Hydrothermale Carbonisierung von Proteinen und Ölen/Fetten

Dörr, Timo Benjamin (2018):
Hydrothermale Carbonisierung von Proteinen und Ölen/Fetten.
Darmstadt, Timo Benjamin Dörr, Technische Universität, [Online-Edition: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7607],
[Ph.D. Thesis]

Official URL: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7607

Abstract

Der steigende Bedarf an Rohstoffen und Energieträgern sowie die Bestrebungen den globalen CO2-Ausstoß zu senken, fordern eine nachhaltige Alternative zum Erdöl, das derzeit noch den wichtigsten Rohstoff zur Erzeugung von Chemieprodukten und Treibstoffen darstellt. Dabei haben sich nachwachsende Rohstoffe seit langer Zeit als günstige und krisensichere Alternative herausgestellt. Ein besonders für die Verwertung von feuchter Biomasse geeignetes Verfahren ist die Hydrothermale Carbonisierung (HTC), da hier auf kosten- und energieintensive Trocknungsprozesse verzichtet werden kann. Feuchte Biomasse kann damit bei relativ milden Bedingungen (170 - 250 °C, < 30 bar) zu CO2-neutraler Biokohle umgesetzt werden. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung realer Biomasse werden wissenschaftliche Untersuchungen an Modellkomponenten wie Kohlenhydraten, Lignin, Proteinen, Ölen und Fetten zur Analyse des Umsatzverhaltens durchgeführt. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der HTC von Proteinen sowie Ölen und Fetten. Während sich Lignin unter hydrothermalen Bedingungen zu braunkohleähnlichen Feststoffen umwandelt, kommt es bei der HTC von Proteinen zur Bildung von flüssigen Komponenten wie Aminosäuren, Carbonsäuren, Aminen und Aldehyden. Durch Zusatz von Lignin zu Protein- bzw. Aminosäurelösungen können während der HTC jedoch auch Fragmente der Aminosäuren (Amine, Carbonsäuren und Aldehyde) im Feststoff gebunden werden. Bei der HTC von Fetten kommt es zur Spaltung der Triglyceride und das dabei freigesetzte Glycerin setzt sich zu Biokohle um. Durch die Korrelation der Reaktionszeit und der Prozesstemperatur mit dem Inkohlungsgrad sowie durch die strukturelle Charakterisierung der Feststoffe lassen sich Rückschlüsse auf die HTC von realer Biomasse ziehen.

Item Type:

Ph.D. Thesis

Erschienen:

2018

Creators:

Dörr, Timo Benjamin

Title:

Hydrothermale Carbonisierung von Proteinen und Ölen/Fetten

Language:

German

Abstract:

Place of Publication:

Darmstadt

Publisher:

Timo Benjamin Dörr

Divisions:

07 Department of Chemistry
07 Department of Chemistry > Fachgebiet Technische Chemie
07 Department of Chemistry > Fachgebiet Technische Chemie > Technische Chemie I

Date Deposited:

02 Sep 2018 19:55

Official URL:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7607

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-76075

Referees:

Vogel, Prof. Dr. Herbert and Immel, PD Dr. Stefan

Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung:

2 July 2018

Alternative Abstract:

Alternative abstract

Language

Sustainable alternatives to oil are required to reduce global CO2 emissions and to cover the growing demand of raw materials and energy. Today, oil is the most important resource for manufacturing chemicals and producing fuels. For a long time sustainable resources have proven to be a crisis-proof and cheap alternative to fossil resources. Particularly suitable for the conversion of wet biomass is the hydrothermal carbonization (HTC), because an expensive and energy intensive drying step isn’t needed. Under mild conditions (170 – 250 °C, < 30 bar) wet biomass can be converted into CO2 neutral biochar. Due to the complex composition of real biomass, the conversion of the main components (carbohydrates, lignin, proteins and oils/fats) are studied separately. The focus of this work is the HTC of proteins and oils/fats. While lignin is converted to biochar, proteins form only liquid components like amino acids, carboxylic acids, amines and aldehyds under hydrothermal conditions. By adding lignin to protein- or amino acid solutions, fragments of the amino acids (amines, carboxylic acids and aldehyds) are now incorporated into the biochar during the HTC. Under hydrothermal conditions fats degrade into fatty acids and glycerin. In further reactions the glycerin forms biochar. The correlation of the reaction time and the process temperature with the level of carbonization as well as the structure of the obtained biochar provides information of the HTC of real biomass.

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