Vilket av våra vanliga bilbränslen är mest miljövänligt? Klass 9c Vt. 21/5-2010 1
Innehållsförteckning Sida 1: Rubrik, framsida Sida 2: Innehållsförteckning Sida 3: Inledning, Bakgrund Sida 4: frågeställning, Metod och minilabb Sida 5: Resultat Sida 6: Resultat Sida 7: Resultat, Slutsats Sida 8: Felkällor, källor, avslutning 2
Inledning: Den globala uppvärmningen förstör vår planet mer och mer för varje dag som går, och det är vårt fel. Därför har jag valt att arbeta om vilket av de vanligaste bilbränslena är mest miljövänligt. Med de vanligaste bränslena menar jag de bränslena som går att tanka på nästan alla mackar i Sverige d.v.s. Etanol, Bensin och Diesel. Alla kan göra ett klimatsmartare val varje dag; Köpa eko-varor istället för vanliga livsmedel, ta cykeln istället för bilen eller tanka med det bränsle som är bäst för vår miljö. Det har utvecklats mer alternativa bränslen som t.ex. RME (Rapsmytelster eller Biodiesel), Naturgas och elbilar. Men för vissa anledningar är dessa bilar dyrare än de bilar som drivs av så kallade fossila bränslen. De flesta här i världen vill inte klämma ut 100 000 kr extra för att få en miljösmart bil utan de skickar problemet vidare till nästa generation och tänker att det får väl de ta hand om. Om alla fortsätter tänka på detta vis och inte blir mer insatta i vår tids katastrofer så kan det gå illa till. Bakgrund: Fossila bränslen d.v.s. bränslen gjorda av olika kolväten från olika geologiska perioder som ligger nergrävda långt under jordskorpan (ordet fossil kommer från latinets fossus som betyder uppgrävd ). Enligt den biogeniska teorin så består de fossila bränslena av rester av forntida djur och växter som bäddats ner i jordskorpan och brutits ner till sina beståndsdelar som huvudsakligen består av kol och kolföreningar. Olja är också en av världens största branscher och vi är helt beroende av den, både ekonomiskt och personligt. Detta är ett stort problem eftersom om vi använder mer alternativa bränslen kommer kursen för fossila bränslen inkl. olja förändras och det kan resultera i en stor ekonomisk kris. 3
När vi förbrukar dessa fossila bränslen ger de ut många olika miljöfientliga ämnen och partiklar i luften. Dessa ämnen kallas för växthusgaser. De ämnen som kallas för växthusgaser är i största del: Freoner, koldioxid, kväveoxid, metan, vattenånga och ozon. Gaserna släpps ut i vår atmosfär och skapar problem som vi kallar försurning och växthuseffekt och dessa problem kan vara skillnader för framtida existens av mänskligheten. Det problemet jag har riktat mig in på är växthuseffekten. Växthuseffekten kallas detta eftersom det fungerar ungefär som det gör i ett växthus. När solens lågvågiga strålning tränger sig igenom jordens atmosfär för att värma upp vår jord och vårt vatten har en stor del av strålningen svårt att studsa ut genom atmosfären igen vilket resulterar i att jorden successivt blir varmare dag för dag(se på bilden på förstasidan). Det som händer är att växthusgaserna absorberar en del av solljuset som sedan värmer vår jord. Detta fenomen är väldigt bra för vår jord för om den inte funnits skulle medeltemperaturen på jorden gå från +15 till -18 grader. Vi hade inte kunnat leva som vi gör nu med den temperaturen men eftersom växthusgaserna som vi börjat släppa ut sedan ungefär 150 år sedan hela tiden ökar så ökar temperaturen också kraftigt på ett sätt som inte är bra för oss. Man kan se detta bara genom att kolla på naturen, t.ex. Polarisarna som håller på att smälta. Vi måste börja tänka mer på vår jord för mänskligheten kan i framtiden förintas. Alla kan göra mer klimatsmarta val, men frågan är; Varför gör vi inte det? Frågeställning: Vilket av våra vanliga bilbränslen är mest miljövänligt? Metod: Jag har i denna undersökning använt mig av bränslena 95-oktanig bensin, Etanol (E85) och Diesel. Från dessa bränslen ska jag undersöka vilken av de som är mest miljövänlig. Mitt första förslag till frågeställning var: vilket bränsle är mest miljövänligt? Denna frågeställning hade vi inte materia till eller mätinstrument för att mäta alla gas-bränslen så jag var tvungen att ändra frågeställningen till en mer relevant. När jag mäter vilken som är mest miljövänlig så ska jag utgå från att mäta hur mycket växthusgaser som ämnet släpper ut och hur långt man kommer med varje bränsle. Jag bestämde mig att mäta avgaserna Koldioxid (CO ₂ ), Svaveloxid (SO ) och Kväveoxid (NO ). Dessa avgaser mäter man med en och en CO ₂ mätare. För att mäta hur långt man kommer med varje bränsle så använder jag mig av en termometer. 4
Denna termometer ska mäta bränslets effektivitet när man förbränner det. Ju högre temperatur desto högre effektivitet. Men för att kunna mäta ämnena så var jag först tvungen att tillverka en slags låda där jag kunde samla upp gaserna som kommer ut när man förbränner bränslena men fortfarande ha någon slags öppning för att kunna mäta(so ) och (NO ) halten. Lådan som jag gjorde kallas en kalorimeter eller bombkalorimeter och det är ett mätredskap som mäter hur mycket energi som frigörs vid en kemisk reaktion. Denna kalorimeter gjorde jag tillsammans med Carl-Hendrik eftersom han också behövde en. Syfte: Hur man bygger en kalorimeter. Mini-labb Material: tom färgburk med lock, häftmassa, termometer, plastslang,., borr, termometer. Utförande: Vi tog en tom färgburk, vände den uppochner och borrade två hål. Ett hål skulle vara lite mindre så vi borrade det med ett borr på 3,5 mm i diameter. Där skulle det få plats en termometer för att mäta effektiviteten av bränslena. Det andra hålet skulle vara lite större så jag använde ett borr på 6 mm. I detta hål skulle det få plats en plastslang där man sen ska stoppa ner och mäta (SO ) och (NO ) halten. När man applicerat termometern och slangen så måste man täta hålet också. Detta gjorde vi med häftmassa sån vi satte på runt de borrade områdena. Nu har vi en Bombkalorimeter redo för användning. Bild 1: Bombkalorimeter Resultat: I mina mätningar använde jag min förbränningsteknik. Jag tog 5 ml av varje ämne, tände på och satte kalorimetern över. Nu samlade den upp alla avgaser och temperaturen stiger. När temperaturen nått högsta punkt och är på väg att gå ner så sätter man i. I plastslangen och drar. Den visar sedan hur mycket SOx 5
och NOx halten var beroende på vilket tillbehör man hade. Såhär blev resultatet (medelvärden av två mätningar): Diesel: NOx: 4,5 ppm = 0,0000045 = 0,000045% SOx: 0,35 ppm = 0,0000035 = 0,000035% CO ₂: 6000 + ppm Temperatur: 60,3 C Bensin (95-oktanig): Bild 2: Andel NOx och SOx i Diesel NOx: 1 ppm = 0,000001 = 0,00001 SOx: 0,3 ppm = 0,0000003 = 0,000003% CO ₂: 6000+ Temperatur: 59,65 C 6
Etanol (E85): Bild 3: Andel NOx och SOx i Bensin NOx: 2 ppm = 0,000002 = 0,00002% SOx: 0,0 ppm CO ₂: 6000 + Temperatur: 61,35 C Bild 4: Andel NOx och SOx i Etanol Jämförelse: Bild 5: Andel NOx jämförelse 7
Bild 6: andel SOx jämförelse Bild 7: Jämförelse av förbränningstemperatur Slutsats: Jag har mätt halterna i ppm (parts per million). Det blev inte så mycket eftersom jag bara mätte upp bränslet i 5 ml. Det kanske inte känns som att 5 ml är speciellt mycket, men om man konverterar det till en mer lämplig enhet så kan man se tydligare vad man har att göra med. Vi tar diesel som ett exempel: NOx: 4,5 ppm = 0,0000045 = 0,000045% SOx: 0,35 ppm = 0,0000035 = 0,000035% Vi ska nu göra om detta till liter. En liter innehåller 1000 ml och då måste vi förstora talet så att det blir det. 5x200 är 100, alltså blir det 4,5 ppm x 200 = 900 ppm = 0,0009 som är 0,009% av litern. För att nu svara på min frågeställning, så måste jag ta reda på två olika saker; Hur stor effektivitet har bränslet? Och Hur mycket avgaser släpper bränslet ut? För att svara på fråga ett så tittar jag på min undersökning temperatursmässigt eftersom jag med termometern mätt förbränningen. Man kan klart och tydligt se att Etanol har störst effektivitet, sedan diesel och sist bensin. Detta är en viktig del av undersökningen eftersom man vill köra 10 mil på varje tank hade det inte varit ett speciellt bra bränsle. 8
För att svara på fråga två; Hur mycket avgaser släpper bränslet ut. Har jag använt mig av att mäta ämnena SOx och NOx. Kollar man på tabellerna så ser man klart och tydligt att Diesel är det bränsle som är minst miljövänligt. Kan du tänka dig? Diesel hade nästan 12 gånger mer SOx än bensin samtidigt som när etanolen inte innehåller det alls. Om man mäter utifrån NOx så ser man ett klart mönster där Etanol har dubbelt så mycket NOx mer är bensin och Dieseln ungefär har dubbelt så mycket mer än Etanolen. Om jag ska rangordna bränslena utifrån hur miljövänliga de e enligt denna undersökning, hade det sett ut såhär: 1. Etanol 2. Bensin 3. Diesel Bild 8: Förbränning av Etanol Felkällor: Själv tror jag att jag har fått rätt svar på min undersökning, men kanske i fel proportioner. Det finns några saker i denna undersökning som jag kan känna har lett till att något har kunnat gå fel och ha påverkat resultatet. Dessa saker är: Målarburken: Målarburken som vi köpte för att använda till Bombkalorimetern hade någon slags färg inuti. Denna färg kan ha resulterat i p.g.a. förbränning och hör värme at den kanske har smält något och på så sätt skapat andra gaser än vad som borde varit där. Dessa gaser hade kunnat påverka resultatet. Isoleringen/Häftmassa: Häftmassan släppte efter ett tag från burken. Detta berodde på att det blev varmt och sedan snabbt kallt igen, som en värmechock. Det kan ha resulterat i att gas läckt ut från hålet. CO₂ -mätaren: Denna mätare som mäter hur många ppm CO ₂ det finns i en gas. Detta var ett stort problem för att den bara mätte upp till halter på 6000 ppm. Alla bränslens CO ₂ halter var större än så. Därför kunde jag inte mäta detta. Bränsledunkarna: Jag använde gamla alkylatbensindunkar till att ha mina bränslen i. Detta kan ha påverkat resultatet på så sätt att alla bränslen på något sätt blandades med denna alkylatbensinen så det kan ha gett utslag på undersökningen. 9
Temperaturen i burken: Den felkälla som jag tror har påverkat resultatet mest är det faktum där alla temperaturerna ungefär är likadana. Enligt Preem så ska etanol ha 30% större effektivitet än bensin. Det har de inte här. Jag tror att detta kan bero på att denna målarburk bara får plats med ett bestämt mått med syre. Man behöver ju syre när man eldar, och när syret tar slut så går det inte att elda längre. Jag tror att det är så att när man kommer upp i ca 60 C så tar syret slut och det går nu inte att elda mer. Även om detta har påverkat tror jag ändå att jag fått rätt följd i resultatet. Disken: Som alla andra gånger man labbar finns det alltid en och samma felkälla. Denna felkälla är att folk som varit och labbat före dig inte städar efter sig noggrant och diskar inte sina kärl m.m. Det är självklart en sak som hade kunnat förändra resultatet. Avslutning: Vi måste börja tänka på kommande generationer. Kanske kan det klämma åt lite i plånboken men lita på mig, det är värt det. Inte vill vi att våra barnbarn eller barnbarnsbarn ska lida, bara på grund av våra själviska handlingar. Jag säger inte åt er vad ni ska göra, jag säger bara att ni borde göra det som ni tycker är rätt. Handla klimatsmart! Källor: http://www.preem.se/upload/miljö%20och%20utveckling/fakta%20om%20avgasutslapp %20reningsutrustning.pdf http://www.preem.se/templates/productinformation 9505.aspx http://www.preem.se/templates/productinformation 9523.aspx http://ipreem.preem.se/sm/prod3nysite.nsf/vproductsbylinkid/528?opendocument http://www.greenpeace.org/sweden/kampanjer/klimat/vaxthuseffekten http://sv.wikipedia.org/wiki/fossila_bränslen,http://www.flickr.com/search/? w=all&qväxthus&=text 10