Enzymatische Hydrolyse von Lignocellulose im Festbettreaktor

• Published in: Chemie ingenieur technik 2011-06, Vol.83 (6), p.867-873
• Main Authors: Kirsch, Christian, Wörmeyer, Kai, Zetzl, Carsten, Smirnova, Irina
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Enzymatic hydrolysis; Enzymatische Hydrolyse; Festbettreaktor; Fixed bed reactor; Influence of pumps; Lignocellulose; Pumpeneinfluss
• ISSN: 0009-286X; 1522-2640
• DOI: 10.1002/cite.201000204

Bei der Nutzung lignocellulosehaltiger Biomasse führen hohe Feststoffbeladungen im Rührkessel noch zu Problemen bei der enzymatischen Hydrolyse. Die Integration von thermischer Vorbehandlung und enzymatischer Hydrolyse der Biomasse in einem Festbettreaktor wird daher in dieser Arbeit untersucht. Es wird gezeigt, dass der Einfluss von Pumpen auf die Enzymaktivität für eine spätere Anwendung vernachlässigbar ist, starke Druckabfälle sich jedoch negativ auf die Enzyme auswirken. Eine mechanische Vorbehandlung vor der thermischen Hydrolyse bietet deutliche Vorteile bei der Enzymreaktion (> 95 % Umsatz nach 48 h für pelletiertes Stroh). Desweiteren wird die enzymatische Hydrolyse im Festbett bei verschiedenen Feststoff‐Konzentrationen (7 – 20 %) gezeigt. There are still severe problems with high solid concentrations during the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass in stirred tank reactors. Thus, the integration of the thermal pretreatment and the enzymatic hydrolysis of the biomass in the same fixed bed reactor is investigated in this work. The influence of pumps on the enzyme activity is shown to be negligible for later applications although sharp pressure drops in valves decrease enzymatic activity. Mechanical treatment upfront to the thermal hydrolysis shows good results during the enzymatic reaction (yield > 95 % after 48 h for pelletized straw). Finally the success of the enzymatic reaction in a fixed bed reactor with different solid contents (7 – 20 %) is presented. Die sequenzielle Durchführung von thermischer Vorbehandlung und enzymatischer Hydrolyse von Lignocellulose im Festbettreaktor zur Steigerung der Feststoff‐Konzentration und damit der Zucker‐Konzentration wird gezeigt. Der Einfluss von Pumpen, Ventilen und mechanischer Vorbehandlung auf den integrierten Prozess wird diskutiert.