Közelítő számítás 1 m3 földgáz elégetésekor kibocsátott széndioxid (CO2) gáz mennyiségére

Készítette: dr. Víg András, egyetemi magántanár

Egyszerűsített számítás

A számításhoz szükséges alapinformációk:
• 1 m3 földgáz elégetésekor 1 m3 széndioxid keletkezik
• 1 m3 széndioxid tömege szobahőmérsékleten 1,775 kg
• 1 m3 széndioxid tömege 0 °C-on  1,963 kg
• A földgáz csak metánt tartalmaz
• A metán elégetésekor a következő egyenlettel leírt reakció játszódik le:    CH4 + 2O2 => CO2 + 2H20
• 1 mól CH4 = körülbelül 16 g
• 1 mól CO2= körülbelül 44 g

Példa szobahőmérsékletű gáz esetén (SATP – állapotú gáz)

Számításunkhoz feltételezzük:
• 1 m3 SATP állapotú földgázt égetünk el tökéletesen.
• az SATP állapotú földgáz 298,15 K (25 °C) hőmérsékletű és 1 bar (105 Pa) nyomású.
• Az SATP állapotú tökéletes gáz moláris térfogata Vm = 24,790  l * mol-1.
• 1 m3, azaz 1000 liter SATP állapotú széndioxid 1000 [l]/24,790 [l*mol-1] = 40,338 mól-t tartalmaz.
• Emiatt 1 m3 SATP állapotú széndioxid 40,338 [mol] * 44 [g/mol] = 1774,909 g azaz 1,775 kg .
• Tehát 1 m3 SATP állapotú metán teljes elégetésekor 1,775 kg széndioxid keletkezik.

A gázszámla szerint az adott hónapban 45 m3 földgázt használtunk el.
Mennyi széndioxid keletkezett?

A keletkezett széndioxid térfogata megegyezik az elégetett földgáz térfogatával azaz 45 m3.
A 45 m3 széndioxid tömege szobahőmérsékleten: 1,775 kg/m3 * 45 m3 = 79,875 kg ≈ 79,9 kg.
Tehát 45 m3 földgáz elégetésekor szobahőmérsékleten 45 m3 széndioxid keletkezik melynek tömege 79,9 kg.

Példa  0 °C-os gáz esetén (STP – állapotú gáz)
Számításunkhoz feltételezzük:
• 1 m3 STP állapotú földgázt égetünk el tökéletesen.
• az STP állapotú földgáz 0 °C hőmérsékletű és 1 atm nyomású.
• Az STP állapotú tökéletes gáz moláris térfogata Vm = 22,414  l * mol-1.
• 1 m3, azaz 1000 liter SATP állapotú széndioxid 1000 [l]/22,414 [l*mol-1] = 44,615 mól-t tartalmaz.
• Emiatt 1 m3 SATP állapotú széndioxid 44,615 [mol] * 44 [g/mol] = 1963,058 g azaz 1,963 kg tömegű.
• Tehát 1 m3 SATP állapotú metán teljes elégetésekor 1,963 kg széndioxid keletkezik.

A gázszámla szerint az adott hónapban 45 m3 földgázt használtunk el.
Mennyi széndioxid keletkezett?

A keletkezett széndioxid térfogata megegyezik az elégetett földgáz térfogatával azaz 45 m3.
A 45 m3 széndioxid tömege szobahőmérsékleten: 1,963 kg/m3 * 45 m3 = 88,34 kg.
Tehát 45 m3 földgáz elégetésekor fagypont körüli hőmérsékleten 45 m 3 széndioxid keletkezik, melynek tömege 88,34 kg.

Carbonarium-ban használt adat
A fenti egyszerűsített kalkulációkból kiindulva, továbbá figyelembe véve a gázfogyasztás jelentős időjárás-függését, az egyesületi adatbázis az STP hőmérsékletű gázt feltételezi az adatok számolásakor. (a gázfogyasztás 60-80%-a a téli időszakban kerül felhasználásra). Így tehát a m3 földgáz elégetésekor 1,963 kg tömegű széndioxid emissziót veszünk alapul.

Részletesebb információk
Tudnivalók: (P. W. Atkins Fizikai kémia (Nemzeti tankönyvkiadó, Budapest) I. kötet 23-24 oldal)
Az 1 m3 széndioxid tömege függ a nyomástól és a hőmérséklettől, tehát a fentiekben megadottakétól eltérő nyomáson, illetve hőmérsékleten a keletkezett széndioxid tömege más és más. Magasabb hőmérsékleten egy adott térfogatú gázban kevesebb lesz a mól-ok száma így kevesebb lesz az ennek megfelelő gáz tömege is. Egy adott hőmérsékletű és nyomású gázban lévő mólok száma az ideális gáztörvényből számítható (pV=nRT, ahol p = nyomás, V = térfogat, n = gázban lévő mólok száma, T = hőmérséklet, R = általános gázállandó (0,08206 l [atm/mol K] vagy 62,36 [l torr/mol K]).