Biodiesel uit algen
Alle eindexamens

Eindexamen

Biodiesel uit algen

Dit zijn opgaven 1 t/m 5 uit het eindexamen scheikunde vwo 2023 tijdvak 1.

Je hebt de uitwerkbijlage nodig voor vraag 15. Deze is bovenaan de pagina te downloaden onder .

 

Biodiesel uit algen

In het project Algaeparc van Wageningen University & Research wordt onderzoek gedaan naar de productie van biodiesel uit algenolie. Algenolie is een mengsel van triglyceriden, dat in een aantal stappen in de algen wordt gevormd:

  1. Door fotosynthese ontstaat eerst glucose, waarbij tevens zuurstof ontstaat.
  2. Glucose wordt vervolgens met een deel van deze zuurstof volledig omgezet tot pyrodruivenzuur (C3H4O3) en water.
  3. Pyrodruivenzuur wordt ten slotte omgezet tot algenolie.

 

Uit het onderzoek bleek onder andere dat de algengroei wordt geremd door de ontstane zuurstof. Bij een bepaalde algensoort neemt de vorming van algenolie sterk af als het gehalte zuurstof, dat na de omzettingen is overgebleven in de bioreactor, hoger is dan 44,2 g m–3. De algen groeien in een buisvormige bioreactor die afgesloten is van de buitenlucht.

Vraag 1 (2 punten)

Geef de reactievergelijking van de omzetting van glucose tot pyrodruivenzuur.

Vraag 2 (4 punten)

Bereken de massa in gram pyrodruivenzuur die maximaal per liter is ontstaan als het gehalte zuurstof in de bioreactor 44,2 g m–3 bedraagt.

De molaire massa van pyrodruivenzuur bedraagt 88,1 g mol–1.

Let op: op een examen verwacht een docent de hele berekening zoals in de uitwerking staat.

Vul een antwoord in.

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

Vraag 3 (3 punten)

De onverzadigde vetzuren die in de triglyceriden van algenolie zijn gebonden, hebben enkele structuurkenmerken gemeenschappelijk:

  • De CH=CH-groepen hebben uitsluitend de cis-configuratie.
  • In de koolwaterstofrest bevindt zich een herhalende atoomgroep die vereenvoudigd kan worden weergegeven als –(CH=CH–CH2)–.

Een voorbeeld van een veelvoorkomend vetzuur in algenolie is linolzuur. Linolzuur kan worden aangeduid met de verkorte notatie 18:2 ω-6. Deze verkorte notatie geeft informatie over:

  • het totaal aantal C-atomen: 18;
  • het aantal C=C-bindingen: 2;
  • het plaatsnummer van de eerste CH=CH-groep vanaf de CH3-groep.

Het vetzuur DHA in de algenolie heeft als verkorte notatie 22:6 ω-3.

Teken de structuurformule van DHA. Houd hierbij rekening met de stereochemie.

Vraag 4 (5 punten)

Als er voldoende algen zijn gekweekt, wordt de algenolie uit het mengsel geëxtraheerd. Biodiesel wordt verkregen door de reactie van algenolie met methanol. Deze reactie is hieronder vereenvoudigd weergegeven met de juiste coëfficiënten.

Bij een proefproductie werd 500 g algenolie en voldoende methanol ingevoerd. De gemiddelde molaire massa van algenolie was 884 g mol–1. Op deze wijze werd 0,392 L biodiesel verkregen. De dichtheid van de geproduceerde biodiesel is 0,874 · 103 kg m–3 met een gemiddelde molaire massa van 296 g mol–1.

Bereken het rendement van de vorming van biodiesel. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

Let op: op een examen verwacht een docent de hele berekening zoals in de uitwerking staat.

Vul een antwoord in.

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

Vraag 5 (3 punten)

Op de uitwerkbijlage (de uitwerkbijlage kun je downloaden door bovenaan de pagina op de downloadknop te klikken) is het blokschema van de omzetting van algenolie tot biodiesel onvolledig weergegeven.

Aan een reactor (R1) met daarin het enzym lipase worden de algenolie en een ondermaat methanol toegevoegd.
In een scheidingsruimte (S1) wordt de ontstane glycerol gescheiden van de overige stoffen.

De omzetting van de algenolie is na één reactor niet volledig. Door om en om meerdere reactoren en scheidingsruimtes te plaatsen, wordt een zo hoog mogelijke omzetting bereikt. De ondermaat methanol is zo gekozen dat de hoeveelheid methanol na elke reactor te verwaarlozen is.

In het uiteindelijke proces werden 10 reactoren en scheidingsruimtes gebruikt. In het blokschema is met één blok de herhaling van reactoren R2 t/m R9 en scheidingsruimtes S2 t/m S9 aangegeven.

In R10 wordt een overmaat methanol toegevoegd zodat de algenolie volledig wordt omgezet tot biodiesel. In S10 wordt ten slotte biodiesel afgescheiden van het mengsel afkomstig uit R10.

Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet.

  • Teken R10 en S10.
  • Teken de ontbrekende pijlen.
  • Geef bij alle pijlen de ontbrekende stofstromen aan met de volgende nummers:
    • 1: algenolie
    • 2: biodiesel
    • 3: glycerol
    • 4: methanol

 

Ga naar de volgende opgaven van dit eindexamen scheikunde vwo 2023 tijdvak 1 deel 2.

Bron: examenblad.nl

Bekijk ook eens

studiehulp icoon Gerolsteiner®
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Gerolsteiner®
Vragen 6 t/m 11 uit eindexamen scheikunde vwo 2023 tijdvak 1.
Lees meer
studiehulp icoon Glyfosaat
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Glyfosaat
Vragen 12 t/m 17 uit eindexamen scheikunde vwo 2023 tijdvak 1.
Lees meer
studiehulp icoon Lithium-luchtbatterij
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Lithium-luchtbatterij
Vragen 18 t/m 25 uit eindexamen scheikunde vwo 2023 tijdvak 1.
Lees meer
studiehulp icoon Biodiesel uit sheaboter
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Biodiesel uit sheaboter
Vragen 11 t/m 13 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 3.
Lees meer
studiehulp icoon Dioxines en PCB’s
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Dioxines en PCB’s
Vragen 1 t/m 4 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 3.
Lees meer
studiehulp icoon Alcoholen uit CO2
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Alcoholen uit CO2
Vragen 5 t/m 10 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 3.
Lees meer
studiehulp icoon Bacteriële polymeren
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Bacteriële polymeren
Vragen 14 t/m 19 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 3.
Lees meer
studiehulp icoon Ademtest voor leverziekte
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Ademtest voor leverziekte
Vragen 20 t/m 24 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 3.
Lees meer
studiehulp icoon Cadmiumgeel
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Cadmiumgeel
Vragen 1 t/m 6 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 2.
Lees meer
studiehulp icoon Merox
Scheikunde | Vwo | 6
Eindexamen
Merox
Vragen 7 t/m 12 uit eindexamen scheikunde vwo 2022 tijdvak 2.
Lees meer