Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
allerdings 2,5 - 3,5 % Umsatz zu CO2, H2 und Ethen [Hir-1993, Web-1991].
In Anwesenheit von Sauerstoff reagiert Methan schon ab 425 °C zu Methanol, CO, und CO2,
sowie in geringen Mengen zu Formaldehyd und Ameisensäure [Krä-2001]. Vermutlich wird
zunächst Methanol gebildet, welches dann vergleichsweise schnell zu den vorgenannten,
bekannten Abbauprodukten (siehe Kapitel 4.4.5) weiterreagiert. Bei 450 °C, 30 MPa und 3 s
Verweilzeit reagierten 2 % (mol mol -1 ) CH4 mit 2 % (mol mol -1 ) O2 (stöchiometrisch für die
Partialoxidation zu Formaldehyd) unter 9 % CH4- und 13 % O2-Umsatz hauptsächlich zu CO
und CO2 [Brö-2001]. CO und CO2 wurden mit Selektivitäten von 50 und 32 % (mol mol -1 ),
Methanol und Formaldehyd mit Selektivitäten von 7 und 11 % (mol mol -1 ) gebildet. Eine
Temperaturerhöhung führte zu höheren Umsätzen und zu höheren CO2-Ausbeuten. Die
Selektivitäten bezüglich CO, Methanol und Formaldehyd nahmen ab. Unterhalb von 425 °C
fand kein signifikanter Umsatz an Methan statt. Eine Konzentrationserniedrigung der Edukte
(unter Beibehalten des stöchiometrischen Verhältnisses) auf 0,1 % (mol mol -1 ) verringerte bei
450 °C den Umsatz an CH4 und O2 drastisch auf jeweils unter 1 %. Schematisch erklärt sich
das gefundene Produktspektrum nach Gleichung (4.11) [Brö-1999].
4.4.7 Essigsäure
(4.11)
Essigsäure stellt bekanntermaßen ein relativ stabiles Zwischenprodukt in der SCWO-
Zersetzung von komplexeren organischen Verbindungen wie z. B. Glucose dar [Miz-2000,
Sch-1999, Tes-1999]. Unter hydrothermalen Bedingungen ist Essigsäure bis 400 °C stabil,
erst bei 450 °C (28 MPa und 2 min) konnte ein geringer Umsatz von 2 % festgestellt werden 14
[Brö-1999, Kra-1998]. Bei 475 - 600 °C, 24,6 MPa und 8 s durchgeführte Versuche an einer
1 mmol L -1 (unter Reaktionsbedingungen) Essigsäurelösung ergaben im Sinne einer De-
carboxylierung ein Produktspektrum von hauptsächlich CO2 und CH4, wenig CO und Spuren
von H2 und Acrylsäure [Mey-1995]. So entstanden bei T ≥ 550 °C jeweils > 47 % (L L -1 ) CO2
14 Es wird keine Angabe zur verwendeten Essigsäurekonzentration gemacht.
56
CH 4
+ O 2
CH 3 OH
+ O 2
Abbauprodukte