biodiesel.
Ulemper: i Danmark vil en udvidelse af sådanne en ethanol produktion bevirke at man begynder
at konkurrere med fødevare industrien og der vil ske en prisstigning på såvel madvare som selve
ethanolen. Endvidere vil man skulle udvide landbrugs produktionen for at imødekomme
efterspørgsel dette betyder at man må udvide landbrugsarealerne og sandsynligvis inddragelse af
brakarealer. Derforuden vil der forekomme en stigning i pesticider og kunstgødning for fremme
væksten og produktion.
en anden bagside af medalje er, at man sandsynligvis behøver en impotering fra udlandet eks.
Brasilien, som dyrker sukker rør på bekostning af regnskov.
2-Generations bioethanol:
Denne form for bioethanol kan produceres af halm/træflis (cellulose). Disse bliver nedbrudt af
enzymer fra svampe (T. reesie) til glukose for der efter via gæring at bliver til alkohol (CH
3
CH
2
OH).
9
Hertil kommer at man eksperimenterer med to måder at lave det på, med hver deres ulemper og
fordele.
6: Hvilken betydning har alternativerne for klimaet?
Sol, vind, vandenergi er CO
2
neutrale og bidrager derfor ikke til forskydning af kulstofskredsløbet
og drivhuseffekten.
9
Kulstoffets kredsløb vil opretholden den nuværende balance da der ved afbrænding af
biobrændsel f.eks. halm vil blive frigiver den samme mængde kuldioxid (CO
2
) som der er kommet
ind i halmen via fotosyntesen. Reaktionsskemaet for kulstofkredsløbet via plantens fotosyntese og
ved afbrænding vil se sådan ud.
10
Fotosyntese: 6H
2
O + 6 CO
2
+ E C
6
H
12
O
6
+ 6 O
2
9
Alverdens geografi. Side 236/239.
10
Alverdens geografi. Side 57. Figur 2.29.
1p Grenaa
Gymnasium
5
Afbrænding: C
6
H
12
O
6
+ 6 O
2
6H
2
O + 6 CO
2
+ E
Kuldioxiden (CO
2
) vil ikke bidrage til drivhuseffekten og den vil derved forbliver tættere på den
konsistens den har nu. Det vil sige at indstråling energien fra solen vil være tættere på den
langbølgede varme afgivelse fra jorden. Så derfor vil vi kunne bibeholde de nuværende
klimabælter.
11
Hvis man vælger at bruge miljø venligt brændsel, vil man kunne fjerne den ekstra tilsatte
mængde kuldioxid (CO
2
) der er ved afbrænding af fossile brændstoffer. Det vil sige at man får et
mere naturligt kulstofkredsløb og derved er kuldioxids (CO
2
) rolle i drivhuseffekten væsentligt
reduceret. Hertil skal tilføjes at hvis man vælger at bruge alternativer som eks. Vind møller og
solenergi vil man yderligere kunne fjerne mere kuldioxid (CO
2
) fra atmosfæren.
7: Er de alternative energier bæredygtige?
Vand, sol og vindenergi er alle meget gode ting – problemerne med dem er at vi får en masse
strøm i overskud om natten og produktionen af elektriciteten er ustabil. Står du en vindstille nat
og mangler strøm er det lidt træls. Ellers er ideer som kæmpe solcelleanlæg i Sahara, og store
vindmølleparker ude midt på havet rigtig gode.
Brint eksploderer som nævnt nemt, så før dette alternativ er bæredygtig er man nødt til at finde
en løsning på dette. En anden ting at overveje er at biproduktet bliver H
2
0 (g), som er en
drivhusgas, ligesom CO
2
.
Hvis bioethanol skal være bæredygtig skal man sørge for at der er balance med blandt andet
fødevare industrien og naturen. Endvidere skal man lave det på en sådan måde så man får mere
energi ud af det end man skal bruge på at lave det, men hvis man får styr på det er det smart til at
blande i brændstof til transport sektoren. Her skal nævnes at man i Brasilien har kørt på ethanol i
mange år.
12
Biodiesel er i dag under en forrygende udvikling man er kommet rigtig langt indenfor forskningen,
og man kan i dag producerer det ud fra fedt fra slagterierne og genbrugs fedt fra stegning. Dette
giver utrolig mange muligheder for at producerer det og da staten lige har givet grønt lys for en
forsøgs ordning, med afgifts fordele er der ingen tvivl om at dette er en bæredygtig bioenergi inde
for transport sektoren.
13
8: Konklusion:
Konklusionen må være at fremtidens levemåder kan godt blive bæredygtige, hvis vi kommer væk
fra de fossile brændstoffer og bevæger os mere over mod alternativerne, såsom bioethanol og
11
Alverdens geografi. Side 55. Figur 2.27.
12
Aktuel Naturvidenskab nr. 3 2005 ”Fra halm til alkohol”
13
LMFK, nr. 1, januar. Side 29/30.
1p Grenaa
Gymnasium
6
biodiesel til transportsektoren, og solenergi vil varmt vand. Via den miljø venlige brændsel, vil man
kunne fjerne den ekstra tilsatte mængde CO
2
der sker ved afbrænding af de fossile brændstoffer
og derved få et mere naturligt kulstofkredsløb og drivhuseffekt.
9: Litteraturliste:
Alverdens geografi - Elsebeth Sanden, Agnes Witzke m.fl., geograf forlaget 2005
Kemi for gymnasiet Aurum - Kim Rognsted Kristiansen og Gunnar Cedeberg, forlag malling Beck
2006.
Biologi til tiden – Lone Als Egebo, Kresten Cæsar Torp, Nucleus 2008.