Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
4.2 Oxidative Zersetzung von Glucose
Ist im Folgenden von stöchiometrischem Sauerstoffzusatz die Rede, so bezieht sich dies stets
auf die Totaloxidation zu CO2 und H2O nach Gl. (4.6).
4.2.1 In neutraler Lösung ohne Salzzugabe
∆ rH ο = -2808 kJ mol -1 (4.6)
Bei unterkritischen Temperaturen finden sich in der Literatur meist nassoxidative Unter-
suchungen bei unterkritischen Drücken, in denen die Oxidationsreaktion in der flüssigen
Wasserphase durch den Stofftransport von molekularem Sauerstoff aus der Gasphase in die
flüssige Phase überlagert ist. Andere Experimente gehen von H2O2 als Oxidationsmittel aus.
Oft sind Angaben zu den Reaktionsbedingungen unvollständig und es wird nicht die Bildung
von Produkten sondern nur der Abbau von Glucose oder des CSB-Wertes zeitlich verfolgt
[Plo-1970, Ska-1981]. Insgesamt erscheinen die Kenntnisse im unterkritischen Temperatur-
bereich sehr lückenhaft.
Olson konnte bei Temperaturen von 110 - 140 °C in nassoxidativen Zersetzungsexperimenten
an Glucose neben dem Hauptprodukt Essigsäure nichtflüchtige Reaktionsprodukte wie
Gluconsäure, Arabinose und Arabinonsäure identifizieren [Ols-1967]. Quitain et al. unter-
suchten die hydrothermale Zersetzung von Glucose, cellulosehaltigen Abfällen und Klär-
schlamm bei 350 °C und 16,5 MPa mit und ohne H2O2 [Qui-2002]. Als Reaktionsprodukte
wurden Carbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Bernsteinsäure und
Milchsäure gefunden, wobei in Anwesenheit von H2O2 die Menge an gebildeten organischen
Säuren stark zunahm.
Bei Versuchen von Calvo und Vallejo zur Glucoseoxidation mit stöchiometrischen Mengen
Sauerstoff in überkritischem Wasser bei 400 °C, 26,6 MPa, 0,05 mol L -1 Glucoselösung und
einer Verweilzeiten von 43 s wurden als flüssige Reaktionsprodukte Essigsäure mit einer auf
den Kohlenstoff der eingesetzten Glucose bezogenen Ausbeute von 2 % (mol mol -1 ) und
40
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
6 CO 2 + 6 H 2 O