放射線を利用して有機廃棄物を再生可能なバイオ燃料用添加剤に変える方法を発見

放射線を利用して有機廃棄物を再生可能なバイオ燃料用添加剤に変える方法を発見テクノロジー

ランカスター大学のエンジニアは、放射性廃棄物を利用して再生可能なバイオ燃料用添加剤を生成する方法を発見しました。

ガソリンに占める再生可能エネルギーの割合は、今後数年間で20%にまで増加すると予想されており、この添加剤の新たな製造経路の発見は、二酸化炭素排出量の削減と気候変動への取り組みに貢献することになります。

Nature Communications Chemistry誌に掲載された「Nuclear-driven production of renewable fuel additives from waste organics」と題された研究論文では、技術者たちが、生化学と原子力の両方の産業から出る廃棄物を利用して、このような添加剤の1つであるソルケタールを生成するプロセスを提案しています(これを核バイオリファイナリー1バイオリファイナリーは、再生可能資源であるバイオマスを原料にバイオ燃料や樹脂などを製造するプラントや技術のことである。と呼びます)。

ランカスター大学の博士課程の研究員であるArran Plant氏は次のように述べています。

「この研究では、将来的に核廃棄物から発生する可能性のある放射線を利用して、バイオディーゼル廃棄物から再生可能なバイオ燃料添加剤を生成し、それを現代の石油燃料ブレンドに使用するという新しい試みを行っています。石油由来の燃料に占める再生可能エネルギーの割合は、2030年までに5%から20%に増加すると言われており、この方法で燃料添加剤を調達すれば、炭素排出量をゼロにするという目標を達成できる可能性があります。」

ランカスター大学の原子力工学教授であるMalcolm Joyce氏は、次のように述べています。

「原子力エネルギーとのコージェネレーション2内燃機関、外燃機関等の排熱を利用して動力・温熱・冷熱を取り出し、総合エネルギー効率を高めるエネルギー供給システムである。は、現在の重要な研究分野であり、例えば、電気の生産と並行して熱を利用することができます。我々は、放射線にも同様の可能性があるのではないかと考え、その可能性を発見しました。」

アストン大学のバイオ燃料の専門家で、以前はランカスター大学に在籍していたVesna Najdanovic博士は次のように述べています。

「今回の研究は、使用済みの原子力エネルギーを利用してバイオディーゼル産業から出る廃棄物を処理する新しい方法を明らかにしたもので、非常に興奮しています。このグリーンテクノロジーは、廃棄物を資源として利用し、価値ある化学物質やバイオ燃料を生産する道を開くものです。」

原子力やバイオ燃料による信頼性の高い低炭素エネルギーは、炭素排出量を削減するための多くの戦略に不可欠ですが、原子力発電所は初期費用が高く、バイオディーゼルの製造では廃棄物であるグリセロールが発生し、二次利用がほとんどできません。

電離放射線を利用して廃グリセロールから原料を作り出す技術を組み合わせれば、原子力エネルギーの利用を多様化できるだけでなく、バイオディーゼルの廃棄物を有効に利用することができます。

研究者たちは、使用済み核燃料の残りのエネルギーを利用して、短命の放射線誘起触媒を生成できることを発見しました。

この触媒は、ソルケタールとアセトールの両方を生成する反応を促進します。

このプロセスでは、pHの変化、高温、高圧、触媒試薬の追加など、コストとエネルギーを要する工程が不要で、一度設定した放射線処理の継続コストもごくわずかです。

ソルケタールは、燃料のオクタン価を高め、ガム質の生成を抑えることで、燃料の不完全燃焼(ノッキング)やエンジン効率の低下を防ぎ、さらには粒子状物質の排出量を削減する新しい燃料添加剤です。

一方、アセトールは、プロピレングリコールやフラン誘導体など他の有用な化学品の製造や、繊維製造用の染色剤として使用することができます。

欧州の既存の原子力施設(使用済み燃料プールや最新の加圧水型原子炉など)でこのプロセスの拡張性を考慮すると、研究者たちは、原子力の共同生産によって年間104トンのソルケタールが生成されると仮定しています。

これは、年間でかなりの量の使用可能なブレンド燃料に相当します。

2030年までには、市販の石油ブレンドの再生可能エネルギー比率が5%から20%に増加すると予測されており、先日、英国ではE10ガソリンが標準グレードとして採用されることが発表されました。

Published by Lancaster University.Plant, A.G. et al, Nuclear-driven production of renewable fuel additives from waste organics, Commun Chem (2021). doi.org/10.1038/s42004-021-00572-5
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