Hydrolyse

Die Hydrolyse ist ein Prozess, bei dem eine chemische Verbindung unter Einbindung von Wasser gespalten wird. Sowohl das hinzugefügte Wassermolekül, als auch der Ursprungsstoff teilen sich auf. Einer der Teile des Ursprungsstoffes verbindet sich mit der OH-Gruppe des Wassers, der andere mit dem Wasserstoffrest. Von großer Wichtigkeit ist dieser Prozess vor allem bei der Zersetzung von Biomolekülen wie Proteinen, Fetten und Polysacchariden. Die Hydrolyse nimmt eine wichtige Rolle in der Herstellung von Biokraftstoffen ein, da sie in der Lage ist, Biomasse zu Glucose zu hydrolysieren. Sie wird unter anderem eingesetzt, um Glucose aus Lignocellulose im Rahmen der Herstellung von Bioethanol zu gewinnen.

Varianten und Kennwerte

Die Hydrolyse von Biomasse kann auf zwei unterschiedlichen Wegen durchgeführt werden. Diese sind die enzymatisch katalysierte Hydrolyse und die säurekatalysierte Hydrolyse. Eigenschaften eines Hydrolyseprozesses sind unter anderem die Verweilzeit des Substrats, die Temperatur sowie die Zuckerausbeute. Bei der enzymatisch katalysierten Hydrolyse wird die Cellulose durch Enzyme in Glucose umgewandelt. Um einen besseren Zugang zu den einzelnen Molekülen zu erhalten wird die Biomasse mittels verschiedener Verfahrensalternativen entweder zerkleinert oder unter Druck erhitzt und durch einen anschließenden Druckabfall in seine Einzelteile zerlegt. Einige dieser Vorbehandlungsprozesse sind die Dampfexplosion, die Säurevorbehandlung oder die alkalische Vorbehandlung. Die Enzyme haben nach dieser Vorbehandlung die Möglichkeit die Biomasse umzusetzen, d. h. die eigentliche Verzuckerung setzt ein.

Bei der säurekatalysierten Hydrolyse wird Biomasse mit Säure versetzt, um die Moleküle zu hydrolysieren. Es kann weiterhin zwischen Verfahren mit konzentrierter Säure sowie Verfahren mit verdünnter Säure unterschieden werden. Die Verfahren mit konzentrierter Säure laufen bei Umgebungstemperatur ab, während Verfahren mit verdünnter Säure bei Temperaturen von 200 °C stattfinden. Vorteilig sind bei Verfahren mit konzentrierter Säure die geringe Reaktionszeit, hohe Zuckerkonzentrationen und eine hohe Ausbeute. Bei der Verwendung verdünnter Säure sind die absoluten Mengen eingesetzter Säure wesentlich kleiner, sie erfordert jedoch hohe Prozesstemperaturen. Hinzu kommt eine geringe Zuckerausbeute von 50 bis 60 Prozent.

Synonym(e):

Verzuckerung

Englische Übersetzung(en):

hydrolysis