Tema: Fossile brændstoffer og plast

Det handler temaet om

hvad fossile brændstoffer er, og hvordan råolie bliver til benzin
hvorfor de giver carbondioxid, når de brænder
hvordan plast laves af olie ved en polyaddition
hvad der sker med plasten, når den er brugt

Benzin, naturgas og plastikposer kommer fra det samme sted: olie og gas, som er hentet op fra undergrunden. De består af de carbonhydrider, du kender fra kapitel 6. Denne side giver baggrunden for opgaverne med klimatema i kapitel 6.

Kul, olie og naturgas

Kul, olie og naturgas kaldes fossile brændstoffer, fordi de er rester af planter og små havdyr, som har ligget dybt i jorden i millioner af år.

Brændstof	Består mest af	Bruges til
naturgas	methan, CH₄	opvarmning og madlavning
råolie	alkaner med mange forskellige længder	benzin, diesel, flybrændstof og plast
kul	carbon	kraftværker

Alkanerne kan du læse om i afsnit 6.1 Carbonhydrider og alkaner.

Fra råolie til benzin

Råolie er en tyk, sort blanding af flere hundrede forskellige carbonhydrider. På et raffinaderi bliver blandingen skilt ad efter kogepunkt.

Olien varmes op, så det meste fordamper, og dampen ledes ind i et højt tårn, som er varmest forneden og koldest foroven. De lange molekyler har et højt kogepunkt, så de bliver til væske igen allerede nederst i tårnet. De korte molekyler har et lavt kogepunkt og når helt til tops.

Figur 1: På raffinaderiet bliver råolien skilt ad efter kogepunkt. De korteste kæder kommer ud øverst.

Det er den regel, du kender fra afsnit 6.1: Jo længere kæden er, jo højere er kogepunktet.

Når brændstoffet brænder

Når et carbonhydrid brænder, bliver det til carbondioxid og vand. Sådan ser det ud for octan, som der er meget af i benzin:

2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O

Carbonatomerne har ligget i undergrunden i millioner af år, men nu ender de i luften som carbondioxid. Det forstærker drivhuseffekten, som du kan læse om på siden Tema: Klima. Forbrændinger lærer du at afstemme i afsnit 6.3 Alkaners reaktioner.

Fra olie til plast

En mindre del af olien bliver ikke brændt af, men bliver til plast. Først varmes de lange alkaner op, så de knækker i mindre stykker, hvilket kaldes krakning. Nogle af stykkerne er alkener, for eksempel ethen.

Ethen har en dobbeltbinding, og den kan åbne sig, som du lærte i afsnit 6.4 Alkener og addition. I en almindelig addition sætter to nye atomer sig på de ledige pladser, men ethenmolekylerne kan også sætte sig på hinanden. Så bliver tusindvis af små molekyler lagt sammen til ét meget langt molekyle, og reaktionen kaldes en polyaddition. Poly betyder mange, så ordet betyder mange additioner.

Figur 2: En polyaddition i tre trin. Der dannes ikke andre stoffer end polymeren.

De små molekyler kaldes monomerer, og det lange molekyle kaldes en polymer. Polymeren af ethen hedder polyethen. Reaktionsskemaet skrives sådan:

n CH₂=CH₂ → [−CH₂−CH₂−]_n

Bogstavet n står for et stort tal, ofte flere tusinde. De kantede parenteser viser den enhed, der bliver gentaget gennem hele kæden.

Sådan kender du en polyaddition

Monomeren har en dobbeltbinding mellem to carbonatomer.
Dobbeltbindingen bliver til en enkeltbinding.
Der dannes kun ét stof. Alle atomer fra monomererne sidder i polymeren.

Forskellige slags plast

Skifter man et af hydrogenatomerne i ethen ud med noget andet, får man en ny monomer og en ny slags plast. Det, der sidder på carbonatomerne, følger med ind i kæden.

Figur 3: Tre monomerer og den enhed, der bliver gentaget i hver slags plast.

Chlorethen kaldes også vinylchlorid, og deraf kommer navnet polyvinylchlorid.

Plast	Forkortelse	Monomer	Bruges til
polyethen	PE	ethen	poser, flasker og legetøj
polypropen	PP	propen	madkasser, låg og tovværk
polyvinylchlorid	PVC	chlorethen	rør, kabler og regntøj
polystyren	PS	styren	flamingo og engangsbestik

Forkortelsen står ofte i en lille trekant i bunden af emballagen og fortæller, hvilken slags plast det er, så plasten kan sorteres.

Når plasten er brugt

Polymerkæderne i plast ligner meget lange alkaner, for de er upolære og reagerer næsten ikke med noget. Det gør plast holdbar, men det betyder også, at naturen ikke kan nedbryde den. En plastikflaske i havet går langsomt i stykker og bliver til små stumper, som kaldes mikroplast, men selve molekylerne forsvinder ikke.

Genbrug. Mange slags plast kan smeltes om og formes til nye ting. Det kræver, at plasten er sorteret, for de forskellige slags kan ikke blandes.
Forbrænding. Plast brænder ligesom olie og giver varme til fjernvarmen, men carbonatomerne kommer fra olie, så der dannes carbondioxid.
Naturen. Plast, der ender i naturen, bliver liggende i hundreder af år.

Plast kan også laves af planter i stedet for olie. Ethen kan for eksempel fremstilles af bioethanol fra sukkerrør. Polyethen lavet på den måde er præcis den samme polymer, så den kan genbruges på samme måde, men den nedbrydes heller ikke i naturen.

Kort sagt

Kul, olie og naturgas er fossile brændstoffer. Olie og naturgas består af carbonhydrider.
På et raffinaderi skilles råolien ad efter kogepunkt, og de korteste kæder koger lavest.
Når fossile brændstoffer brænder, dannes der carbondioxid.
I en polyaddition lægges mange monomerer med dobbeltbinding sammen til én lang polymer.
Det, der sidder på monomerens carbonatomer, følger med ind i kæden.
Plast nedbrydes ikke i naturen. Den kan genbruges eller brændes af.

Her finder du opgaverne

Opgaverne med klimatema i kapitel 6 handler om fossile brændstoffer og plast. De står sidst på opgavesiderne.

Afsnit	Opgaver med klimatema
6.1 Carbonhydrider og alkaner	naturgas, flaskegas og benzin
6.2 Zigzagformler og navngivning	molekylerne i benzin
6.3 Alkaners reaktioner	forbrænding af brændstoffer
6.4 Alkener og addition	alkener, plast og polyaddition
6.5 Alkoholer og carboxylsyrer	bioethanol og methanol
6.6 Fedtstoffer	planteolie og biodiesel