Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
säure) als typische Hauptreaktionen die Decarboxylierung und die Desaminierung beobachtet
[Sat-2004a]. So fanden sich als Reaktionsprodukte von Alanin in heißem Hochdruckwasser
Ethylamin, Ammoniak, Kohlen-, Milch- und Brenztraubensäure sowie in Spuren Acryl-,
Propion-, Essig- und Ameisensäure. Bei der Reaktion von Glycin entstanden Methylamin,
Ammoniak, Kohlen-, Glykol- und Ameisensäure.
Von dem Themenfocus „Entstehung des Lebens in der Tiefsee“ motivierte Untersuchungen
zum Aufbau von Proteinen aus einzelnen Aminosäuren unter hydrothermalen Bedingungen
weisen tatsächlich auf eine gewisse Bildung von Oligopeptiden hin. Erzielte Ausbeuten sind
jedoch sehr gering. So setzten Alargov et al. eine 0,2 molare Glycin-Lösung Temperaturen
von 250 - 400 °C und Drücken von 22,2 und 40 MPa aus [Ala-2002]. Dabei oligomerisierte
nach 10 s Verweilzeit Glycin zu Di-, Tri- und Tetraglycin sowie Diketopiperazin, einem aus
zwei Glycin-Einheiten gebildeten symmetrischen N-Heterozyklus in Form eines Sechsrings.
Diketopiperazin stellte mit maximal 5 % (mol mol -1 ) Ausbeute das Hauptprodukt. Diglycin
wurde mit maximal 1,5 % (mol mol -1 ) Ausbeute gebildet, die anderen Peptide entstanden nur
in Spuren. Weiterhin war ein mengenmäßig über die Oligomerbildung hinausgehender
Glycinabbau zu beobachten. Vermutlich wurden, wie oben beschrieben, niedermolekulare
Abbauprodukte gebildet, welche mit der von Alargov et al. verwendeten Analytik nicht erfasst
werden konnten. Der pH-Wert von dem Reaktor entnommenen Proben wuchs mit der
Temperatur an, was auf die Bildung von Aminen oder Ammoniak hindeutet. Bei Druck-
erhöhung setzte sich bei sonst identischen Bedingungen weniger Glycin um.
Bei Temperaturen über 400 °C erfolgt in zunehmendem Maße Vergasung der Aminosäuren.
Schmieder et al. berichten für Glycinlösung 10 bei 600 °C, 25 MPa und 60 - 120 s praktisch
vollständige Vergasung zu CO2, CO, H2 und NH3 [Sch-2000].
Oxidativer Abbau in heißem Hochdruckwasser
Zum oxidativen Abbau einzelner Proteine oder Aminosäuren in unter- und überkritischem
Wasser scheinen bislang noch keine konkreten Kenntnisse vorzuliegen. Allerdings existieren
einige Veröffentlichungen zur oxidativen Vernichtung von wässrigen stickstoffhaltigen
Abfällen [Got-1999], Aminen [Sch-1999] oder Ammoniak [Coc-1996, Kri-2001] über einen
10 Die eingesetzte Glycinkonzentration wird von den Autoren nicht genannt.
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