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

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

Voor wie en met wie? Samenwerking met Tronox (producent titaandioxide) 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

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

Introductie Principes Groene Chemie Verkenning van de Chemische Industrie Principes Groene Chemie Principes toepassen a.d.h.v. een experiment  de Groene Blauwe Fles Introductie van de eindopdracht

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 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

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

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

Proceschemie Blokschema’s Batch en continuprocessen Typen reactoren 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

E-factor en Vervuilingscoefficient 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 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 Industrie 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

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

Groene chemie Casussen 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.

Kanjeronderwerpen LCA; life cycle analysis Ionische vloeistoffen Groene chemie Kanjeronderwerpen LCA; life cycle analysis Ionische vloeistoffen

Duurzame module; vele mogelijkheden 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 ……

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