Forbrænding af kulbrinte

Figur 1. Metan, der kombineres med 2 ilt for at danne kuldioxid, vand og varme.

Beskrivelse

Uanset hvilken type kulbrinte der er tale om, giver forbrænding med ilt 3 produkter: kuldioxid, vand og varme, som vist i den generelle reaktion nedenfor. Den energi, der er nødvendig for at bryde bindingerne i kulbrintemolekylerne, er væsentlig mindre end den energi, der frigives ved dannelsen af bindingerne i CO2- og H2O-molekylerne. Derfor frigøres der ved processen betydelige mængder termisk energi (varme). Denne varmeenergi kan bruges direkte (f.eks. til at opvarme et hjem) eller omdannes til mekanisk energi ved hjælp af en varmemotor. Dette er imidlertid forbundet med effektivitetstab, hvilket resulterer i et nødvendigt betydeligt energitab (som spildvarme) i henhold til termodynamikkens anden lov. Den resulterende nyttige mekaniske energi vil være meget mindre end den oprindelige varmeenergi, der stammer fra forbrændingen af kulbrinter.

Generel reaktionsligning:

• henviser til antallet af kulstofatomer i kulbrinten
• henviser til antallet af hydrogenatomer i kulbrinten
• henviser til antallet af oxygenatomer, der kræves i kulbrinteforbrændingsreaktionen

Kulbrinteforbrænding og fossile brændstoffer

Bemærk, at der altid dannes CO2 ved kulbrinteforbrænding; det er ligegyldigt, hvilken type kulbrintemolekyle der er tale om. Produktionen af CO2 og H2O er faktisk den måde, hvorpå der opnås nyttig energi fra fossile brændstoffer. Derfor er det vigtigt at skelne mellem kuldioxid og andre “affaldsprodukter”, der stammer fra urenheder i brændstoffet som f.eks. svovl- og kvælstofforbindelser. Affaldsprodukter, der stammer fra urenheder, kan fjernes med den rette teknologi; CO2 kan ikke fjernes, medmindre de fossile brændstoffer ikke brændes (anvendes) i første omgang.

Ingen fossile brændstoffer har den samme sammensætning. Naturgas består af over 90 % metan (CH4), som er det mindste kulbrintemolekyle. Olie har en tendens til at bestå af mellemstore molekyler, selv om sammensætningen varierer meget fra den ene kvalitet af råolie til den anden. Generelt gælder det, at jo tættere olien er, jo længere kulstofkæderne i molekylerne er. Endelig indeholder kul de største og mest komplekse kulbrintemolekyler.

Da forskellige kulbrinter har forskellige forhold mellem brint og kulstof, producerer de forskellige forhold mellem vand og kuldioxid. Generelt gælder det, at jo længere og mere komplekst molekylet er, jo større er forholdet mellem kulstof og brint. Af denne grund vil forbrænding af lige store mængder af forskellige kulbrinter give forskellige mængder kuldioxid, afhængigt af forholdet mellem kulstof og hydrogen i molekylerne af hver af dem. Da kul indeholder de længste og mest komplekse kulbrintemolekyler, frigøres der mere CO2 ved afbrænding af kul end ved afbrænding af den samme masse af olie eller naturgas. Dette ændrer også energitætheden for hvert af disse brændstoffer.

Koldioxidemissioner

Nedenfor er vist et diagram over den CO2, der udledes ved produktion af 293,1 kWh (1 000 000 BTU) energi fra forskellige kulbrintebrændstoffer.

Forbrændingsanimation

Vælg et brændstof fra rullemenuen for at se den nettoreaktion, der sker under forbrændingen.

For yderligere læsning

For yderligere oplysninger henvises til de relaterede sider nedenfor:

• Fossilt brændsel
• Primær energi
• Kul
• Kul
• Olie
• Naturgas
• En tilfældig side