Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
des Glucoseabbaus für Verweilzeiten ≤ 5 s konnte gut durch eine Reaktion erster Ordnung
bezüglich der Glucose dargestellt werden. Als Widerspruch zu dieser Annahme eines geringen
Konzentrationseinflusses ergaben sich allerdings für Experimente mit unterschiedlichem
Sauerstoffgehalt unterschiedliche präexponentionelle Faktoren, was doch auf einen Einfluss
der Sauerstoffkonzentration hindeutet.
4.2.2 Zugabe von Säuren, Laugen und Salzen
In Anwesenheit von Salzen sind bisher keine Untersuchungen bezüglich eines oxidativen Ab-
baus von Glucose in unter- oder überkritischem Wasser bekannt. Zusatz von Essigsäure ergab
bei 200 - 230 °C, 1,5 - 2,8 MPa Gesamtdruck, 2,3 MPa Sauerstoffpartialdruck, c0(Glucose) =
0,08 mol L -1 und c0(CH3COOH) = 0,03 mol L -1 nur einen leichten Anstieg der Reaktions-
geschwindigkeit des nassoxidativen Abbaus von Glucose [Ska-1981].
Basenzugabe in Form von NaOH erniedrigte bei 400 °C, 27,6 MPa und 13 s Verweilzeit
(c0(Glucose) = 0,05 mol L -1 , c0(NaOH) = 0,13 mol L -1 und H2O2-Zugabe entsprechend 25 %
des stöchiometrischen Sauerstoffbedarfs) nach Calvo und Vallejo die C-Vergasungseffizienz
von 98 auf 39 % und erhöhte die auf Kohlenstoff bezogenen Ausbeuten an Essig-, Ameisen-,
und Glykolsäure entsprechend Tabelle 4.1 um den Faktor 4 - 10 [Cal-2002]. Allerdings leidet
aufgrund verschiedener Verweilzeiten von 13 s und 43 s die Vergleichbarkeit der Messungen
mit und ohne NaOH. Die gefundenen höheren Säureausbeuten und geringere Vergasungs-
effizienz könnten sich auch über die kürzere Verweilzeit erklären. Eine Temperatur-
erniedrigung auf 250 °C bei gleichzeitiger (durch konstanten Massenfluss bedingter) Verweil-
zeitverlängerung erniedrigte die C-Vergasungseffizienz und erhöhte im Gegenzug die
Ausbeuten an Ameisen- und Glykolsäure.
44
Tabelle 4.1: Von Calvo und Vallejo in unter- und überkritischem Wasser bei 27,6 MPa mit unterstöchiometrischem
Sauerstoffzusatz gemessene C-Vergasungseffizienz VE und auf Kohlenstoff bezogene
Säureausbeuten AC der Oxidation von Glucose mit und ohne Basenzusatz [Cal-2002].
T / τ / NaOH VE /
°C s Zugabe % (mol mol-1 AC(Essigsäure) /
) % (mol mol-1 AC(Ameisensäure) /
) % (mol mol-1 AC(Glykolsäure) /
) % (mol mol-1 )
250 56 + 12 17 38 22
350 47 + 32 19 21 19
400 13 + 39 17 5 13
400 43 - 98 2 1 3