Een autothermische reactie is een chemische reactie waarbij de warmte die vrijkomt door de exotherme reacties in het proces voldoende is om de endotherme stappen in dezelfde reactie te ondersteunen, zonder dat externe warmte nodig is. Dit betekent dat het systeem zijn eigen temperatuur in stand houdt en zelfs kan verhogen zonder extra energie van buitenaf.
Kenmerken van een autothermische reactie:
- Combinatie van exotherme en endotherme processen – Een deel van de reactie levert warmte op (exotherm), terwijl een ander deel warmte nodig heeft (endotherm). De balans tussen deze processen zorgt ervoor dat de reactie zichzelf kan ondersteunen.
- Energie-efficiëntie – Omdat geen externe warmtebron nodig is, wordt energie bespaard.
- Temperatuurzelfregulatie – De reactie kan zichzelf stabiliseren, maar kan ook gevaarlijk zijn als de warmteproductie niet goed onder controle is.
Voorbeelden van autothermische reacties:
-
Autothermische reforming (ATR) – Dit wordt gebruikt in de productie van waterstofgas (H₂) uit methaan (CH₄). Hierbij reageren methaan en zuurstof samen, waarbij de exotherme oxidatie van methaan de energie levert voor de endotherme stoomreforming:
CH4 + ½O2 → CO + 2H2 (Exotherm)
CH4 + H2O → CO + 3H2 (Endotherm)
Hierdoor is geen externe warmtebron nodig.
-
Verbranding van pyrofiele metalen zoals aluminium of magnesium in zuurstofarme omstandigheden waarbij de reactie deels door zichzelf wordt gevoed.
-
Sommige biologische en microbiële processen, zoals de zelfverhitting van compost, waar de microbiële afbraak van organisch materiaal warmte genereert die het proces verder versnelt.
Autothermische reacties zijn van groot belang in de chemische industrie, vooral bij efficiënte energieopwekking en syntheseprocessen. Ze kunnen echter ook risico’s met zich meebrengen, zoals thermische runaway, als de warmteproductie niet goed gereguleerd wordt.
