Groene chemie

1. 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

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

3. 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

4. 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 Groene chemie Totaal: 12 lessen

5. Kanjeronderwerpen • Ionische vloeistoffen • LCA 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? • Toepassen • Casus: Adipinezuur • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Casus: Titaandioxide • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Atoomeconomie • rol katalysator • E-factor • Introductie • Principes Groene Chemie • Blauwe fles • Intorductie eindopdracht • Energiebalans • Q=m·c·ΔT • Reactiewarmte • Vormingswarmte • Proceschemie • Batch/Continu • Stofstromen/Temperatuur • Reactoren / scheidingsprocessen • Recyclestromen • Nieuwe ontwikkelingen Toetsing Moduleschema Groene Chemie

6. 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

7. 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 10. Ontwerpen met het oog op afbraak 11. Tussentijdse analyse met het oog op preventie van milieuverontreiniging 12. Veiliger chemie om ongelukken te voorkomen Groene chemie 1. Prevent wastes 2. Renewable materials 3. Omit derivatization steps 4. Degradable chemical products 5. Use safe synthetic methods 6. Catalytic reagents 7. Temperature, Pressure ambient 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

8. 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. Groene chemie

9. Kanjeronderwerpen • Ionische vloeistoffen • LCA 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? • Toepassen • Casus: Adipinezuur • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Casus: Titaandioxide • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Atoomeconomie • rol katalysator • E-factor • Introductie • Principes Groene Chemie • Blauwe fles • Intorductie eindopdracht • Energiebalans • Q=m·c·ΔT • Reactiewarmte • Vormingswarmte • Proceschemie • Batch/Continu • Stofstromen/Temperatuur • Reactoren / scheidingsprocessen • Recyclestromen • Nieuwe ontwikkelingen Toetsing Moduleschema Groene Chemie

10. Energiebalansen • Energiebalansen van fysische processen • verwarmen/afkoelen • faseverandering • Energiebalansen van chemische processen • vormingswarmte • reactiewarmte • Warmtewisselaars Groene chemie

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

12. Atoomeconomie Groene chemie

13. 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 Hieronder verstaan we de mate waarin een stof vervuilend/gevaarlijk is. Bv: Water Q=0 Niet schadelijke zouten zoals NaCl Q=1 Giftige producten Q=100 .. 1000 Groene chemie

14. Kanjeronderwerpen • Ionische vloeistoffen • LCA 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? • Toepassen • Casus: Adipinezuur • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Casus: Titaandioxide • Atoombalans • Processchema • Energiebalans • Principes Groene Chemie • Atoomeconomie • rol katalysator • E-factor • Introductie • Principes Groene Chemie • Blauwe fles • Intorductie eindopdracht • Energiebalans • Q=m·c·ΔT • Reactiewarmte • Vormingswarmte • Proceschemie • Batch/Continu • Stofstromen/Temperatuur • Reactoren / scheidingsprocessen • Recyclestromen • Nieuwe ontwikkelingen Toetsing Moduleschema Groene Chemie

15. Product • Verschillende syntheseroutes: titaandioxide en/of adipinezuur • Procesgegevens • Film van het productieproces TiO2 • 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. Casussen Groene chemie

16. Kanjeronderwerpen • LCA; life cycle analysis • Ionische vloeistoffen Groene chemie

17. 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 Groene chemie • Meerdere casussen of niet • Groepswerk of individueel • ……

18. Info en vragen… • www.scheikundeinbedrijf.nl •  Info VNCI modulen Nieuwe Scheikunde (p.sloet@c3.nl) • Info Module Groene Chemie (v.vandereijt@fontys.nl) Groene chemie