变废为宝！核废料产生的辐能大大提高可再生生物燃料的产能

2021年9月23日消息，兰卡斯特大学的工程师领导的研究发现了一种利用核废料产生的辐射来生产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增加到 20%，这意味着发现这些添加剂的新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《通讯化学》杂志上发表的题为“从废弃有机物核驱动生产可再生燃料添加剂”的研究论文中，工程师提出了一种使用生化和核工业废物生产这种添加剂 solketal 的方法——称为核生物精炼厂。

兰卡斯特大学博士 研究员 Arran Plant 说：“这项研究提出了一项新的进展，它利用核废料产生的辐射，从生物柴油废料中生产可再生生物燃料添加剂，然后可用于现代石油燃料混合物。随着可再生能源到 2030 年，石油衍生燃料的比例将从 5% 增加到 20%，以这种方式采购的燃料添加剂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：“核能热电联产是当前研究的一个重要领域，例如，在发电的同时利用热量。我们着手确定辐射是否也可能对类似的可能性，并发现它可以：在这种情况下产生低碳燃料添加剂。”

阿斯顿大学生物燃料专家、曾在兰卡斯特大学工作的 Vesna Najdanovic 博士说：“我对我们的工作感到非常兴奋，因为它揭示了一种利用乏核能处理生物柴油工业废物的新方法。这种绿色技术将为利用废物作为资源来生产有价值的化学品和生物燃料铺平道路。”

来自核燃料或生物燃料的可靠、低碳能源是许多减少碳排放战略不可或缺的一部分，但是核电厂的前期成本很高，而且生物柴油的制造会产生废甘油，而后者几乎没有二次用途。

结合使用电离辐射从废甘油中制造原材料的技术可以使核能使用多样化，并且还可以对生物柴油废物进行有价值的利用。

研究人员发现，可以利用乏核燃料的剩余能量来生产短寿命的辐射诱导催化剂。这种催化剂促进了生成醇缩酮和丙酮醇的反应。该过程不需要昂贵且耗能的步骤，例如 pH 值变化、高温、高压或额外的催化试剂，一旦完全设置，持续辐射处理成本可忽略不计。

Solketal 是一种新兴的燃料添加剂，可增加燃料辛烷值并减少胶质形成，从而防止不规则的燃料燃烧（爆震）和发动机效率损失，同时还降低颗粒排放。同时，丙酮醇可用于生产其他有用的化学品，如丙二醇和呋喃衍生物，或用作纺织品制造的染色剂。

考虑到该工艺对欧洲现有核设施（即乏燃料池或现代压水反应堆）的可扩展性，研究人员假设核联产每年可产生10 4吨的solketal。这相当于每年大量可用的燃料混合物。

预计到 2030 年，商业石油混合物的可再生比例将增加 5% 至 20% v/v，并且最近宣布将采用 E10 汽油作为英国的标准等级。在这种情况下，核驱动、生物质衍生的 solketal 可以为实现净零排放目标做出贡献，结合低碳热电联产和联合生产。