Biến chất thải hữu cơ thành phụ gia nhiên liệu sinh học

Tỷ lệ xăng tái tạo sẽ tăng lên 20% trong những năm tới, nghĩa là việc phát hiện ra phương pháp sản xuất mới cho các chất phụ gia này có thể giúp ích trong cuộc chiến cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide và giải quyết biến đổi khí hậu. 

Trên tạp chí Communications Chemistry, các kỹ sư đề xuất quy trình để tạo ra một loại phụ gia, sử dụng chất thải từ cả ngành công nghiệp sinh hóa và hạt nhân – gọi là hạt nhân chế tạo máy sinh học.

Theo Tiến sĩ Arran Plant tại Đại học Lancaster: “Nghiên cứu này cho thấy có thể lấy chất thải hạt nhân để sản xuất phụ gia nhiên liệu sinh học tái tạo, sau đó sử dụng trong hỗn hợp nhiên liệu dầu mỏ hiện đại. Với chất tái tạo tỷ lệ nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ sẽ tăng từ 5% lên 20% vào năm 2030, các chất phụ gia nhiên liệu có nguồn gốc có thể giúp giải quyết những mục tiêu phát thải carbon thuần bằng không”.

Ông Malcolm Joyce, Giáo sư Kỹ thuật Hạt nhân tại Đại học Lancaster cho biết: “Đồng sản xuất với năng lượng hạt nhân là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng hiện nay, ví dụ, sử dụng nhiệt cùng với việc sản xuất điện tạo ra phụ gia nhiên liệu carbon thấp”.

Một phương pháp mới để xử lý chất thải từ ngành công nghiệp diesel sinh học sử dụng năng lượng hạt nhân đã qua sử dụng. Công nghệ xanh này mở đường cho việc sử dụng chất thải như một nguồn tài nguyên để sản xuất các hóa chất và nhiên liệu sinh học có giá trị.

Năng lượng carbon thấp, đáng tin cậy từ nhiên liệu hạt nhân hoặc nhiên liệu sinh học là yếu tố không thể thiếu trong nhiều chiến lược nhằm giảm lượng khí thải carbon, tuy nhiên, các nhà máy hạt nhân có chi phí trả trước cao và việc sản xuất diesel sinh học tạo ra glycerol thải, vốn có ít công dụng thứ cấp.

Việc kết hợp công nghệ để tạo ra nguyên liệu thô từ glyxerol thải bằng cách sử dụng bức xạ ion hóa có thể đa dạng hóa việc sử dụng năng lượng hạt nhân và cũng có thể tận dụng một cách có giá trị chất thải diesel sinh học.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng năng lượng còn sót lại từ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng có thể được khai thác để tạo ra chất xúc tác gây ra bức xạ, tồn tại trong thời gian ngắn. Chất xúc tác này tạo điều kiện cho phản ứng tạo ra cả solketal và acetol. Quá trình này loại bỏ các bước gây tốn kém và tiêu tốn nhiều năng lượng như thay đổi độ pH, nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc các chất phản ứng xúc tác bổ sung với chi phí xử lý bức xạ liên tục không đáng kể sau khi được thiết lập đầy đủ.

Solketal là loại phụ gia nhiên liệu mới nổi giúp tăng chỉ số octan của nhiên liệu và giảm sự hình thành gôm, do đó ngăn chặn quá trình đốt cháy nhiên liệu không đều (tiếng nổ) và tổn thất hiệu suất động cơ đồng thời giảm lượng khí thải dạng hạt. Trong khi đó, acetol có thể được sử dụng trong sản xuất các hóa chất hữu ích khác như propylene glycol và các dẫn xuất furan, hoặc làm chất nhuộm cho sản xuất dệt may.

Xét khả năng mở rộng của quá trình này cho các cơ sở hiện có hạt nhân ở châu Âu, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng 10 tấn mỗi năm solketal có thể được tạo ra bởi hạt nhân hợp tác sản xuất. Điều này tương đương với lượng đáng kể hỗn hợp nhiên liệu có thể sử dụng được mỗi năm. Dự báo đến năm 2030, tỷ lệ hỗn hợp xăng thương mại có thể tái tạo sẽ tăng từ 5% đến 20%, và gần đây đã có thông báo rằng xăng E10 sẽ được chấp nhận làm cấp tiêu chuẩn ở Anh. Solketal sinh khối được điều khiển bằng hạt nhân có thể đóng góp trong bối cảnh này hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng không, kết hợp đồng sản xuất và đồng sản xuất các-bon thấp.

 An Hạ