Zeitschrift für Biochemie und Physiologie

Katalytische hydrothermale Umwandlung von Gärresten aus der anaeroben Vergärung von Zuckerrohrbagasse in Phenole und Hythane

Isha Sharma

Treibhausgasemissionen, die zu Umweltproblemen führen, schwindende Erdölreserven und Bedenken hinsichtlich der Energiesicherheit haben die aktuelle Erforschung nachhaltiger, umweltfreundlicher Optionen gefördert. Dazu gehört die Umwandlung von Abfällen in Energie sowie in Plattformchemikalien für die Chemie- und Polymerindustrie. Die hydrothermale Behandlung von nassem Biomasseabfall eröffnet die Möglichkeit einer kombinierten Kraftstoffproduktion und Abwasserbehandlung sowohl in industriellen als auch in dicht besiedelten Gebieten, in denen große Mengen nasser Abfallstoffe vorhanden sind. In dieser Studie haben wir ein integriertes Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Gärrest aus der anaeroben Vergärung von Lignozellulose in wertvolle Produkte umgewandelt werden kann. Zunächst werden die nassen Feststoffe der Vergärung durch hydrothermale Verflüssigung (HTL) in Phenolverbindungen umgewandelt, einen wichtigen Baustein für die Herstellung von Polymeren und Harzen. Anschließend wird der erzeugte wässrige Abfallstrom, ein Nebenprodukt des HTL-Prozesses, einer hydrothermalen Vergasung (HTG) unterzogen, um gasförmigen Kraftstoff – Wasserstoff und Methan (d. h. Hythan) – zu erzeugen. Um diese thermochemischen Umwandlungen zu erleichtern, haben wir eine Reihe neuartiger Eisenkatalysatoren hergestellt, die mit Kalifeldspat dotiert sind. Diese synthetisierten, billigeren Katalysatoren lieferten hohe Ausbeuten an Phenolen mit hoher Selektivität für Phenol und 4-Ethylphenol. Der wässrige Strom bestand hauptsächlich aus Milchsäure, Glykolsäure und Glycerin. Die hydrothermale Vergasung dieses Nebenprodukts wurde mit den Katalysatoren Ru/C, Ru/Al2O3 und La/Ce2O3 evaluiert. Ru/C und La/Ce2O3 lieferten hohe Ausbeuten an Hythan mit geringen Mengen an C2-C3-Kohlenwasserstoffen, CO und N. Insgesamt führte der integrierte Prozess zur Produktion von Energie, Chemikalien und wiederverwendbarem Wasser.