研究发现利用辐射将有机废物转化为可再生生物燃料添加剂的方法

未来几年，汽油的可再生比例将上升至20%，这意味着发现一种新的添加剂生产途径，可能有助于减少二氧化碳排放和应对气候变化。

在发表在《通讯化学》科学杂志上的一篇题为《核动力生产有机废物的可再生燃料添加剂》的研究论文中，工程师们提出了一种利用生化和核工业废料产生这种添加剂索尔酮的过程，这被称为核生物炼制。

兰开斯特大学博士研究员阿伦·普兰特说:“这项研究提出了一项新的进展，即利用辐射，在未来，从核废料中提取的辐射可以从生物柴油废料中生产可再生的生物燃料添加剂，然后可以用于现代石油燃料混合。”到2030年，石油衍生燃料的可再生比例将从5%增加到20%，以这种方式采购燃料添加剂可能有助于实现净零碳排放目标。”

兰开斯特大学核工程教授马尔科姆·乔伊斯说:“利用核能发电是当前研究的一个重要领域，例如，在发电的同时利用热能。我们开始确定辐射是否也有类似的可能性，并发现它可以:在这种情况下，产生一种低碳燃料添加剂。”

维斯纳·纳伊达诺维奇博士是阿斯顿大学的生物燃料专家，之前在兰卡斯特大学工作过。他说:“我对我们的工作感到非常兴奋，因为它揭示了一种利用废弃核能处理生物柴油工业废料的新方法。”这种绿色技术将为利用废物作为资源生产有价值的化学品和生物燃料铺平道路。”

来自核能或生物燃料的可靠、低碳能源是许多减少碳排放战略的组成部分，然而核电站的前期成本很高，而生产生物柴油会产生废弃的甘油，这些甘油几乎没有二次用途。

结合各种技术，利用电离辐射从废弃的甘油中提取原料，可以使核能的使用多样化，也可以使生物柴油废料得到有价值的利用。

研究人员发现，废弃核燃料的剩余能量可以用来制造一种短期的、辐射诱导的催化剂。这种催化剂促使反应同时产生索酮和乙醇。这一过程无需成本高昂、能源密集的步骤，如pH值变化、高温、高压或额外的催化试剂，一旦完全建立，辐射处理成本可以忽略不计。

Solketal是一种新兴的燃料添加剂，可以提高燃料的辛烷值，减少胶的形成，从而防止不规则的燃料燃烧(爆震)和发动机效率损失，同时降低微粒排放。同时，乙缩醇(acetol)可用于生产其他有用的化学品，如丙二醇和呋喃衍生物(such as propylene glycol and furan derivatives)，或作为纺织制造的染色剂。

考虑到这一过程对欧洲现有核设施(即乏燃料池或当代压水堆)的可伸缩性，研究人员假设，通过核合作生产，每年可以产生104吨solketal。这相当于每年有大量可用的混合燃料。

预计到2030年，商业混合石油的可再生比例将增加5%至20%，最近英国宣布将采用E10汽油作为标准等级。在此背景下，核能驱动、生物质衍生的solketal可以结合低碳热电联产，为实现净零排放目标做出贡献。

这项研究是由兰开斯特大学的研究人员阿兰·普兰特和马尔科姆·乔伊斯教授，以及阿斯顿大学的维斯纳·纳伊达诺维奇博士与斯洛文尼亚的Jo?ef斯特凡研究所反应堆物理系的专家合作进行的。它由兰开斯特大学、工程与物理科学研究委员会和英国皇家学会支持。

Journal Reference:

Arran George plant, Bor Kos, Anže Jazbec, Luka Snoj, Vesna Najdanovic-Visak, Malcolm John Joyce. Nuclear-driven production of renewable fuel additives from waste organics. Communications Chemistry, 2021; 4 (1) DOI: 10.1038/s42004-021-00572-5

Lancaster University. "Engineers discover way to turn organic waste into renewable biofuel additives using radiation." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 September 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210922121913.htm>.

Lancaster University. (2021, September 22). Engineers discover way to turn organic waste into renewable biofuel additives using radiation. ScienceDaily. Retrieved September 22, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210922121913.htm

Lancaster University. "Engineers discover way to turn organic waste into renewable biofuel additives using radiation." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210922121913.htm (accessed September 22, 2021).