Szénhidrogének égése

A szénhidrogének égése azt a kémiai reakciót jelenti, amikor a szénhidrogén oxigénnel reagálva szén-dioxidot, vizet és hőt hoz létre. A szénhidrogének hidrogénből és szénből álló molekulák. Legismertebbek arról, hogy a fosszilis tüzelőanyagok, nevezetesen a földgáz, a kőolaj és a szén elsődleges alkotóelemei. Emiatt a fosszilis tüzelőanyag-forrásokat gyakran szénhidrogén-forrásként emlegetik. A fosszilis tüzelőanyagokból az energiát az üzemanyag elégetésével (égetésével) nyerik. Bár a fosszilis tüzelőanyagokban vannak szennyeződések, a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során a szénhidrogének égése az elsődleges folyamat. A szénhidrogének égésének példáját az 1. ábra szemlélteti. További példákért lásd a szimulációt az oldal alján.

1. ábra. Metán 2 oxigénnel szén-dioxid, víz és hő keletkezésével.

leírás

A szénhidrogén típusától függetlenül az oxigénnel való égés során 3 termék keletkezik: szén-dioxid, víz és hő, ahogyan az alábbi általános reakció mutatja. A szénhidrogénmolekulák kötéseinek felbontásához szükséges energia lényegesen kisebb, mint a CO2 és H2O molekulák kötéseinek kialakulásakor felszabaduló energia. Ezért a folyamat során jelentős mennyiségű hőenergia (hő) szabadul fel. Ezt a hőenergiát közvetlenül fel lehet használni (például a lakás fűtésére), vagy egy hőmotor segítségével mechanikai energiává alakítható. Ez azonban a termodinamika második törvénye által szabályozott hatásfokveszteségeknek van kitéve, ami szükségszerűen jelentős energiaveszteséget eredményez (hulladékhő formájában). Az így kapott hasznos mechanikai energia sokkal kevesebb lesz, mint a szénhidrogén elégetése által biztosított kezdeti hőenergia.

Általános reakcióegyenlet:

• a szénatomok számára utal a szénhidrogénben
• a hidrogénatomok számára utal a szénhidrogénben
• a szénhidrogén égési reakcióhoz szükséges oxigénatomok számára utal

Szénhidrogénégetés és fosszilis tüzelőanyagok

Megjegyezzük, hogy a szénhidrogénégetés során mindig keletkezik CO2; nem számít, hogy milyen típusú szénhidrogénmolekula. A CO2 és H2O előállítása tulajdonképpen a fosszilis tüzelőanyagokból nyert hasznos energia. Ezért fontos különbséget tenni a szén-dioxid és más “hulladék” termékek között, amelyek a tüzelőanyagban lévő szennyeződésekből, például a kén- és nitrogénvegyületekből származnak. A szennyeződésekből származó hulladékok a megfelelő technológiával eltávolíthatók; a CO2-t nem lehet eltávolítani, hacsak a fosszilis tüzelőanyagokat eleve nem égetik (használják) el.

Nem minden fosszilis tüzelőanyag összetétele azonos. A földgáz több mint 90%-ban metánból (CH4) áll, amely a legkisebb szénhidrogén molekula. A kőolaj általában közepes méretű molekulákból áll, bár az összetétel nagymértékben változik az egyes nyersolajfajták között. Általában minél sűrűbb az olaj, annál hosszabbak a szénláncok a molekulákban. Végül a szén tartalmazza a legnagyobb és legösszetettebb szénhidrogénmolekulákat.

Mivel a különböző szénhidrogénekben különböző a hidrogén és a szén aránya, ezért különböző arányban keletkezik belőlük víz és szén-dioxid. Általában minél hosszabb és bonyolultabb a molekula, annál nagyobb a szén és a hidrogén aránya. Emiatt a különböző szénhidrogének azonos mennyiségű elégetése különböző mennyiségű szén-dioxidot eredményez, attól függően, hogy a szén és a hidrogén milyen arányban van jelen az egyes molekulákban. Mivel a szén tartalmazza a leghosszabb és legösszetettebb szénhidrogénmolekulákat, a szén elégetése több CO2-t szabadít fel, mint ugyanolyan mennyiségű kőolaj vagy földgáz elégetése. Ez az egyes tüzelőanyagok energiasűrűségét is megváltoztatja.

Szén-dioxid-kibocsátás

Az alábbi táblázatban a különböző szénhidrogén-tüzelőanyagokból 293,1 kWh (1 000 000 BTU) energia előállítása során kibocsátott CO2 mennyisége látható.

Az égés animációja

Válasszon ki egy tüzelőanyagot a legördülő menüből, hogy láthassa az égés során lejátszódó nettó reakciót.

Bővebb információ

Bővebb információt az alábbi kapcsolódó oldalakon talál:

• Fosszilis tüzelőanyag
• Primerenergia
• Szénhidrogénforrás
• Szén
• Olaj
• Földgáz
• Véletlenszerű oldal