Groene chemie - Scheikunde In Bedrijf

Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Groene chemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
Proceschemie
Energiebalans
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Een Nieuwe Scheikunde module.
Ontwikkelaars:
Miek Scheffers
Kitty Janssen
Arno Verhofstad
Véronique van de Reijt, coach ([email protected])
Sept 2009
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Programma
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• Voor wie en met wie?
• Opzet van de module
• De verschillende onderdelen
• Info en vragen
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Voor wie en met wie?
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• In opdracht van de VNCI
• Samenwerking met Tronox (producent
titaandioxide)
• Samenwerking met TU Delft; Prof. dr. I. Arends
• Voor leerlingen van 5 HAVO , 5 VWO
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Opzet van de module
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Recyclestromen
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• Introductie
• Eindopdracht
• 3 thema’s (hoofdstukken) incl. kenniskaarten:
• Atoomeconomie
• Energiebalans
• Proceschemie
• Casussen gekoppeld aan de eindopdracht
• Kanjerkaarten
• Ionische vloeistoffen
• LCA
• Toetsing
Totaal: 12 lessen
Moduleschema Groene Chemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomeconomie
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
Kanjeronderwerpen
•Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
•Principes Groene Chemie
•Recyclestromen
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Introductie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• Verkenning van de Chemische Industrie
• Principes Groene Chemie
• Principes toepassen a.d.h.v. een experiment 
de Groene Blauwe Fles
• Introductie van de eindopdracht
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Principes Groene Chemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
1. Preventie
Toetsing
2. Atoomeconomie.
3. Minder gevaarlijke chemische productiemethoden
4. Ontwikkelen van veiliger chemische stoffen
5. Veiliger oplosmiddelen
6. Energie-efficiënt ontwerpen
7. Gebruik van hernieuwbare grondstoffen
8. Reacties in weinig stappen
9. Katalyse
1. Prevent wastes
10. Ontwerpen met het oog op afbraak
2. Renewable materials
3. Omit derivatization steps
11. Tussentijdse analyse met het oog
4. Degradable chemical products
op preventie van milieuverontreiniging 5. Use safe synthetic methods
6. Catalytic reagents
12. Veiliger chemie om ongelukken te
7. Temperature, Pressure ambient
voorkomen
8. In-Process Monitoring
9. Very few auxiliary substances
10. E-factor, maximize feed product
11. Low toxicity of chemical products
12. Yes it’s safe
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Eindopdracht
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Binnen een straal van 10 km van jullie leefomgeving wordt
een chemische fabriek, die een bepaald product gaat
vervaardigen, gepland. Het product kan via twee
syntheses/productieroutes bereid worden. Bekijk het proces
door de ogen van een “groen” chemicus aan de hand van de
twaalf principes van de groene chemie en geef een advies
t.a.v. de keuze van de productieroute.
Moduleschema Groene Chemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomeconomie
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
Kanjeronderwerpen
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Recyclestromen
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Energiebalansen
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• Energiebalansen van fysische processen
 verwarmen/afkoelen
 faseverandering
• Energiebalansen van chemische processen
 vormingswarmte
 reactiewarmte
• Warmtewisselaars
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Proceschemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• Procesindustrie
• Blokschema’s
• Batch en continuprocessen
• Typen reactoren
• Scheiden en recyclen
• Massa- en energiebalansen
 Telkens de link naar duurzame
ontwikkelingen
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Atoomeconomie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
atoomeconomie =
massa product in reactievergelijking
massa alle producten in reactievergelijking
x100%
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
E-factor en Vervuilingscoefficient
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Recyclestromen
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Massa (totaal in) – massa ( werk. opbrengst product)
E-factor =
Massa (werk. opbrengst product)
Ontwikkeld door Prof. Roger Sheldon van de TU Delft
Vervuilingscoefficient Q
Productie
(ton)
E-factor (kg afval/kg
prod)
Olie industrie
106-108
< 0,1
Bulk chemie
102-106
< 1-5
Fijn chemie
102-104
5 .. 50
Farmaceutische
industrie
10-103
25 .. >100
Industrie
Hieronder verstaan we de mate
waarin een stof
vervuilend/gevaarlijk is.
Bv:
Water
Q=0
Niet schadelijke zouten zoals NaCl
Q=1
Giftige producten
Q=100 .. 1000
Moduleschema Groene Chemie
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomeconomie
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
Kanjeronderwerpen
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Recyclestromen
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Casussen
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
Product
• Intorductie eindopdracht
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Recyclestromen
• Procesgegevens
• Film van het productieproces TiO2
Eindopdracht
• Processchema
• Bepaal de atoomeconomie en de E-factor van beide processen.
• Bereken van verschillende processtappen de energie-efficiency.
• Beargumenteer aan de hand van de 12 principes van groene
chemie welke syntheseroute het “groenst” is.
•Processchema
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
•Reactoren /
scheidingsprocessen
• Verschillende syntheseroutes: titaandioxide en/of adipinezuur
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Kanjeronderwerpen
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• LCA; life cycle analysis
• Ionische vloeistoffen
Groene chemie
Duurzame module; vele mogelijkheden
• Groene experimenten zo in te voegen
• Atoomeconomie, Energiebalansen, Proceschemie (keuze mogelijk t.a.v.
volgorde)
• Nieuwe Groene Syntheseroute dan nieuwe casus
• Meerdere casussen of niet
Kanjeronderwerpen
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
• Groepswerk of individueel
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
• ……
Toetsing
Groene chemie
Kanjeronderwerpen
Info en vragen…
- Ionische vloeistoffen
Contextvraag:
Wat betekent groene chemie bij de keuze van
een productiemethode? Welke aspecten zijn dan
van belang en hoe weeg je die tegen elkaar af?
- LCA
Toepassen
Atoomefficiency
•Casus: Adipinezuur
• rol katalysator
•Atoombalans
•E-factor
Introductie
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
• Blauwe fles
• Intorductie eindopdracht
• Principes Groene Chemie
Proceschemie
•Batch/Continu
•Stofstromen/Temperatuur
•Reactoren /
scheidingsprocessen
•Recyclestromen
Energiebalans
•Q=m·c·ΔT
•Reactiewarmte
•Vormingswarmte
•Casus: Titaandioxide
•Atoombalans
•Processchema
•Energiebalans
• Principes Groene Chemie
•Nieuwe ontwikkelingen
Toetsing
• www.scheikundeinbedrijf.nl
• Info VNCI modulen Nieuwe Scheikunde ([email protected])
• Info Module Groene Chemie ([email protected])