Доля возобновляемых источников энергии в бензине в ближайшие годы увеличится до 20%, а это означает, что открытие нового способа производства этих добавок может помочь в борьбе за сокращение выбросов углекислого газа и решение проблемы изменения климата.

В исследовательской статье, озаглавленной "Производство добавок к возобновляемому топливу на ядерной основе из органических отходов", опубликованной в научном журнале Химия коммуникаций Инженеры предлагают способ получения одной из таких добавок, солкетала, с использованием отходов как биохимической, так и ядерной промышленности, который называется ядерным биоочистным заводом.

Научный сотрудник Университета Ланкастера, доктор философии Арран Плант, сказал: "Это исследование представляет собой новое достижение, которое использует излучение, которое в будущем может быть получено из ядерных отходов, для производства возобновляемых добавок к биотопливу из отходов биодизельного топлива, которые затем могут быть использованы в современных смесях нефтяного топлива. Поскольку доля возобновляемых источников топлива, получаемого из нефти, должна увеличиться с 5% до 20% к 2030 году, добавки к топливу, полученные таким образом, могут помочь достичь целевых показателей по нулевым выбросам углерода".

Малкольм Джойс, профессор ядерной инженерии Университета Ланкастера, сказал: "Совместное производство с ядерной энергией является важной областью современных исследований, например, использование тепла наряду с производством электроэнергии. Мы решили определить, может ли радиация также представлять подобную возможность, и обнаружили, что это возможно: в данном случае получается низкоуглеродистая присадка к топливу ".

Доктор Весна Найданович, эксперт по биотопливу из Астонского университета, ранее работавшая в Ланкастерском университете, сказала: "Я так взволнована нашей работой, поскольку она раскрывает новый метод переработки отходов производства биодизельного топлива с использованием отработанной ядерной энергии. Эта зеленая технология проложит путь к использованию отходов в качестве ресурса для производства ценных химикатов и биотоплива".

Надежная низкоуглеродистая энергия, получаемая из ядерного или биотопливного топлива, является неотъемлемой частью многих стратегий по сокращению выбросов углерода, однако атомные электростанции имеют высокие первоначальные затраты, а при производстве биодизельного топлива образуется отработанный глицерин, который имеет мало вторичных применений.

Объединение технологий получения сырья из отработанного глицерина с использованием ионизирующего излучения могло бы диверсифицировать использование ядерной энергии, а также обеспечить ценное использование отходов биодизельного топлива.

Исследователи обнаружили, что оставшуюся энергию от отработанного ядерного топлива можно использовать для производства короткоживущего катализатора, индуцированного радиацией. Этот катализатор облегчает реакцию, в результате которой образуются как солкеталь, так и ацетол. Этот процесс не требует дорогостоящих и энергоемких стадий, таких как изменение рН, высокие температуры, высокое давление или дополнительные каталитические реагенты, при этом затраты на радиационную обработку после полной настройки незначительны.

Солкетал - это новая присадка к топливу, которая увеличивает октановое число топлива и уменьшает образование камеди, следовательно, предотвращая нерегулярное сгорание топлива (детонацию) и потери эффективности двигателя, а также снижая выбросы твердых частиц. Между тем, ацетол может быть использован в производстве других полезных химических веществ, таких как пропиленгликоль и производные фурана, или в качестве красящего агента для текстильного производства.

Учитывая масштабируемость этого процесса на существующие ядерные объекты в Европе (например, бассейны с отработавшим топливом или современные реакторы с водой под давлением), исследователи предположили, что 10⁴ тонн солкеталя в год можно было бы получать за счет совместного ядерного производства. Это приравнивалось бы к значительному количеству полезной топливной смеси в год.

К 2030 году прогнозируется увеличение доли возобновляемых источников энергии в коммерческих нефтяных смесях на 5-20% по объему, и недавно было объявлено, что бензин Е10 будет принят в качестве стандартного сорта в Великобритании. Solketal, работающий на ядерной энергии и получаемый из биомассы, мог бы внести свой вклад в этом контексте в достижение целевых показателей по нулевым выбросам, сочетая низкоуглеродную когенерацию и совместное производство.

Исследование было проведено исследователями из Ланкастера Арраном Плантом и профессором Малкольмом Джойсом вместе с доктором Весной Найданович из Астонского университета в сотрудничестве с экспертами из Института Йожефа Стефана - отделения физики реакторов в Словении. Проект был поддержан Ланкастерским университетом, Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам и Королевским обществом.