Glycerol je chemicky trojsytný alkohol.

Kolektiv, převážně britských technologů, se zamýšlel nad dopady, které Evropě přivodí legislativa nařizující zvyšování podílu biosložek v benzínu a naftě. Podíl obnovitelných zdrojů v benzínu by se měl v příštích letech zvýšit na 20 procent. To s sebou přináší celou řadu problémů, včetně potřeby větších ploch pro pěstování k tomu využitelných plodin. Ať už se zvýšený podíl biopaliv bude dosahovat na úkor rozšiřování plantáží palmy olejné, nebo ploch řepky olejné, vždy s tím půjde ruku v ruce navýšení produkce glycerolu.

Glycerol alias glycerin, je viskózní kapalina bez zápachu, sladké chuti je považovaný při výrobě bionafty za odpad. Kredit: LhcheM, CC BY-SA 3.0

V hlavách jaderných inženýrů a biochemiků se zrodil nápad, jak ze stávajícího způsobu výroby bionafty vymáčknout ještě větší množství biosložek. Technologii říkají jaderná biorafinerie. Je zajímavá tím, že by přispěla ke snižování emisí uhlíku.

V podstatě jde o zpracování odpadního glycerolu z průmyslové výroby bionafty na nízkouhlíkovou přísadu, kterou lze lít do nádrže. Docilují toho využitím zbytkové energie z vyhořelého jaderného paliva. Jinak řečeno, Ionizujícím zářením indukují katalytické reakce umožňující vznik solketalu a acetolu.

Solketal (struktura molekuly)

Solketal je název pro glycerol s izopropylidenacetalovou skupinou spojující dvě sousední hydroxylové skupiny. Na rozdíl od odpadního glycerolu, je solketal zajímavý tím, že ho lze využít jako aditivum do paliva. Na motor má jeho přidání blahodárné účinky. Mimo jiné zvyšuje oktanové číslo paliva a předchází tomu, co ucho motoristy vnímá jako klepání motoru. Nejen, že vylepšuje pravidelnost ve spalování směsi, ale zvyšuje také účinnost motoru, čímž šetří rodinné peněženky. A do třetice nás potěší i při zákonem vyžadovaných návštěvách STK – přídavek solketalu snižuje emise.

Druhou složkou vypadávající z dané technologie je acetol. Po něm rádi natahují ruce výrobci textilu, kterým se hodí při barvení tkanin. Nejspíš se ale o něj budou přetahovat s výrobci plastů, kteří acetol rádi přetavují do nepřeberné řady užitečných věcí.

To, co nová technologie přináší, je obejití energeticky nákladných stávajících způsobů přeměny glycerolu. Novinka zpracování glycerolu už nevyžaduje energeticky náročné kroky, jakými jsou například změny pH, obejde se bez vysokých teplot a vysokého tlaku. Dokonce nemá ani potřebu dalších katalytických činidel. Nehledě na skutečnost, že na uložení radioaktivního odpadu společnost stejně musí vynaložit prostředky a tímto způsobem je lze snížit.

Mokrý mezisklad vyhořelého jaderného paliva. S novými objevy chemiků může posloužit jako hlavní komponenta biorafinerie. Kredit: CEZ.cz

Výroba surovin z odpadního glycerolu pomocí ionizujícího záření je jakousi vlaštovkou v diverzifikaci využití jaderné energie. Je sice pravdou, že glycerol z výroby bionafty se používá například v kosmetickém průmyslu jako přísada hydratačních krémů a mýdel. Nebo jako zvlhčovadlo v zubních pastách, u léčiv, žvýkaček, barviv ale i k výrobě výbušnin na bázi nitroglycerinu. Také ale třeba v e-liquidech (pro neznalé v oblasti vdechování kouře, jde o náplně do elektronických cigaret).

Schéma jaderné biorafinerie. Ke katalytickému procesu výroby solketalu z glycerolu lze využít jak vyhořelé palivové články skladované bazénu, tak případně i suchý sklad vyhořelého paliva. Kredit:  Arran Plant, Lancaster University.

S rostoucím podílem přidávané biosložky do nafty vzniká již víc glycerolu, než jsme schopni vymydlit a prokouřit a je všeobecně považován za odpad. Technologové spočítali, že stávající jaderná zařízení v Evropě (úložiště vyhořelého paliva a v současné době provozované tlakovodní reaktory) by umožňovaly z odpadu produkovat 10⁴ tun solketalu ročně. To už je zajímavé (zvláště pokud se počítá se zvyšováním biosložky), ať se na to díváme z úhlu pohledu ekonomického, klimatologického, ekologického, zemědělského, nebo třeba i jen snižování potřeby kácení pralesů.

Chemicky se jedná o produkci solketalu (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) a acetolu (Hydroxyacetonu) ve vodní směsi glycerolu s acetonem působením ionizujícího záření a výtěžkem 1,5 ± 0,2 µmol J ⁻¹, respektive 1,8 ± 0,2 µmol J ⁻¹ . Podrobnosti, jak připravit směs glycerolu s acetonem, jak jí následně prohnat prostředím s radiací, včetně grafů o vlivu dávek záření (neutronové, gama) na výtěžnost procesu, jsou dostupné v dokumentu zveřejněném v nejnovějším čísle časopisu Communications Chemistry.

Mezisklad vyhořelého paliva Dukovany. Kredit: SÚJB

Závěr

Zda slibná technologie zpracování glycerolu dostane svou šanci, není v tuto chvíli jisté. Rozhodující nejspíš bude, jak dopadnou žaloby ekologických organizací Greenpeace a Deutsche Umwelthilfe, které již adresovaly předžalobní výzvu firmám Volkswagen, BMW, Mercedes-Benz a ropné a plynařské společnosti Wintershall. Předmětem sporu je výroba spalovacích motorů podepisujících se na změně klimatu. Ke zde popsané diverzifikaci využití jaderné energie a ionizujícího záření, nejspíš řeknou své i ekologové rakouských spolkových zemí. V každém případě není strůjcům Zelené dohody (green deal) co závidět. Děláním z Evropy první klimaticky netrální kontinent na světě a snahy do roku 2050 dosáhnout nulových čistých emisí skleníkových plynů, kde cituji: „nebude opomenut žádný jednotlivec...„, je odvážně vysoko položená laťka. Dosahovat toho zavíráním atomových elektráren, odklonem od jádra, spolu s bezprecedentním zadlužováním budoucí generace, se moc dobře neslučuje s proklamacemi o udržení naší ekonomické konkurenceschopnosti. Spíš to připomíná poněkud již jednou profláknuté „Dohnat a předehnat!“. Nezbývá než doufat, že kapitáni nastolující program „modré ekonomiky“ a „akční program pro zemědělství“, vědí, co činí.

Literatura

Arran George Plant.: „Nuclear-driven production of renewable fuel additives from waste organics“, Communications Chemistry 4, Article number: 132 (2021)
Isabella Corrêa et al.: Continuous Valorization of Glycerol into Solketal: Recent Advances on Catalysts, Processes, and Industrial Perspectives, Review, Sustain. Chem. 2021, 2
Lancaster University https://www.lancaster.ac.uk/engineering/research/nuclear/