Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
Eine kinetische Auswertung der Experimente von Holgate et al. wurde nicht vorgenommen,
da schon bei der niedrigsten Temperatur von 425 °C und der kleinsten Verweilzeit von 6 s ca.
97 % der eingesetzten Glucose abgebaut waren. Es wurden lediglich Umsätze von Glucose
und Ausbeuten an identifizierten Produkten bestimmt.
Von 425 bis 550 °C nahmen die Ausbeuten der flüssigen Produkte Essigsäure und 5-HMF
(wie auch der anderen, nicht dargestellten flüssigen Reaktionsprodukte) mit der Temperatur
ab, die Ausbeute an Acetaldehyd nahm leicht zu. Bei 575 °C und 600 °C wurden keine
flüssigen Reaktionsprodukte mehr gefunden, Glucose hatte sich praktisch vollständig zu
einem Gasgemisch aus H2 (61 % (L L -1 )), CO2 (37 % (L L -1 )) und Methan (2 % (L L -1 ))
umgesetzt [Hol-1995a].
Zur Beschreibung des Vergasungsvorgangs im Reaktor können in Anlehnung an Schmieder et
al. und Onken und Behr die folgenden Gleichgewichtsreaktionen (4.1) - (4.3) herangezogen
werden [Onk-1996, Sch-2000].
Konvertierung:
Methanisierung:
∆ rΗ ο = -42 kJ mol -1 (4.1)
∆ rΗ ο = -207 kJ mol -1 (4.2)
Tritt vollständige Vergasung der Biomasse ein, so bildet sich gemäß (4.1) - (4.3) ein Gleich-
gewicht zwischen Methan, CO2, Wasser, CO und H2 aus.
Reformierung:
∆ rΗ ο = +158 kJ mol -1 (4.3)
Die formulierte Reformierungsreaktion Gl. (4.3) dient lediglich als Grundlage zur thermo-
dynamischen Gleichgewichtsberechnung der Gasphase, tatsächlich reagiert relativ wenig
Glucose direkt unter Vergasung mit Wasser, sondern hauptsächlich deren Isomerisierungs-,
Dehydratisierungs-, Kondensations- und Fragmentierungsprodukte [Lee-2002]. Entsprechend
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CO + H 2 O
CO + 3 H 2
C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O
CO 2 + H 2
CH 4 + H 2 O
6 CO 2 + 12 H 2