Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4.1 Zersetzung von Glucose in Abwesenheit von Sauerstoff
konzentration c auf Reaktionsbedingungen bezogen, weist ein Vermerk explizit darauf hin
und es wird ein auf Standardbedingungen umgerechneter Konzentrationswert angegeben
(siehe Anhang B). Ebenso wurden auch Angaben als Massenanteil w in die Stoffmengen-
konzentration bei Standardbedingungen umgerechnet. Einige Publikationen treffen keine klare
Aussage, ob die eingesetzte Stoffmengenkonzentration an Edukt bei Standard- oder
Reaktionsbedingungen angegeben ist. In diesen Fällen wurde im Kontext mit der Versuchs-
beschreibung und über Abschätzungen (siehe Anhang B) entschieden. Für eigene Messreihen
in Kapitel 6 und 7 wurde die eindeutige Eduktkonzentrationsangabe als Massenanteil w
gewählt. Stoffmengenkonzentrationen bei Standardbedingungen lassen sich für geringe
Eduktkonzentrationen leicht in diese umrechnen (siehe Anhang B): eine 0,1 molare Glucose-
lösung entspricht ca. w0 (Glucose) = 2 % (g g -1 ).
Einfluss der Reaktionstemperatur
Simkovic et al. studierten um 1990 die Reaktionen der Glucose 6 in unterkritischem Wasser
bei 200 - 385 °C, 34,5 MPa und Verweilzeiten von 24 - 50 s [Sim-1987]. Bei 200 °C erfolgte
bei einem recht geringen Glucoseumsatz von 5 % zunächst nur Epimerisierung der Glucose zu
Mannose. Mit zunehmender Temperatur traten Dehydratisierungsreaktionen zu 5-HMF und
wenig 2-Furaldehyd (Furfural) sowie Epimerisierung zu Fructose hinzu. Bei 300 °C wurden
bei einem Umsatz von 98 % nur noch 5-HMF und Furfural als Hauptprodukte gefunden. Im
überkritischen Zustand des Wassers bei 385 °C wurden nur noch sehr wenig 5-HMF und
Furfural gebildet, stattdessen fanden sich große Mengen an Formaldehyd, Hydroxyaceton und
Glycerinaldehyd und geringere Mengen gasförmiger Abbauprodukte wie CO2, H2 und CO.
Wie die allgemein sehr schlecht schließenden Kohlenstoffbilanzen (≤ 52 %) zeigen, blieben
jedoch bei allen untersuchten Temperaturen Produkte unidentifiziert.
Bei Temperaturen über 300 °C verlaufen die Abbaureaktionen der Glucose schnell [Mok-
1992, Sim-1987]. Um bei erhöhten Temperaturen dennoch die Reaktionskinetik zeitlich
auflösen zu können, konstruierten Kabyemela et al. ein Mikroreaktorsystem und untersuchten
vor wenigen Jahren die Glucosezersetzung im Temperaturbereich 300 - 400 °C, bei 25 -
40 MPa und Verweilzeiten zwischen 0,02 und 2 s [Kab-1997a]. Als Abbauprodukte der 0,007
molaren Glucoselösung wurden Fructose, Erythrose, Glykolaldehyd, Glycerinaldehyd,
6 Die Autoren machen keine Angabe zur eingesetzten Glucosekonzentration.
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