Abbaumechanismen und -kinetiken der Modellbiomassen Cellulose und Lignin bei der Hydrothermalen Carbonisierung

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Die Hydrothermale Carbonisierung (HTC) ist für alle Biomassearten universell einsetzbar. Dieser Vorteil birgt aber ein Scale-up Risiko. Da Biomasse ein komplex zusammengesetztes Gemisch darstellt, kann keine allgemeingültige Abbaukinetik unter HTC-Bedingungen (ca. 200 °C, 15 bar) angegeben werden. Die Kenntnis der Abbaumechanismen und insbesondere der Abbaukinetik ist aber die Basis für die Auslegung eines HTC-Reaktors.Daher ist es das Ziel des Forschungsprojektes, die Wissenslücke bzgl. der Abbaumechanismen und -kinetiken wichtiger Biomasse-Modellkomponenten (hier: Cellulose, Lignin und dessen Monomere; später: Proteine, Öle/Fette und Modellbiomassen wie Stroh und Heu) zu schließen. Die Abbaukinetik von realer Biomasse könnte dann in erster Näherung durch Linearkombination der Abbaukinetiken der Modellkomponenten ermittelt werden.Die Abbaukinetik der Modellkomponenten soll in einem Hochdruckautoklaven als Funktion der Prozessparameter bestimmt werden. Der Reaktorinhalt, bestehend aus: festes Produkt (via DRIFTS, Elementaranalyse, BET- und XRD-Messungen), wässrige Lösung (via GC- bzw. HPLC), Gasphase (via IR-Spektroskopie), wird analysiert. Auf dieser experimentellen Basis soll ein Reaktionsmechanismus postuliert und das Reaktionsnetz kinetisch simuliert werden.