Dörr, Timo Benjamin (2018):
Hydrothermale Carbonisierung von Proteinen und Ölen/Fetten.
Darmstadt, Timo Benjamin Dörr, Technische Universität,
[Ph.D. Thesis]

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.

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