Groene chemie Een Nieuwe Scheikunde module Ontwikkelaars Miek

Groene chemie Een Nieuwe Scheikunde module. Ontwikkelaars: Miek Scheffers Kitty Janssen Arno Verhofstad Véronique van de Reijt, coach (v. vandereijt@fontys. nl) Sept 2009

Groene chemie Programma • Voor wie en met wie? • Opzet van de module • De verschillende onderdelen • Info en vragen

Groene chemie Voor wie en met wie? • 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 Opzet van de module • 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 Introductie • Atoombalans • E-factor • 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 Introductie • 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 Principes Groene Chemie 1. Preventie 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 Eindopdracht 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 Introductie • Atoombalans • E-factor • 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 Energiebalansen • Energiebalansen van fysische processen Ø verwarmen/afkoelen Ø faseverandering • Energiebalansen van chemische processen Ø vormingswarmte Ø reactiewarmte • Warmtewisselaars

Groene chemie Proceschemie • Procesindustrie • Blokschema’s • Batch en continuprocessen • Typen reactoren • Scheiden en recyclen • Massa- en energiebalansen Telkens de link naar duurzame ontwikkelingen

Groene chemie Atoomeconomie

Groene chemie E-factor en Vervuilingscoefficient 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 Na. Cl 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 Introductie • Atoombalans • E-factor • 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 Product • Verschillende syntheseroutes: titaandioxide en/of adipinezuur • Procesgegevens • Film van het productieproces Ti. O 2 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. Groene chemie

Groene chemie Kanjeronderwerpen • 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 • Groepswerk of individueel • ……

Groene chemie Info en vragen… • www. scheikundeinbedrijf. nl • Info VNCI modulen Nieuwe Scheikunde (p. sloet@c 3. nl) • Info Module Groene Chemie (v. vandereijt@fontys. nl)