Brennstoffe und Verbrennungsprodukte

Brennstoffe und Verbrennungsprodukte Übung

• Benenne Brennstoffe, die zur Energiegewinnung genutzt werden können.

  Tipps

  Beim Verbrennen von Schwefel entsteht Schwefeldioxid, das für den sauren Regen verantwortlich ist.

  Lösung

  Die Natur bietet eine Vielzahl an Stoffen, die an der Luft brennen können. Dabei entstehen unterschiedliche Verbrennungsprodukte. Viele Verbrennungsprodukte sind aber für Menschen und Umwelt giftig, deshalb sollten diese Brennstoffe nicht zur Energiegewinnung genutzt werden.
  Beim Verbrennen von Schwefel und Phosphor entstehen zum Beispiel Oxide, die schädlich für die Umwelt sind. Andere Brennstoffe verbrennen hauptsächlich zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

• Nenne fossile und nachwachsende Brennstoffe.

  Tipps

  Es gibt keine Pflanze, die Kernbrennstoff produzieren kann.

  Aus Maissirup lässt sich Alkohol herstellen.

  Lösung

  Fossile Energieträger decken heute noch einen großen Teil unseres Energiebedarfs. Fossile Energieträger bereiten uns aber Probleme: Sie werden immer weniger, sie sind häufig sehr schädlich für die Umwelt und sie produzieren Kohlenstoffdioxid. Dieses Gas ist in den fossilen Brennstoffen gebunden und ist hauptverantwortlich für die Klimaerwärmung.
  Nachwachsende Energieträger wie Holz und Alkohol produzieren zwar auch Kohlenstoffdioxid. Dieses stammt jedoch aus der Atmosphäre, da die Pflanzen es zum Aufbau der nachwachsenden Energieträger aus der Luft entnommen haben. Die Menge an Kohlenstoffdioxid in der Luft wird daher nicht erhöht, wie es bei Erdöl, Erdgas oder Kohle der Fall ist.

• Gib die richtigen Verbrennungsprodukte zu den Brennstoffen an.

  Tipps

  In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff, es entsteht ein Oxid des Wasserstoffs.

  Lösung

  Viele der von uns Menschen verwendeten Energieträger bestehen aus Kohlenwasserstoffverbindungen. Beim Verbrennen dieser Verbindungen kommt es zur Reaktion mit Sauerstoff. Dabei entsteht aus dem in der Verbindung enthaltenen Kohlenstoff das Gas Kohlenstoffdioxid, der in den Verbindungen gebundene Wasserstoff bildet mit Sauerstoff Wasser. Daher entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser, wenn man Kohle, Holz, Gas, Erdöl, Alkohol oder auch Abfall verbrennt.
  Holz verbrennt nicht vollständig zu diesen beiden Stoffen, es bleibt außerdem Asche zurück - das kennst du vom Lagerfeuer. Braunkohle enthält neben den Kohlenwasserstoffen auch eine ganze Menge an Schwefelverbindungen, die zu dem umweltschädlichen Schwefeldioxid verbrennen. Abfall enthält eine bunte Mischung an Stoffen, wie zum Beispiel Kunststoffe. Beim Verbrennen dieser Stoffe entstehen sehr viele unterschiedliche Verbrennungsprodukte, von denen viele auch giftig und krebserregend sein können. Einige dieser Stoffe können aus den Abgasen gefiltert werden, aber nicht alle.
  Nur der Wasserstoff verbrennt sehr sauber, es entsteht nur Wasser. Allerdings kommt Wasserstoffgas auf der Erde nicht vor und muss erst produziert werden.

• Beurteile die Umweltverträglichkeit der Brennstoffe.

  Tipps

  Überlege, welcher Brennstoff bei der Verbrennung schädliche Stoffe für die Umwelt entstehen lässt.

  Nachwachsende Rohstoffe schädigen die Umwelt weniger, auch wenn die Verbrennungsprodukte die gleichen sind.

  Lösung

  Die Menschheit benötigt unfassbare Mengen an Energie. Um diese zu produzieren, werden vor allem Brennstoffe unterschiedlicher Art verwendet. Da viele Brennstoffe bei der Verbrennung Stoffe produzieren, die die Umwelt belasten und die Klimaerwärmung fördern, ist es wichtig zu wissen, welche Energieträger für die Umwelt eine geringere Belastung darstellen.
  Fossile Energieträger produzieren Kohlenstoffdioxid. Damit sind sie umweltschädlich, da sie zur Klimaerwärmung beitragen. Braunkohle und Erdgas sind Beispiele dafür. Allerdings belastet Braunkohle die Umwelt stärker, da auch Schwefeldioxid produziert wird und die Landschaft durch den Tagebau zerstört wird.
  Nachwachsende Rohstoffe produzieren zwar Kohlenstoffdioxid, erhöhen aber nicht die Konzentration in der Atmosphäre. Daher ist Alkohol, der aus Pflanzenteilen produziert wird, weniger umweltschädlich als Erdgas. Allerdings müssen große Flächen mit den Pflanzen bepflanzt werden, was auch der Umwelt schadet.
  Wasserstoff ist der umweltfreundlichste Brennstoff, da nur Wasser als Verbrennungsprodukt entsteht. Leider muss jedoch Wasserstoff vom Menschen produziert werden, da es nicht auf der Erde vorkommt.

• Gib Anforderungen an, die an einen Brennstoff gestellt werden.

  Tipps

  Schwer entflammbare Stoffe werden verwendet, um Wohnungsbrände zu verhindern.

  Lösung

  Viele Stoffe lassen sich zur Energiegewinnung nutzen. Daher ist es wichtig sich zu überlegen, welche Anforderungen man an einen Stoff stellt, mit dem man viele Jahre lang sehr große Mengen an Energie erzeugen möchte.
  Der Stoff sollte natürlich beim Verbrennen möglichst viel Energie, also Wärme, freisetzen. Dazu sollte er auch leicht zu entzünden sein.
  Da die Energiekosten gering sein sollen, sollte auch der Energieträger günstig zu produzieren sein. Um die Belastung für die Umwelt möglichst gering zu halten, sollten die Verbrennungsprodukte die Umwelt nicht belasten.

• Erläutere die Probleme bei der Nutzung von Wasserstoff als Brennstoff.

  Tipps

  Am 6. Mai 1937 entzündete sich der Zeppelin LZ 129 „Hindenburg“. Bei diesem tragischen Unfall kamen 36 Menschen ums Leben. Er hatte als Traggas eine Füllung aus Wasserstoff.

  Lösung

  Im Wasserstoff steckt viel Energie – er wird auch als Raketentreibstoff verwendet. Wasserstoff ist als Energieträger der Zukunft sehr vorteilhaft. Es entstehen keine giftigen, umwelt- oder klimaschädlichen Verbrennungsprodukte. Außerdem ist es möglich, mit Brennstoffzellen aus Wasserstoff Strom zu gewinnen, ohne dass man dazu den Wasserstoff verbrennen muss.
  Allerdings muss der Wasserstoff dazu erst hergestellt und danach gelagert werden. Bei der Herstellung ist viel Energie nötig. Wenn diese Energie aus fossilen Brennstoffen stammt, ist Wasserstoff auch kein umweltverträglicher Brennstoff mehr. Wenn aber zum Beispiel Sonnenenergie oder Windenergie verwendet wird, wird die Umwelt weniger belastet.
  Auch die Lagerung und der Transport sind schwierig. Wasserstoff muss unter Druck flüssig gehalten werden, da er als Gas ein sehr großes Volumen einnimmt. Zur Lagerung sind daher schwere, dickwandige Stahlbehälter notwendig. Das erschwert den Transport des explosiven Gases.