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【写在能源边上】甲醇如何助力脱碳?

发布时间:2023-11-15 作者:

  本刊记者 赵卉寒 

 

  从亚运村AR智能自动驾驶巴士,到田径赛场上运送铁饼的机械狗,在刚刚落幕的杭州第19届亚运会上,无处不在的科技感是一大亮点。其中,游泳健将汪顺和数字火炬手共同点燃的主火炬,更是惊艳了世界。作为首届碳中和亚运会,此次主火炬所使用的燃料——零碳甲醇,也让人眼前一亮。 

  本届亚运会主火炬所使用的零碳甲醇是利用焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳结合而成的。每生产一吨甲醇可以消耗1.375吨的二氧化碳,可实现二氧化碳的资源化利用。 

  随着技术的进步,火炬燃料也在不断更新。从天然树脂、橄榄油,到丙烷混合气体、氢能,再到杭州亚运会的零碳甲醇,不难看出,在注重稳定性和安全性的同时,火炬的环保性能更加突显。零碳甲醇作为火炬燃料具有燃烧高效、不易爆炸、储运安全便捷、极端天气下不易熄灭、火焰明亮稳定、使用成本低等特点。 

  其实甲醇作为工业原料并不罕见,应用领域也较为广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。甲醇的含氢量为12.5%、含氧量为50%,具有燃烧高效、排放清洁、可再生等特点,且在常温常压下为液态,在储运环节也更安全便捷。随着全球发展清洁能源理念的深入,甲醇作为燃料被公认为理想的新型清洁可再生能源,特别是在交通运输业。 

  根据中国石油和化学工业联合会发布的资料,相比传统汽油的辛烷值为20~95,甲醇的辛烷值高达107~112,抗爆性强,发动机可以更加平稳地工作。此外,甲醇为含氧燃料,燃烧时相比于汽油,能量转换效率可提高20%以上。我国自2012年开始在甘肃、贵州、山西、陕西、上海等省市试点甲醇燃料汽车,至今市场保有量近3万台,2025年有望达到5万台。 

  不过,相比车用甲醇燃料,航运业将甲醇用作燃料的步伐似乎更快。 

  目前,全球90%的贸易运输靠海上航运,其碳排放占全球人为活动排放总量的比重近3%。国际海事组织(以下简称“IMO”)2020年发布的数据显示,全球航运业中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放每年已超过10亿吨。其中,二氧化碳的排放达98%。为加速航运业脱碳,今年7月,IMO发布了《2023年IMO船舶温室气体(GHG)减排战略》,明确应尽快实现国际航运温室气体排放达峰,其中特别提到液化天然气、甲醇等新型低碳燃料是航运业减排的关键。 

  我国于2022年9月发布了《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》,强调推动甲醇、氢等动力技术应用。加快船用甲醇发动机研发,降低甲醛等非常规污染物排放,提升船用甲醇燃料电池功率范围和燃料转化效率,推动甲醇动力技术在货船等上应用。 

  不过,并非所有的甲醇都是低碳或绿色甲醇。一般来说,由煤炭和天然气合成生产的甲醇为灰色甲醇,这也是目前全球范围内制备甲醇的主要方式。由蓝氢与碳捕集技术相结合生产的甲醇为蓝色甲醇,燃烧后的碳排放较低。通过生物质循环利用生产的甲醇,以及通过绿电制绿氢再结合碳捕集技术制备的甲醇才是绿色甲醇。 

  基于我国资源禀赋,以煤为原料生产甲醇占据我国甲醇生产的主导地位。随着国家能源消费结构的调整,煤制甲醇开始受到政策约束。今年7月公布的《产业结构调整指导目录 (征求意见稿)》明确,限制100万吨/年以下煤制甲醇生产装置;鼓励电解水制氢和二氧化碳催化合成绿色甲醇。 

其实,如何生产更多的绿色甲醇目前仍是世界性难题。据业内人士分析,2030年全球绿色甲醇需求约600万吨,2040年大约需要2000万吨左右,届时是否有充足的绿色甲醇供应还是未知数