液态燃料甲醇的生产正走向绿色

在全球范围内，许多国家都依赖化石燃料的进口。当化石燃料的供应和价格出现大幅波动时，依赖于化石燃料会导致很多问题，尤其对一个国家的能源安全有着重大影响。联合国将能源安全定义为“持续提供多样化，充足且经济适用的能源”。该定义强调了资源的可获取、可靠性、多样化、可负担等关键问题。因此，构建强大的能源安全体系对保障国家安全和国民经济发展至关重要。

为保证能源安全同时减少化石燃料消耗，我们亟需推进能源的绿色转型。甲醇作为化石能源的理想替代燃料正在发挥重要的战略作用。甲醇在常温常压下呈液态，且是一种有效的能量载体，可以经济高效地大量存储并在全世界便捷运输。此外，甲醇的生产原料来源丰富，可以在本地实现可持续生产。甲醇的分销可利用全球现有的燃料基础设施，例如柴油和汽油加油站，仅需对其进行很小的调整即能实现甲醇加注，投资成本较低。由于甲醇所具备的多重优势，越来越多的行业部门（例如交通运输行业）积极参与到促进甲醇燃料的推广和应用活动中来。作为被公认的理想替代燃料，甲醇可以为构建可持续的新能源安全体系做出积极贡献。

甲醇的全球分布

2018年，全球甲醇生产能力约为1.4亿吨，预计到2030年，这一数字将翻一番。如今，甲醇的生产遍布全球。据统计，全世界共有90多个甲醇工厂。 根据全球甲醇行业协会（Methanol Institute）进行的一项调查显示，目前全球大多数主要港口都有甲醇供应。

全世界排名前100的港口中具有甲醇供应功能港口的分布图

图片来源：?全球甲醇行业协会（Methanol Institute）

迄今为止，甲醇的生产主要基于化石资源（如煤和天然气）。 这种类型的甲醇被称为黑色甲醇。由于甲醇的生产成本主要取决于原料成本和技术成熟度，因此黑色甲醇占当今世界甲醇总产量的大部分。 以中国为例，每年高达67％的甲醇生产来自煤。对于像中国这样“富煤、贫油、少气”的国家来说，使用煤作为甲醇生产的主要原料具有较高的经济性。

但是，黑色甲醇的生产路线并不可持续。 为减少煤和其他化石燃料的消耗，使用可再生原料生产甲醇的转型之路势在必行。

绿色甲醇有益于气候和环境

随着全球对碳排放问题的日益关注，人们正将注意力转向生产来源广泛的替代燃料——甲醇。甲醇可以用丰富的原料进行生产，例如生物合成气、农业和木材废料、城市固体垃圾以及二氧化碳废气。这种类型的甲醇被称为可再生甲醇或绿色甲醇。从“矿井到车轮”的角度来看，绿色甲醇从生产到消耗的过程可以实现碳中性和闭合碳循环。使用本地生产的甲醇可以减少对进口化石能源的依赖，从而提高国家的能源安全。可再生甲醇燃料的使用可减少多达95％的二氧化碳排放。此外，结合先进的燃料电池技术，以可再生甲醇作为燃料甚至可以完全消除氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的排放。减少二氧化碳排放对于应对气候变化至关重要，而消除颗粒物将减少空气污染，从而改善公众健康。

中国绿色甲醇发展

尽管中国的甲醇生产仍以煤为主要原料，但中国已经迈出了向绿色甲醇转型的工业化生产第一步。 2020年1月17日，全球第一个规模化太阳燃料合成示范项目在中国兰州正式投入运营。 该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢合成甲醇三大系统单元构成，总投资约1.41亿元。 将二氧化碳捕集和可再生能源相结合生产绿色液体燃料是一个革命性的进步，这代表着中国利用可再生能源大规模生产绿色甲醇的发展开端。

中国兰州二氧化碳加氢制绿色甲醇示范项目

图片来源：?中国科学院大连化学物理研究所

全球绿色甲醇产量呈上升趋势

绿色甲醇可以由来源丰富的可再生原料生产，包括多种可持续生物质，比如木材、木材废料、草、农作物、动物粪便、水生植物、城市固体垃圾等；或者将二氧化碳与由可再生电力生产的氢相结合来生产。 世界各地越来越多的企业正在朝着这个方向努力：

?加拿大的Enerkem公司用城市固体垃圾作为原料生产绿色甲醇。 最近，Enerkem计划与Nouryon（一家欧洲化学品公司）共同在荷兰建立一座大型的用垃圾生产化学品的工厂。 该项目将帮助荷兰实现其到2050年成为碳中性国家的目标。

Enerkem在荷兰的大型工厂用垃圾生产化学品

图片来源：Enerkem

瑞典的一家林业公司S?dra已建成商业规模的生物甲醇工厂。 该公司的绿色生物甲醇是由纸浆厂生产过程中回收的粗甲醇提纯而来。

荷兰的BioMCN拥有欧洲最大的生物甲醇工厂之一，BioMCN利用垃圾处理工厂产生的沼气来生产绿色甲醇。 此外，BioMCN还计划用二氧化碳和绿氢来合成绿色甲醇。

丹麦公司Haldor Topsoe正在建设利用沼气和可再生电力生产低成本绿色甲醇的示范工厂。 丹麦甲醇重整燃料电池制造商Blue World Technologies是该示范项目的参与者，作为该项目价值链的最后一环，Blue World Technologies蓝界科技将对该项目生产的绿色甲醇在燃料电池汽车中进行测试。

冰岛公司Carbon Recycling International通过将地热发电中捕获的二氧化碳与可再生氢气相结合来生产绿色甲醇。这家公司生产的绿色甲醇自2012年以来就已开始在欧洲和中国销售。

利用地热发电的冰岛甲醇厂

图片来源：Carbon Recycling International （CRI）

从石油和天然气到液态甲醇、再从黑色甲醇到绿色甲醇的转变

当今世界能源结构正在经历由化石燃料到可再生能源的逐步转变。 相比于过渡到氢气或其他替代燃料，从石油和天然气过渡到液态甲醇具有许多优势。 而且，向绿色甲醇的进一步过渡并不需要革命性的改变，可通过利用现有基础设施和本地的可再生原料来逐步进行。

随着全球范围内绿色甲醇生产的积极启动，全球对绿色甲醇的关注在近几年中正急剧升温。可以肯定的是，从化石能源到可再生能源的转型正在顺利进行，而且液态燃料甲醇的生产也正在逐渐走向绿色。