Endüstride ve Canlılarda Enerji Konu Anlatımı: Günlük hayat ve sanayide enerjinin rolünü keşfedin ve öğrenin!
Endüstride ve Canlılarda Enerji
Yakıt nedir?
Havadaki oksijen ile kolaylıkla tepkime verebilen ve ihtiyaç
duyulan enerjiyi açığa çıkartan maddelere yakıt adı verilir.
FOSİL YAKITLAR
C ve H içeren kömür, petrol ve doğalgaz gibi doğal enerji kaynaklarıdır.
-
- KÖMÜR: bataklıklarda ölen bitki artıklarının çamurun altında düşük pH’ın etkisiyle kimyasal değişime uğrayarak jel haline Daha sonra bu maddelerin üzeri dış etkenlerle kil ve kayaçlarla kapanır. Kömür oluşmadan önceki bu yapıya TURBA adı verilir.
Yüksek sıcaklığın da etkisiyle turbadan su buharı, CO2, O2, CH4 (metan), ve H2 uzaklaştığında kömür oluşur. Bu olaya kömürleşme adı verilir.
Not: Kömürleşme olayı bitkisel atıkların kömür oluşturma sürecidir. Bu süreç boyunca oluşan maddeler şu şekilde sıralanır.
Turba → Linyit → Taş Kömürü → Antrasit → Grafit
- Bu süreç boyunca karbon oranı giderek artarken oksijen hidrojen ve inorganik maddelerin oranı giderek düşer.
- Karbon oranı arttıkça kömürün kalitesi de artar.
Kömürün bileşenleri;
Organik bileşen (Maseral);
C, H, O ve az miktarda N ve S’den oluşur.
Azot ve kükürt asit yağmurlarına neden olan NO2, SO2, SO3 gazlarının oluşmasına zemin hazırladığından kömürün yapısında bulunmaları istenmez.
İnorganik bileşenler;
Nem ve minerallerdir (kil, silt, kum, karbonatlar…).
Nem açığa çıkan ısının bir kısmını emerek buharlaşma yarattığından, mineraller ise kül oluşturduğundan kömür kalitesini düşürürler.
Not:1 kg yakıtın açığa çıkarttığı ısıya kalorifik değer adı verilir. Kömür kalitesi arttıkça kalorifik değeri de artar.
- Kömürün yapısı Makromoleküller ve diğer moleküller birbirlerine kovalent bağlar, van der waals bağları ve hidrojen bağları ile bağlanmıştır.
- Kömür heterojen bir yapıya
- Suda çözünmez.
Kömür türleri
- Turba
- Kömürleşme yeni başlamıştır. Yapısındaki nem miktarı fazla karbon oranı düşüktür(%60).
- Yanma ısıları düşüktür.
- Linyit
- Kömürleşme henüz tamamlanmadığı için nem oranı
yüksektir. Karbon oranı turbadan daha yüksektir(%70).
- Turba gibi yumuşak kırılgan ve mat görünüşlüdür.
- Taş kömürü (bitümlü kömür)
- Parlak siyah
- Nem oranı düşük, karbon oranı yüksek olduğundan
(%80-90) kalitesi yüksek bir kömür türüdür.
- Büyük kısmı kok kömürü üretiminde kullanılır.
- Antrasit kömür
- Parlak siyah, sert ve ağırdır.
- Karbon oranı çok yüksektir(%95). Yanma ısıları çok yüksektir.
- En değerli kömür türüdür.
- Yapısında gaz içeriği çok az olduğundan kok kömürü üretimi için uygun değildir.
Bunların dışında tanecik büyüklüklerine göre;
Tüvenan kömür; ocaktan çıkarıldığı şekilde, işlenmeden piyasaya verilen kömürdür.
Krible kömür; tüvenan kömürün sadece elenmesiyle elde edilen tanecik büyüklüğü 10-30 mm arası olan kömürdür.
Toz kömür; elek altında kalan çok küçük parçalardan oluşan kömürdür.
Biriket kömür; toz kömürün sıkıştırılması ile elde edilen üründür.
Kurutulmuş kömür; yapısındaki nemi kurutucularda azaltılmış tüvenan ve kribleden daha kaliteli kömürdür.
Lave kömür; ısıtılmış, elenmiş ve yıkanarak küllerinden arındırılmış yüksek kaliteli kömürdür.
Kok kömür; taş kömürünün işlenmesiyle oluşan yüksek kaliteli ısıl değeri yüksek kömürdür.
Kömür kullanımının avantajları ve dezavantajları
Düşük maliyetle elde edilebilen depolanması ve taşınması en kolay olan fosil yakıttır.
Dünyada yaygın bir şekilde bulunduğundan ucuz bir enerji kaynağıdır. Bu yüzden elektrik üretiminde
yaygın olarak kullanılır. Yapısındaki karbonun yanmasıyla oluşan CO2 gazı sera etkisine dolayısıyla küresel ısınmaya neden olur. Yapısında bulunan azot ve kükürt asit yağmurlarına neden olan NO2, SO2, SO3 gazlarının oluşmasını sağlar. Kömürün yanmasıyla oluşan kül toprak ve su kirliliğine neden olur.
- PETROL: Taş yağı olarak bilinir. Deniz ve göllerdeki bitki ve hayvan artıklarının milyonlarca yıl boyunca deniz tabanında birikmesiyle tabanda kalın bir organik tabaka oluşur. Bu tabaka;
- Isı ve basınç
- Bakteri etkisi
- Radyoaktif ışınların etkisi ve
- Kataliz etkisiyle
Kimyasal olarak bozunmaya uğrar ve değişim geçirir. Bu olaya katajenez adı verilir.
Petrolün özellikleri;
- Yapısında pek çok mineral de (N ve S içeren) bulunan kompleks yapılı bir karışımdır.
- Yapısındaki bileşenler karbon ve hidrojen ağırlıklı olduğundan organik kökenli bir fosil yakıt olarak ifade edilir.
- Yapısındaki hidrokarbonların ve inorganik maddelerin bolluğuna göre çeşitli türlere ayrılır. Bunların kokuları farklıdır.
Ham petrolün rafinasyonu
Ham petrol kaynama noktaları farklı pek çok sıvıdan oluşmaktadır. Ham petrol ayrıştırılırken kaynama noktaları farkı kullanılarak ayrımsal damıtma işlemi uygulanır
Safsızlıklarından ve sudan ayrıştırılmış ham petrol 350 °C’ye kadar ısıtılarak destilasyon kulesine alınır. Bu
kolonun çeşitli bölmelerindeki yoğunlaştırma ve ısıtma işlemleriyle petrol bileşenlerine ayrıştırılmış olur.
- Destilasyon kulesinin alt tarafında yoğunluğu fazla kaynama noktası yüksek maddeler toplanır.
- Kulede elde edilen ürünler aşağıdan yukarı doğru çıkıldıkça daha petrolün küçük karbon sayılı dolayısıyla yoğunluğu ve kaynama noktası daha düşük bileşenleridir.
Başlıca petrol bileşenleri:
- LPG (Likit Petrol Gazı): kaynama noktası en küçük ve en hafif petrol bileşenidir. Otomobillerde ve evlerdeki tüplerde kullanılır.
- Petrol eteri ve Ligroin: Laboratuvarda ve sanayide çözücü olarak kullanılan bir sıvıdır. Pentan, hegzan ve heptan karışımından oluşmaktadır.
- Benzin: Otomobil yakıtı olarak kullanılır. Benzinin içindeki oktanın yüzdece oranı arttıkça kalitesi artmış olur.
- Gaz yağı: Taş yağı olarak da bilinir. Eskiden gaz lambalarında kullanılan bu yağ günümüzde kerosen adıyla jet yakıtı olarak kullanılmaktadır.
- Mazot: motorin olarak da Dizel motora sahip
araçlarda yakıt olarak kullanılır.
- Fuel oil: Kolay pompalanabilen ve yanan, ısı ve elektrik üretimi için kullanılan bir petrol bileşenidir.
- Parafin: özellikle mum yapımında kullanılır. Ancak tepkime vermeye yatkın olmadığından yalıtım malzemesi olarak, sıvı parafin halinde makine yağlama yağı olarak ve eczacılık ve kozmetik gibi pek çok yerde kullanılır.
- Asfalt :zift olarak bilinen bu madde yol yapımında ve
binaların dış cephesinde yalıtım malzemesi olarak kullanılan akışkanlığı son derece az petrol atığıdır.
- c) DOĞALGAZ: Metan (CH4), etan (C2H6) ve propandan (C3H8) gibi düşük ağırlıklı hidrokarbonlardan oluşan karışıma doğalgaz adı verilir. Yeraltında yalnız başına veya petrol ile birlikte bulunabilir.
Kullanılan en temiz fosil yakıttır yine de CO2 gibi sera etkisi yapabilen gazlar yaydığından temiz bir enerji kaynağı olarak kabul edilmez.
