Hydrothermale und Solvolytische Biomassespaltung

Die polymere Struktur von lignozelluloser Biomasse kann nicht nur durch reine Pyrolyse (thermisch), sondern auch durch Lösungsmittel erfolgen. Neben der Solvolyse unter reduktiven Bedingungen (analog Bergius-Pier-Verfahren) liegt ein Schwerpunkt auf der hydrothermalen Verflüssigung (HTL). Wasser weist bei hohen Temperaturen und Drücken besondere Eigenschaften auf, die eine selektivere Spaltung als die rein thermische ermöglichen. Bei ca. 300-375°C kann Biomasse zu einem hochviskosen Produkt (Bio-Crude) umgewandelt werden, der einen höheren Brennwert sowie einen geringeren Wassergehalt hat als Pyrolyseöle. Zielprodukte sind möglichst wertvolle funktionelle Verbindungen, die als chemische Bausteine geeignet sind.  Durch das Einbetten der HTL in eine Prozesskette, können weitere wertvolle Verbindungen wie Aminosäuren, Proteine oder Lipide, durch Extraktion gewonnen werden. Die untersuchten Einsatzstoffe umfassen ligninhaltige Biomasse, reines Lignin, Mikroalgen und Klärschlamm. Im Fall von Lignin wird die direkte hydrothermale Verflüssigung (HTL) von Schwarzlauge, einem Beiprodukt der Papierherstellung sowie die reduktive katalytische Fragmentierung von Lignin (RCF) aus Lignozellulose untersucht. Hierbei wird auch die formalkinetische Beschreibung der Abbaureaktionen ermittelt, die die Temperaturabhängigkeit der Produktbildung beschreibt. Ein weiterer Aspekt ist die Separierung von Abbauprodukten mit modernen Methoden wie der Fest/flüssig Adsorption mittels DES (Deep Eutectic Solvents) modifizierter Adsorbentien.

Team Leitung: Dr. Ursel Hornung

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