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Lexikon der Chemie: Holzverzuckeruna

Holzverzuckerung, Holzhydrolyse, hydrolytische Spaltung von glycosidischen Bindungen der Holzpolysaccharide unter dem katalytischen Einfluß von Säuren. Durch diese Reaktion wird der Durchschnittspolymerisationsgrad der Polysaccharide vermindert, und beim weiteren Fortschreiten der Hydrolyse erhält man Monosaccharide. Neben der Bildung von Monosacchariden laufen bei der H. auch Dehydratisierungs-, Kondensations- und andere Reaktionen ab, die zum Abbau der entstandenen Zucker führen. Temperatur, Säurekonzentration, Reaktionszeit sind dabei entscheidende Einflußfaktoren. Bei Temperaturen über 180 °C (bis 240 °C) ist die Geschwindigkeit der Zuckerbildung erheblich höher als die der -zersetzung.

Die H. ist technisch bedeutsam für die Herstellung von Xylose und Furfural aus den Hemicellulosen; für die Erzeugung von Glucose (und deren anschließende biotechnologische Umwandlung zu Futterhefe, Ethanol u. a.), von Textilzellstoffen, von mikrokristalliner Cellulose, von Celluloseacetat und -nitrat aus dem Celluloseanteil des Holzes.

Die H. wird im technischen Maßstab nach dem Scholler-Tornesch-Verfahren (Perkolation von Holzspänen bei 180 bis 190 °C und 1,2 bis 1,4 MPa mit 0,5- bis 1%iger Schwefelsäure) und nach dem Bergius-Rheinau-Verfahren (Hydrolyse mit konz. Salzsäure) durchgeführt. Nach dem Scholler-Tornesch-Verfahren werden aus 100 kg Nadelholzresten (darrtrocken) etwa 50 kg Zucker in Lösung erhalten, aus denen wiederum 18 bis 24 kg Futterhefe erzeugt werden können. In etwa 35- bis 40%iger Ausbeute wird ein fester Hydrolysenrückstand (Hydrolysenlignin) erhalten, der zu 50 bis 70 % aus Polysacchariden, 7 bis 19 % aus Harzen und Fetten, 1,5 bis 2 % aus Schwefelsäure und 1 bis 10 % aus Asche besteht. Beim Bergius-Rheinau-Verfahren können aus 100 kg darrtrockenen Nadelholzresten 66 kg Zucker in Lösung, 2 kg Essigsäure und 33 kg Lignin erhalten werden. Aus der Zuckerlösung kann man 31 kg kristalline Glucose (Traubenzucker) und 34 l Ethanol bzw. 25 kg Hefe erzeugen.

Vorteile des Bergius-Rheinau-Verfahrens gegenüber dem Scholler-Tornesch-Verfahren sind Hydrolyse bei Normaldruck und Normaltemperatur, Erhalt relativ konz. Zuckerlösungen und eines relativ reaktiven Hydrolysenlignins; nachteilig sind hingegen die hohen Aufwendungen für die Salzsäure-Regenerierung und die Korrosionsprobleme, die die Werkstoffauswahl limitieren und das ökonomische Ergebnis nachteilig beeinflussen.

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