Kohlendioxid

Die Verbrennung von fossilen Energieträgern

• Fossile Energie

Kohle

• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie: Wie ein typisches Kohlekraftwerk funktioniert
  Energieumwandlungen im Kraftwerk
• Kohle

Die Verbrennung von fossilen Energieträgern. Nachstehend die Verbrennung von Kohlenstoff (vgl.: Kohle).
$\begin{matrix} Reaktion: \; & C & + & O_2(g) & \rightarrow & CO_2(g) & \; \; \Delta H^0 = -394 kJ\cdot mol^{-1} \end{matrix}$
1 Mol Kohlenstoff (12,01 g) reagiert mit 1 Mol Sauerstoff (32,00 g) zu 1 Mol Kohlenstoffdioxid (44,01 g)
Aus der obigen Reaktionsgleichung geht hervor (Stöchiometrie), dass – zum Beispiel – eine Verringerung der Kohlenstoffdioxid-Emission um 4,4 Gt CO2 (entsprechend 1,2 Gt Kohlenstoff) korrespondiert bzw. gleichbedeutend ist mit einer Reduzierung der aus dem fossilen Energieträger Kohle zur Energieversorgung gewonnenen Energiemenge um einen Anteil in Höhe von 39,3 Exajoule (vgl. Hess'scher Wärmesatz). Bei Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Energieträger hingegen entsteht ungefähr die Hälfte der Energieausbeute durch die Bildung von Wasser (Standard-Bildungsenthalpie pro Molekül H2O = −286 kJ pro Mol); beispielsweise bei Erdgas (Methan: Standardverbrennungsenthalpie = −891 kJ pro Mol) rund 55,78 Prozent der Gesamt-Energieausbeute.

Erdöl / Erdölprodukte (Benzin; Diesel; Heizöl)

• Erdöl
• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie: Berechnung der Zusammensetzung schädlicher Kfz-Abgase
  Inhaltsverzeichnis zur Webseitengruppe Atmosphäre, Abgas und Abgasreinigung
• Institut für Chemie und Biochemie (FU Berlin): KFZ - energetisch betrachtet

Erdgas

• Erdgas

Bei ausreichender Zufuhr von Sauerstoff verbrennt Erdgas (Methan) mit optimaler Energieausbeute gemäß nachstehender Reaktionsgleichung:

$\mathrm{ CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O \qquad \Delta H^0 = - 891 \;kJ\cdot mol^{-1}}$

Bei ungenügender Zufuhr von Sauerstoff hingegen erfolgt - bei geringerer Energieausbeute (Nutzenergie) - eine unvollständige Verbrennung. Es entstehen unerwünschte Reaktionsprodukte wie Kohlenstoffmonoxid (CO) und Ruß (elementarer Kohlenstoff):

$\mathrm{ 2\,CH_4 + 3\,O_2 \rightarrow 2\,CO + 4\,H_2O }$

$\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow C + 2\,H_2O }$

Die Verbrennung von nachwachsenden Rohstoffen

• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie: Einige Grundlagen zur Biochemie der Nahrungsmittelverwertung

Holz

• Holz

Durch die Atemluft freigesetzte Menge an Kohlenstoffdioxid

• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie: Berechnung der durch die Atemluft freigesetzten Menge an Kohlenstoffdioxid
• Ernst-Georg Beck (8/2007): Berechnung der durch Menschen ausgeatmeten CO₂-Menge/Jahr

CO2-Rechner

• CO2-Rechner (Deutsche BP)
• INTERNET-RECHNER: CO2-Schleuder Mensch - Von Holger Dambeck (Spiegel-Online, 09.03.2007)

"Jeder Mensch trägt enorm zur Erderwärmung bei - wie stark, das enthüllen jetzt CO2-Rechner im Internet. Korpulente Steakliebhaber sind die Klimakiller, Vegetarier und schlanke Frauen dagegen die Öko-Sieger."

• Berechnen Sie Ihren individuellen Kohlendioxidausstoß mit vielen Links zu weiteren Berechnungen und Fotostrecke. (rp-online 9.3.07)

Unterricht

• HBS (Bildungswiki "Klimawandel"): Informationen über das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂)

Experimente (Chemie)

• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie: Wohin mit dem Kohlenstoffdioxid?
• Scheffel-Gymnasium (Lahr/Schwarzwald): Versuch: Pyrolyse von Holz

Fächerübergreifend / interdisziplinär

• Physik

1. Christian Wetzel (Uni Hamburg): Meine persönliche Energie- und Abfallbilanz - Ein Bilanzprojekt mit den SeminarteilnehmerInnen (PDF-Datei, 22 Seiten), 4. Februar 2002

• Musik

1. "Autobahn" (Kraftwerk [deutsche Band]: Video)

Medien

• Deutsches Museum: Fossile Brennstoffe als Energieträger

Übungsfragen

• Chemie Klausur 12.1 (PDF-Datei) (Aufgaben + Lösungsskizze; 21. Oktober 2002)
• Prof. Dr. Walter Langel (Uni Greifswald, AK Biophysikalische Chemie): Verbrennungsenthalpie, spezifische Wärme (PDF-Datei) (Übungsaufgaben; 19. April 2007)

Didaktik / Methodik

• Studienseminar Lüneburg: Treibstoffe im energetischen Vergleich (PDF-Datei; 15 Seiten) Entwurf für den Prüfungsunterricht II im Fach Chemie (Lerngruppe: GK 12 Chemie)

In den Nachrichten

• Tagesschau (22.07.2010): Forschungsprojekt im Heizkraftwerk Senftenberg • Algen sollen CO2 in Biomasse umwandeln

Mikroalgen sollen künftig klimaschädliches Kohlendioxid aus dem Rauchgas von Kraftwerken in Biomasse umwandeln. Ein entsprechendes Versuchspojekt hat der Energieversorger Vattenfall Europe im Heizkraftwerk Senftenberg (Oberspreewald-Lausitz) gestartet. Bis zum Oktober 2011 soll ermittelt werden, welche Algenarten sich für die Zucht mit dem Treibhausgas CO2, das dort beim Verbrennen von Braunkohlestaub entsteht, am besten eignen. Außerdem soll herausgefunden werden, wie viel Energie verbraucht wird und welcher Nutzen für das Klima entsteht.

Linkliste

• Kohlenstoffdioxid

Siehe auch

• Klima
• Klimawandel
• Treibhausgas
• Chemie im Kontext/Energie