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6 Ergebnisse der Versuche zu Glucose in unter- und überkritischem Wasser
Als unerwünschte Nebenreaktion des hydrothermalen Glucoseabbaus tritt bei allen unter-
kritischen Reaktionstemperaturen Braunproduktbildung auf. Im überkritischen Bereich ist
Glucose praktisch vollständig zu niedermolekularen Produkten mit ein bis drei Kohlenstoff-
atomen abreagiert. Diese zerfallen dann mit zunehmender Temperatur und Verweilzeit zu
noch kleineren Molekülen (siehe Kapitel 4.1) und bilden schließlich eine Mischung aus
Methan, CO, CO2, H2 und H2O, die sich langsam ihrer Gleichgewichtszusammensetzung
nähert.
Oxidativer Abbau
Unter oxidativen Bedingungen reagiert Glucose nicht direkt mit Sauerstoff, sondern erst deren
hydrothermale Abbauprodukte. Dies zeigen die identischen Umsatzverläufe bei unter-
kritischer Temperatur mit und ohne Sauerstoffanwesenheit. Würde Glucose direkt mit Sauer-
stoff reagieren, wäre eine Steigerung der Umsatzgeschwindigkeit erfolgt. Aufbauend auf den
experimentellen Ergebnissen wurde das Reaktionsnetzwerk in Abb. 6.37 formuliert.
HO
Abb. 6.37: Vereinfachtes Reaktionsnetzwerk des oxidativen Glucoseabbaus in heißem Hochdruckwasser.
Produkte mit signifikanten Ausbeuten sind fett markiert.
Glucose reagiert also zunächst zu den hydrothermalen Abbauprodukten und erst diese werden
oxidativ zu organischen Säuren, hauptsächlich Ameisen-, Essig-, Glykol- und Bernsteinsäure
(siehe Abb. 6.38), sowie zu CO2, CO und H2O abgebaut. Die organischen Säuren reagieren
wiederum mit Sauerstoff weiter zu CO2, CO und H2O.
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HO
OH
D-Glucose
O
OH
OH
hydrothermale Abbauprodukte
1,6-Anhydroglucose
5-HMF
Glycerinaldehyd
Glykolaldehyd
(+ O 2)
(+ O 2)
CO 2, CO
und H 2O
R
O
(+ O 2)
OH
organische
Säuren