Hvad er kulbrinter?
Et kulbrinte er en organisk forbindelse, der kun består af hydrogen- og carbonatomer. De er gruppe 14-hybrider, hvilket betyder, at de indeholder hydrogen samt atomer fra kulstof 14-gruppen; kulstof, silicium, germanium, tin og bly. Kulstof har 4 elektroner, hvilket betyder, at det har præcis 4 bindinger at lave for at være stabilt. En anden type carbonhydrider er aromatiske carbonhydrider, som omfatter alkaner, cycloalkaner og alkynbaserede forbindelser. Kulbrinter kan danne mere komplekse forbindelser, som f.eks. cyclohexan, ved at binde sig til sig selv. Dette er kendt som katenation.
Fælles carbonhydrider:
- Methan(CH4)
- Ethan(C2H6)
- Propan(C3H8)
- Butan(C4H10)
- Pentan(C5H12)
- Hexan(C6H14)
Hvor findes carbonhydrider?
Næsten alle kulbrinter forekommer naturligt i råolier, som f.eks. petroleum og naturgas. Da råolie er fremstillet af nedbrudt organisk materiale, er den rig på hydrogen- og kulstofatomer. De findes også i forskellige træer og planter og danner et naturligt pigment kaldet caroten, som kan findes i gulerødder og grønne blade. Størstedelen af naturligt rågummi, 98 %, består af en kulbrintepolymer; denne dannes, når der dannes et kædelignende molekyle, der består af mange enheder, der er forbundet med hinanden.
Hvad bruges kulbrinter til?
Kulbrinter er den mest udbredte organiske forbindelse på planeten og hovedbestanddelen af VOC’er. De anses for at være drivkraften bag den moderne civilisation, fordi de udgør fossile brændstoffer. Disse brændstoffer anvendes til forbrænding, især i forbindelse med opvarmning og motorbrændstof. Kulbrinter som propan og butan anvendes i lanterner, lightere, grills og som brændstof til forbrændingsenheder. Pentan, et andet almindeligt kulbrinte. Når pentan er mættet, bliver det en væske ved stuetemperatur; denne væske anvendes som organisk opløsningsmiddel, transportbrændstof og rengøringsmidler. Flydende kulbrinter klassificeres efter deres forbrændingsegenskaber i forhold til oktan, dvs. benzin til intern forbrænding i motorer i biler, lastbiler og plæneklippere. Lidt større kulbrintemolekyler, kendt som kerosin, jetbrændstof, dieselolie og olie til opvarmning. Jo større kulbrinterne er, jo tykkere er forbindelsen. Store kulbrinter anvendes ofte som motorsmøremidler og smørefedt. Hvis de er tykkere, danner de en voks- eller tjæreagtig substans, som almindeligvis anvendes til motorvejskonstruktion og tagdækning.
De fleste af de ovenfor nævnte kulbrinter er resultatet af termisk krakning og fraktioneret destillation af råolie. Men en anden meget almindelig kilde er den industrielle forarbejdning af ethanol til fremstilling af ethylen. Den producerede ethylen anvendes til industriel syntese af andre kulbrinter.
Hvorfor er kulbrinter et problem?
Kulbrinter udgør i sig selv ingen risiko. Men når de udsættes for sollys og/eller nitrogenoxider, undergår de en kemisk reaktion. Det er velkendt, at de emissioner og den forurening, som mennesket skaber i denne industrielle tidsalder, er farlige, og kulbrinter udgør en stor del af disse skadelige forbindelser. Kulbrinter er hovedbestanddelen af råolie, naturgasser og de fleste pesticider. Alle disse stoffer bidrager til drivhuseffekten og til nedbrydningen af ozonlaget. De reducerer også planternes fotosyntetiske evne, øger kræftraten hos mennesker og dyr og øger risikoen for luftvejssygdomme. Det mest velkendte og farlige af kulbrinterne stoffer er olieforurening. Olieudslip ødelægger havets planteliv og dræber og bringer hundredtusinder, hvis ikke millioner af dyr i fare hvert år.
Hvordan behandler vi kulbrinter?
Da kulbrinter er en af de mest almindelige forbindelser, der anvendes i industrielle processer og ved brændselsforbrænding, er der flere måder at ødelægge eller nedbringe dem på.
Den første ville være gennem biofiltrering. Biofiltrering er en proces, hvor man udnytter naturlig biologisk oxidation til destruktion og fjernelse af VOC’er, lugt og kulbrinter. Biofiltrering er ganske enkelt en nedbrydning af organiske og uorganiske stoffer ved hjælp af mikroorganismer. Luften strømmer gennem det, der kaldes et pakkebed af medier, hvilket bevirker, at de forurenende stoffer overføres til en tynd biofilm på overfladen af det pakkede medie. Mikroorganismerne er anbragt i mikrofilmen og nedbryder de forurenende stoffer. De mest almindelige anvendelser af biofiltrering, biovaskere og biooxidatorer omfatter behandling af spildevand, opsamling af VOC’er i overfladeafstrømning og mikrobiotisk oxidation af luftforurenende stoffer.
En anden måde at behandle kulbrinter på ville være med en dampforbrændingsenhed eller flare. En dampforbrændingsenhed (Vapor Combustor Unit (VCU) eller flare) er et reduktionssystem, der anvendes til destruktion af flygtige flydende kulbrinter, farlige luftforurenende stoffer (HAP’er) og flygtige organiske forbindelser (VOC’er). Dette system anvendes ofte i stedet for en åben flare på grund af de seneste ændringer i lovgivningen om dampstråling og synlige emissioner. VCU’er anses for at være en sikrere og mere økonomisk løsning end åbne flares. Gulf Coast Environmental Systems er en innovativ designer af miljømæssige lavstrøms-, soniske, forsyningsfakkel-systemer med mere og kan give dig en omkostningseffektiv, nøglefærdig gasfakkel-løsning, der mere end opfylder alle krav.
Carbonabsorbere er en anden almindelig måde at bortskaffe kulbrinter på. I en kul adsorber strømmer en forurenet processtrøm gennem et aktivt kulbed. Kulet fjerner VOC’erne fra processtrømmen og absorberer dem, idet det holder dem på overfladen og i porerne. Den VOC-frie luft udledes til atmosfæren. Kul er en fantastisk adsorberende faktor for organiske materialer som VOC’er med lav molekylvægt. Når kulbedet har nået sin kapacitet, desorberes de koncentrerede VOC’er i en lavtryksdampstrøm og genbruges eller sendes til en termisk oxidator til destruktion.
Hvis du har yderligere spørgsmål om dette emne, bedes du kontakte [email protected]
Der findes yderligere artikler i GCES-serien “Abating Hazardous Air Pollutants”:
Del 1: BTEX er en forkortelse, der står for benzen, toluen, ethylbenzen og xylener.
Del 2: Nedbringelse af klor
Del 3: NOx er en familie af luftforurenende kemiske forbindelser, kvælstofoxider.
Del 4: Bly er også kendt (fejlagtigt) som kviksølv, fordi de ofte findes sammen
Del 5: Industrielle luftvaskere til behandling af ammoniak
Del 6: SOx, forbindelser af svovl- og iltmolekyler, herunder svovlmonoxid, svovldioxid og svovltrioxid
Del 7: Kulbrinter – metan, ethan, propan, butan, pentan, hexan
Del 8: Kulbrinter – metan, ethan, propan, butan, pentan, hexan
Del 8: Methylmercaptan – Methylmercaptan, også kendt som methanethiol
Del 9: H2S – stærkt ætsende svovlbrinte
Del 10: H2S – stærkt ætsende svovlbrinte
Del 10: Dimethylsulfid – Methylthiomethan
Del 11: Svovlsyre – H2SO4
Del 12: Ethylenoxid – EtO
Del 13: PFAS som nye forurenende stoffer
Del 13: PFAS som nye forurenende stoffer