Экономика метанола

Экономическая теория

Экономика метанола — это предполагаемая будущая экономика , в которой метанол и диметиловый эфир заменяют ископаемое топливо в качестве средства хранения энергии , топлива для наземного транспорта и сырья для синтетических углеводородов и их продуктов. Она предлагает альтернативу предлагаемой водородной экономике или экономике этанола , хотя эти концепции не являются исключительными. Метанол может быть получен из различных источников, включая ископаемое топливо ( природный газ , уголь , горючие сланцы , битуминозные пески и т. д.), а также сельскохозяйственную продукцию и бытовые отходы , древесину и разнообразную биомассу . Его также можно получить путем химической переработки углекислого газа .

Лауреат Нобелевской премии Джордж А. Олах выступал за экономику метанола. ^{[1] [2] [3] [4]}

Контейнер IBC с 1000 л возобновляемого метанола (энергетическая ценность такая же, как у 160 штук 50-литровых газовых баллонов, заполненных водородом под давлением 200 бар) ^{[5] [6] [7]}

Использует

Паром с двигателем на метаноле (Stena Germanica Kiel)

Гоночный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания на метаноле

Спортивный автомобиль с реформированным метаноловым топливным элементом ( Натали )

Легковой автомобиль с топливным элементом на реформированном метаноле (Necar 5)

Топливо

Метанол является топливом для тепловых двигателей и топливных элементов. Благодаря высокому октановому числу его можно использовать непосредственно в качестве топлива в автомобилях с гибким топливом (включая гибридные и подключаемые гибридные автомобили) с использованием существующих двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Метанол также может сжигаться в некоторых других типах двигателей или для получения тепла, поскольку используются другие жидкие виды топлива. Топливные элементы могут использовать метанол либо непосредственно в прямых метанольных топливных элементах (DMFC), либо косвенно (после преобразования в водород путем риформинга) в реформированном метанольном топливном элементе (RMFC).

Зеленый метанол

Зеленый метанол — это жидкое топливо _, которое производится путем объединения диоксида углерода и водорода ( CO2 + 3H2 → _CH3OH + H2O ₎ под давлением и при нагревании с катализаторами . Это способ повторного использования улавливания углерода для переработки . Метанол может экономично хранить водород при стандартных наружных _{температурах} и давлениях , по сравнению с жидким водородом и аммиаком , которым необходимо использовать много энергии, чтобы оставаться холодными в жидком состоянии . ^[8] В 2023 году Laura Maersk стал первым контейнеровозом, работающим на метанольном топливе. ^[9] Заводы по производству этанола на Среднем Западе являются хорошим местом для чистого улавливания углерода в сочетании с водородом для производства зеленого метанола, с обильной ветровой и ядерной энергией в Айове и Иллинойсе . ^{[10] [11] Производство} зеленого водорода с эффективностью 70% и эффективностью 70% производства метанола из этого будет иметь эффективность преобразования энергии 49% . ^[12]

Сырье

Метанол уже сегодня используется в больших масштабах для производства различных химикатов и продуктов. Глобальный спрос на метанол как химическое сырье достиг около 42 миллионов метрических тонн в год по состоянию на 2015 год. ^[13] С помощью процесса метанол-бензин (MTG) его можно преобразовать в бензин. Используя процесс метанол-олефин (MTO), метанол также можно преобразовать в этилен и пропилен , два химиката, производимых в наибольших количествах нефтехимической промышленностью . ^[14] Это важные строительные блоки для производства основных полимеров (LDPE, HDPE, PP) и, как и другие химические промежуточные продукты, в настоящее время производятся в основном из нефтяного сырья. Поэтому их производство из метанола могло бы снизить нашу зависимость от нефти. Это также позволило бы продолжать производство этих химикатов, когда запасы ископаемого топлива будут истощены.

Производство

Сегодня большую часть метанола производят из метана через синтез-газ . Тринидад и Тобаго является крупнейшим в мире производителем метанола, экспортирующим его в основном в США . ^[15] Сырьем для производства метанола служит природный газ.

Традиционный путь получения метанола из метана проходит через генерацию синтез-газа путем парового риформинга в сочетании (или без него) с частичным окислением. Также были исследованы альтернативные способы преобразования метана в метанол. К ним относятся:

• Окисление метана с гомогенными катализаторами в сернокислой среде
• Бромирование метана с последующим гидролизом полученного бромметана
• Прямое частичное окисление метана кислородом, включая улавливание частично окисленного продукта и последующую экстракцию на цеолите с медным и железным обменом (например, Alpha-Oxygen )
• Микробная конверсия метана
• Фотохимическая конверсия метана

Все эти синтетические пути выделяют парниковый газ диоксид углерода CO ₂ . Чтобы смягчить это, метанол можно производить способами, минимизирующими выбросы CO ₂ . Одним из решений является его производство из синтез-газа, полученного путем газификации биомассы. Для этой цели может использоваться любая биомасса, включая древесину , древесные отходы, траву, сельскохозяйственные культуры и их побочные продукты, отходы животных, водные растения и муниципальные отходы. ^[16] Нет необходимости использовать пищевые культуры, как в случае с этанолом из кукурузы, сахарного тростника и пшеницы.

Биомасса → Синтез - газ (CO, CO2 _, H2 ₎ → _CH3OH

Метанол можно синтезировать из углерода и водорода из любого источника, включая ископаемое топливо и биомассу . Источником углерода может быть CO2, выделяемый электростанциями, работающими на ископаемом топливе, и другими отраслями промышленности, а в конечном итоге даже CO2, содержащийся в воздухе. _[ 17 _] ^Его также можно производить путем химической переработки углекислого газа , что компания Carbon Recycling International продемонстрировала на своем первом заводе коммерческого масштаба. ^[18] Первоначально основным источником будут богатые CO2 _{дымовые} газы электростанций, работающих на ископаемом топливе, или выхлопные газы цементных и других заводов. Однако в более долгосрочной перспективе, учитывая сокращение ресурсов ископаемого топлива и влияние их использования на атмосферу Земли , даже низкая концентрация самого атмосферного CO2 _может быть уловлена ​​и переработана с помощью метанола, тем самым дополняя собственный фотосинтетический цикл природы. Разрабатываются новые эффективные абсорбенты для улавливания атмосферного CO2, имитирующие способность растений. Таким образом, химическая переработка CO2 _{в новые} виды топлива и материалы может стать осуществимой, что сделает их возобновляемыми в масштабах времени человека.

Метанол также может быть получен при атмосферном давлении из CO2 _путем каталитического гидрирования CO2 с помощью H2 _[ ^19] , где водород был получен из электролиза воды . Этот процесс используется компанией Carbon Recycling International из Исландии . Метанол также может быть получен путем электрохимического восстановления _{CO2 , если} доступна электроэнергия. Энергия, необходимая для этих реакций, чтобы быть углеродно-нейтральными, будет поступать из возобновляемых источников энергии, таких как ветер, гидроэлектроэнергия и солнечная энергия, а также ядерная энергия. По сути, все они позволяют хранить свободную энергию в легко транспортируемом метаноле, который производится непосредственно из водорода и диоксида углерода, вместо того, чтобы пытаться хранить энергию в свободном водороде.

CO2 + 3H2 → _CH3OH + _H2O​​

Или с помощью электроэнергии:

CO ₂ + 5 H ₂ O + 6 е ⁻ → CH ₃ OH + 6 HO ⁻

6 НО ⁻ → 3 ЧАС ₂ О + 1,5 О ₂ + 6 е ⁻

Общий:

CO2 + 2H2O _{+ электрическая} энергия → _{CH3OH +} 1,5O2

Необходимый CO ₂ будет улавливаться из электростанций, сжигающих ископаемое топливо, и других промышленных дымовых газов , включая цементные заводы. С уменьшением ресурсов ископаемого топлива и, следовательно, выбросов CO ₂ , содержание CO ₂ в воздухе также может быть использовано. Учитывая низкую концентрацию CO ₂ в воздухе (0,04%) , необходимо будет разработать усовершенствованные и экономически выгодные технологии поглощения CO _{2. По этой причине извлечение CO 2} из воды может быть более осуществимым из-за его более высоких концентраций в растворенной форме. ^[20] Это позволит осуществлять химическую переработку CO ₂ , таким образом имитируя фотосинтез в природе.

В крупномасштабном производстве возобновляемый метанол в основном производится из ферментированной биомассы, а также твердых бытовых отходов (биометанол) и возобновляемой электроэнергии (э-метанол). ^[21] Стоимость производства возобновляемого метанола в настоящее время составляет около 300–1000 долл. США/т для биометанола, около 800–1600 долл. США/т для э-метанола из диоксида углерода возобновляемых источников и около 1100–2400 долл. США/т для э-метанола из диоксида углерода прямого улавливания воздуха . ^[16]

Эффективность производства и использования е-метанола

Метанол, который производится из CO2 _и воды с использованием электричества, называется e-метанолом. Обычно водород производится электролизом воды, которая затем преобразуется с CO2 _в метанол. В настоящее время эффективность производства водорода электролизом воды или электричества составляет от 75 до 85% ^[16] с потенциалом до 93% до 2030 года. ^[22] Эффективность синтеза метанола из водорода и углекислого газа в настоящее время составляет от 79 до 80%. ^[16] Таким образом, эффективность производства метанола из электричества и углекислого газа составляет около 59-78%. Если CO2 _не доступен напрямую, а получается путем прямого улавливания воздуха , то эффективность составляет 50-60% для производства метанола с использованием электричества. ^{[16] [23]} Когда метанол используется в метанольном топливном элементе, электрический КПД топливного элемента составляет около 35-50% (по состоянию на 2021 год). Таким образом, общая электрическая эффективность производства е-метанола с использованием электроэнергии, включая последующее преобразование энергии е-метанола в электроэнергию, составляет около 21–34% для е-метанола из непосредственно доступного CO2 _и около 18–30% для е-метанола, произведенного из CO2 _, который получен путем прямого улавливания воздуха .

Если отходящее тепло используется для высокотемпературного электролиза или если используется отходящее тепло электролиза, синтеза метанола и/или топливного элемента, то общая эффективность может быть значительно увеличена по сравнению с электрической эффективностью. ^{[24] [25]} Например, общая эффективность 86% может быть достигнута за счет использования отходящего тепла (например, для централизованного теплоснабжения ), которое получается при производстве е-метанола путем электролиза или последующего синтеза метанола. ^[25] Если используется отходящее тепло топливного элемента, может быть достигнута эффективность топливного элемента от 85 до 90%. ^{[26] [27]} Отходящее тепло может быть, например, использовано для обогрева транспортного средства или домашнего хозяйства. Также возможно получение холода с использованием отходящего тепла с помощью холодильной машины. При широком использовании отходящего тепла общая эффективность 70-80% может быть достигнута для производства е-метанола, включая последующее использование е-метанола в топливном элементе.

Эффективность электрической системы, включая все потери периферийных устройств (например, катодного компрессора, охлаждения стека), составляет около 40–50% для метанолового топливного элемента типа RMFC и 40–55% для водородного топливного элемента типа LT-PEMFC . ^{[28] [29] [30] [31]}

Арайя и др. сравнили водородный путь с метанолом (для метанола из непосредственно доступного CO ₂ ). ^[28] Здесь электрическая эффективность от подачи электроэнергии до доставки электроэнергии топливным элементом была определена со следующими промежуточными этапами: управление питанием, кондиционирование, передача, производство водорода электролизом, синтез метанола или сжатие водорода, транспортировка топлива, топливный элемент. Для метанолового пути эффективность была исследована как 23–38%, а для водородного пути как 24–41%. При водородном пути большая часть энергии теряется при сжатии водорода и транспортировке водорода, тогда как для метанолового пути энергия необходима для синтеза метанола.

Helmers et al. сравнили эффективность транспортных средств от скважины до колеса (WTW). Эффективность WTW была определена как 10–20% для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на ископаемом бензине, как 15–29% для полностью электрических гибридных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на ископаемом бензине, как 13–25% для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на ископаемом дизельном топливе, как 12–21% для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на ископаемом природном газе , как 20–29% для транспортных средств на топливных элементах (например, ископаемом водороде или метаноле) и как 59–80% для аккумуляторных электромобилей . ^[32]

В немецком исследовании «Agora Energiewende» были рассмотрены различные технологии привода с использованием возобновляемой электроэнергии для производства топлива и была определена эффективность WTW в размере 13% для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (работающих на синтетическом топливе, таком как OME ), 26% для транспортных средств на топливных элементах (работающих на водороде) и 69% для аккумуляторных электромобилей. ^[33]

При использовании возобновляемого водорода эффективность полного цикла для автомобиля на водородных топливных элементах составляет около 14–30%.

Если возобновляемый e-метанол производится из непосредственно доступного CO _2, эффективность от скважины до колеса составляет около 11–21% для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, работающего на этом e-метаноле, и около 18–29% для транспортного средства на топливных элементах, работающего на этом e-метаноле. Если возобновляемый e-метанол производится из CO ₂ прямого улавливания воздуха, эффективность от скважины до колеса составляет около 9–19% для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, работающего на этом e-метаноле, и около 15–26% для транспортного средства на топливных элементах, работающего на этом e-метаноле (по состоянию на 2021 год).

Сравнение затрат на метаноловую и водородную экономику

Расходы на топливо

Метанол дешевле водорода. Для больших объемов (цистерна) цена на ископаемый метанол составляет около 0,3–0,5 долл. США/л. ^[34] Один литр метанола имеет такое же содержание энергии, как 0,13 кг водорода. ^{[5] [6]} Цена за 0,13 кг ископаемого водорода в настоящее время составляет около 1,2–1,3 долл. США для больших объемов (около 9,5 долл. США/кг на водородных заправочных станциях). ^[35] Для средних объемов (доставка в контейнере IBC с метанолом объемом 1000 л) цена на ископаемый метанол обычно составляет около 0,5–0,7 долл. США/л, для биометанола — около 0,7–2,0 долл. США/л, а для электронного метанола ^[36] из CO2 _— около 0,8–2,0 долл. США/л плюс депозит за контейнер IBC. Для средних объемов водорода (связка газовых баллонов) цена за 0,13 кг ископаемого водорода обычно составляет около 5–12 долларов США плюс арендная плата за баллоны. Значительно более высокая цена водорода по сравнению с метанолом, помимо прочего, вызвана сложной логистикой и хранением водорода. В то время как биометанол и возобновляемый e-метанол доступны у дистрибьюторов, ^{[37] [38]} зеленый водород, как правило, еще не доступен у дистрибьюторов. Ожидается, что цены на возобновляемый водород, а также на возобновляемый метанол в будущем снизятся. ^[16]

Инфраструктура

В будущем ожидается, что среди легковых автомобилей высокий процент транспортных средств будет полностью электрическими. Для коммунальных автомобилей и грузовиков процент полностью электрических транспортных средств, как ожидается, будет значительно ниже, чем среди легковых автомобилей. Остальные транспортные средства, как ожидается, будут работать на топливе. В то время как инфраструктура метанола для 10 000 заправочных станций будет стоить около 0,5–2,0 млрд долларов США, стоимость водородной инфраструктуры для 10 000 заправочных станций составит около 16–1400 млрд долларов США с сильной зависимостью от пропускной способности водорода на водородной заправочной станции. ^{[28] [39]}

Преобразование энергии

В то время как для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на метаноле, нет существенных дополнительных расходов по сравнению с транспортными средствами, работающими на бензине, дополнительные расходы на легковой автомобиль с метанольным топливным элементом составят около -600–2400 долларов США по сравнению с легковым автомобилем с водородным топливным элементом (в первую очередь, дополнительные расходы на риформер, баланс компонентов установки и, возможно, дымовую трубу за вычетом расходов на водородный бак ^[40] и водородные приборы высокого давления).

Преимущества

В процессе фотосинтеза зеленые растения используют энергию солнечного света для расщепления воды на свободный кислород (который выделяется) и свободный водород. Вместо того, чтобы пытаться хранить водород, растения немедленно захватывают углекислый газ из воздуха, чтобы водород мог восстановить его до хранимых видов топлива, таких как углеводороды (растительные масла и терпены ) и полиспирты ( глицерин , сахара и крахмалы ). В экономике метанола любой процесс, который аналогичным образом производит свободный водород, предполагает немедленное его «пленное» использование для восстановления углекислого газа в метанол, который, как и растительные продукты фотосинтеза, имеет большие преимущества при хранении и транспортировке по сравнению с самим свободным водородом.

Метанол в нормальных условиях является жидкостью, что позволяет легко его хранить, транспортировать и распределять, как бензин и дизельное топливо . Его также можно легко преобразовать путем дегидратации в диметиловый эфир , заменитель дизельного топлива с цетановым числом 55.

Метанол растворим в воде: случайный выброс метанола в окружающую среду нанесет гораздо меньший ущерб, чем сопоставимый разлив бензина или сырой нефти . В отличие от этих видов топлива, метанол биоразлагаем и полностью растворим в воде, и будет быстро разбавлен до концентрации, достаточно низкой для того, чтобы микроорганизмы начали биоразложение . Этот эффект уже используется на водоочистных сооружениях, где метанол уже используется для денитрификации и в качестве питательного вещества для бактерий. ^[41] Случайный выброс, вызывающий загрязнение грунтовых вод , еще не был тщательно изучен, хотя считается, что он может произойти относительно быстро.

Сравнение с водородом

Преимущества экономики метанола по сравнению с водородной экономикой:

• Эффективное хранение энергии по объему по сравнению со сжатым водородом . ^[42] Если принять во внимание сосуд с водородным давлением, можно также реализовать преимущество в хранении энергии по весу. Объемная плотность энергии метанола значительно выше, чем у жидкого водорода, отчасти из-за низкой плотности жидкого водорода 71 грамм/литр. Следовательно, в литре метанола на самом деле больше водорода (99 грамм/литр), чем в литре жидкого водорода, и метанол не нуждается в криогенном контейнере, поддерживаемом при температуре -253 °C.
• Инфраструктура жидкого водорода будет непомерно дорогой. ^{[43] [44] [45]} Метанол может использовать существующую инфраструктуру бензина с небольшими модификациями.
• Можно смешивать с бензином (например, в M85 , смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина).
• Удобен для пользователя. Водород летуч, и для его хранения используются системы высокого давления или криогенные системы.
• Меньше потерь: Водород утекает легче, чем метанол. Тепло испаряет жидкий водород, давая ожидаемые потери до 0,3% в день в резервуарах для хранения. (см. Диаграмму Резервуары для хранения Ferox Жидкий кислород).

Сравнение с этанолом

• Может быть изготовлен из любого органического материала с использованием проверенной технологии, проходящей через синтез-газ. Нет необходимости использовать продовольственные культуры и конкурировать с производством продуктов питания. Количество метанола, которое можно получить из биомассы, намного больше, чем этанола.
• Может конкурировать с этанолом и дополнять его на диверсифицированном энергетическом рынке. Метанол, полученный из ископаемого топлива, имеет более низкую цену, чем этанол.
• Может смешиваться с бензином, как этанол. В 2007 году Китай смешал более 1 миллиарда галлонов США (3 800 000 м3 ⁾ метанола с топливом и введет стандарт метанолового топлива к середине 2008 года. ^[46] M85 , смесь 85% метанола и 15% бензина, может использоваться так же, как E85, продаваемый сегодня на некоторых заправочных станциях.

Метанол из супермаркета в качестве жидкости для розжига гриля (Испания, 99% метанол, синего цвета)

Недостатки

• В настоящее время высокие затраты на электроэнергию связаны с производством и транспортировкой водорода за пределы объекта.
• В настоящее время вырабатывается из природного газа, по-прежнему зависящего от ископаемого топлива (хотя может использоваться любой горючий углеводород).
• Производство из биомассы требует больших земельных затрат
• Плотность энергии (по весу или объему) составляет половину от плотности бензина и на 24% меньше, чем у этанола ^[47]
• Умение обращаться
  • Если не использовать ингибиторы, метанол вызывает коррозию некоторых распространенных металлов, включая алюминий , цинк и марганец . Детали систем впуска топлива в двигатель изготовлены из алюминия. Подобно этанолу, необходимо использовать совместимый материал для топливных баков, прокладок и впускных отверстий двигателя.
  • Как и в случае с аналогичным едким и гидрофильным этанолом , существующие трубопроводы , предназначенные для нефтепродуктов, не могут справиться с метанолом. Таким образом, метанол требует транспортировки с более высокими энергозатратами в грузовиках и поездах, пока не будет построена новая трубопроводная инфраструктура или существующие трубопроводы не будут модернизированы для транспортировки метанола.
  • Метанол, как спирт, увеличивает проницаемость некоторых пластиков для паров топлива (например, полиэтилена высокой плотности). ^[48] Это свойство метанола может привести к увеличению выбросов летучих органических соединений (ЛОС) из топлива, что способствует увеличению тропосферного озона и, возможно, воздействию на человека.
• Низкая летучесть в холодную погоду: двигатели, работающие на чистом метаноле, могут быть труднозапускаемыми, и они работают неэффективно, пока не прогреются. Вот почему в ДВС обычно используется смесь, содержащая 85% метанола и 15% бензина, называемая M85. Бензин позволяет двигателю запускаться даже при более низких температурах.
• За исключением низкого уровня воздействия, метанол токсичен. ^[a] Метанол смертелен при приеме внутрь в больших количествах (от 30 до 100 мл). ^{[ необходима цитата ]} Но таковыми являются большинство моторных топлив, включая бензин (от 120 до 300 мл) и дизельное топливо. Бензин также содержит небольшие количества многих соединений, известных как канцерогенные (например, бензол). Метанол не является канцерогеном и не содержит канцерогенов. Однако метанол может метаболизироваться в организме до формальдегида, который является как токсичным, так и канцерогенным. ^[51] Метанол встречается в небольших количествах в организме человека и в съедобных фруктах.
• Метанол — это жидкость: это создает большую опасность возгорания по сравнению с водородом на открытых пространствах, поскольку утечки метанола не рассеиваются. Метанол горит незаметно, в отличие от бензина. Однако по сравнению с бензином метанол намного безопаснее. Его сложнее воспламенить, и при горении он выделяет меньше тепла. Пожары метанола можно потушить простой водой, тогда как бензин плавает на поверхности воды и продолжает гореть. Агентство по охране окружающей среды подсчитало, что переход с бензина на метанол снизит частоту возникновения пожаров, связанных с топливом, на 90%. ^[52]

Состояние и производство возобновляемого метанола

Европа

• В Исландии компания Carbon Recycling International управляет заводом по производству метанола из CO2 _на геотермальной установке с производительностью метанола более 4000 т/год. Завод был назван в честь Джорджа Олаха . ^{[16] [53]}
• Компания BioMCN из Нидерландов имеет производственную мощность более 60 000 т/год для производства возобновляемого метанола (биометанола и е-метанола) ^{[16] [54]}
• Компания BASF производит метанол из возобновляемых ресурсов, называемый метанол EU-REDcert, используя биомассу на основе отходов. ^{[16] [55]}
• В мае 2019 года в Германии в Нидерауссеме был запущен демонстрационный завод с суточной производительностью в одну тонну в рамках проекта _MefCO2 . [ ^56] Метанол использовался для денитрификации на очистных сооружениях сточных вод. ^[57]
• В Германии существует проект Carbon2Chem компании Thyssenkrupp по производству метанола из металлургических газов. ^{[58] [59]}
• В рамках консорциума Power to Methanol Antwerp BV, состоящего из ENGIE , Fluxys , Indaver, INOVYN, _Oiltanking , PMV и Port of Antwerp , будет построен завод по производству 8000 тонн возобновляемого метанола в год. ^[60] CO2 для производства е-метанола будет отделяться от выбросов с помощью технологии улавливания и утилизации углерода (CCU).
• Wacker Chemie AG из Германии планирует в рамках представленного проекта финансирования (RHYME) построить завод по производству зеленого водорода и возобновляемого метанола (по состоянию на апрель 2021 г.). Для синтеза метанола из зеленого водорода CO2 _будет поступать из производственных процессов химического участка и, возможно, из других промышленных процессов (например, CO2 _с цементных заводов). Будет производиться 15 000 т/год возобновляемого метанола, который будет использоваться для внутренних производственных процессов компании (например, синтеза силиконов), а также для продажи в качестве топлива. ^[61]
• На площадках Сундсвалль и Эрншёльдсвик в Северной Швеции консорциум Liquid Wind совместно с Worley планируют завод с производственной мощностью 50 000 т/год для возобновляемого е-метанола (по состоянию на май 2021 года). CO2 _будет производиться на заводе по переработке биомассы. До 2050 года Liquid Wind хочет построить 500 подобных заводов. Членами консорциума являются Alfa Laval , Haldor Topsoe , Carbon Clean и Siemens Energy . ^[62]
• Total Energies (крупнейший производитель метанола в Европе с производственной мощностью 700 000 т/год) начинает проект e-CO2Met по производству возобновляемого метанола в Лойне, Германия (по состоянию на июнь 2021 г.). При этом будет использоваться высокотемпературный электролизер мощностью 1 МВт. CO2 _для производства метанола будет поступать из производственных процессов нефтеперерабатывающего завода. ^[63]

Северная Америка

• Компания Enerkem из Канады производит возобновляемый метанол мощностью 100 000 тонн в год. ^[16] Метанол производится из твердых бытовых отходов . ^[64]
• Celanese объявила в мае 2021 года о плане производства метанола из CO ₂ на площадке Clear Lake, штат Техас. Таким образом, будет использоваться 180 000 тонн CO _{2 в год.} ^[65]

Южная Америка

• Консорциум Porsche , Siemens Energy , Enel , AME и ENAP планирует построить производственные мощности для производства возобновляемого метанола с использованием энергии ветра и CO2 _из воздуха (по состоянию на июль 2021 года). ^[66] При содействии ExxonMobil метанол будет преобразован в дальнейшее синтетическое топливо. К 2024 году консорциум хочет производить 55 миллионов литров eFuels, а к 2026 году — около 550 миллионов литров eFuels.

Китай

• В «Демонстрационном проекте по производству жидкого солнечного топлива» в 2020 году было продемонстрировано крупномасштабное производство возобновляемого метанола с использованием солнечной энергии с использованием электролизера мощностью 10 МВт. ^[67]
• Более 20 000 такси в Китае работают на метаноле (по состоянию на 2020 год) ^[68]
• В конце 2021 года в провинции Хэнань при содействии Carbon Recycling International будет введен в эксплуатацию крупнейший в мире завод по производству метанола из CO2 _{мощностью} 110 000 тонн в год на заводе «Shunli CO2 _- To-Methanol Plant» . ^[69]
• Несколько крупных китайских автопроизводителей, таких как FAW Group, Shanghai Huapu ( Shanghai Maple ), Geely Group, Chang'an и SAIC, готовятся к массовому производству транспортных средств, работающих на метаноле, а также парков такси и автобусов. ^[70]
• В провинции Шаньси существует более 1000 автозаправочных станций, которые продают M15, и еще 40 заправочных пунктов M85-M100. ^[70] До 2025 года правительство Шаньси хочет переоборудовать более 2000 заправочных станций для метанолового топлива, а также 200 000 транспортных средств для работы на метаноле. ^[70]

Смотрите также

• Энергетический портал
• Портал возобновляемой энергии

• Топливо на основе спирта
• Углерод-нейтральное топливо
• Диметиловый эфир
• Топливо этанол
• Водородная экономика
• Метанол
• Метаноловое топливо
• Топливный элемент на реформированном метаноле
• Синтетическое топливо
• Экономика растительного масла

Литература

• Ф. Асингер : Метанол, Chemie- und Energierohstoff . Akademie-Verlag, Берлин, 1987, ISBN  3-05500341-1 , ISBN 978-3-05500341-7 . 
• Мартин Бертау, Хериберт Офферманнс , Людольф Пласс, Фридрих Шмидт, Ханс-Юрген Вернике: Метанол: основное химическое и энергетическое сырье будущего: видение Азингера сегодня , 750 Зейтен, Верлаг Шпрингер; 2014, ISBN 978-3642397080. 
• † Джордж А. Олах , Ален Гепперт, Г. К. Сурья Пракаш , «За пределами нефти и газа: экономика метанола — третье, обновленное и расширенное издание» , Wiley-VCH, 2018, ISBN 978-3-527-33803-0 . 

Примечания

1. Метанол является токсином, влияющим на развитие и неврологию, хотя типичные уровни воздействия в рационе питания и на рабочем месте вряд ли вызовут значительные последствия для здоровья. В 2003 году группа Национальной токсикологической программы пришла к выводу, что при концентрациях в крови ниже примерно 10  мг/л существует минимальная обеспокоенность неблагоприятными последствиями для здоровья. ^[49] Также доступны другие литературные сводки. ^[50]

Ссылки

1. Олах, Джордж А. (2005). «За пределами нефти и газа: экономика метанола». Angewandte Chemie International Edition . 44 (18): 2636–2639. doi :10.1002/anie.200462121. PMID  15800867. S2CID 43785447 . 
2. Олах, Джордж А. (2003). «Метаноловая экономика». Новости химии и машиностроения . 81 (38): 5. doi : 10.1021/cen-v081n038.p005 . S2CID 98997784 . 
3. Олах, Джордж А.; Гепперт, Ален; Пракаш, Г.К. Сурья (2009). «Химическая переработка углекислого газа в метанол и диметиловый эфир: от парникового газа к возобновляемым, экологически нейтральным видам топлива и синтетическим углеводородам». Журнал органической химии . 74 (2): 487–498. CiteSeerX 10.1.1.629.6092 . doi :10.1021/jo801260f. PMID  19063591. S2CID 25108611 .  
4. Олах, Джордж А.; Гепперт, Ален; Пракаш, Г.К. Сурья (2006). Помимо нефти и газа: экономика метанола . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31275-7.
5. МакАллистер, Сара; Чэнь, Джи-Юань; Фернандес-Пелло, А. Карлос (2011). "Приложение 1". Основы процессов горения . Серия "Машиностроение". Springer. doi : 10.1007/978-1-4419-7943-8 . ISBN 978-1-4419-7943-8. S2CID  92600221 .
6. "Fuels – Higher and Low Calorific Values". The Engineering ToolBox . 2003. Получено 3 августа 2021 г.
7. "Hydrogen Zero Grade (N4.5)" (PDF) . BOC . nd . Получено 4 августа 2021 г. .
8. Сун, Цяньцянь; Тиноко, Родриго Ривера; Ян, Хайпин; Ян, Цин; Цзян, Хао; Чэнь, Инцюань; Чэнь, Ханьпин (2022-09-01). "Сравнительное исследование энергоэффективности морских цепочек поставок сжиженного водорода, аммиака, метанола и природного газа". Carbon Capture Science & Technology . 4 : 100056. doi : 10.1016/j.ccst.2022.100056 . ISSN  2772-6568.
9. "В Дании освящен „первый в мире зеленый контейнеровоз“". euronews . 2023-09-14 . Получено 2024-08-14 .
10. Стронг, Джаред (2024-02-17). «Зеленый метанол: альтернатива трубопроводу углекислого газа? • Nebraska Examiner». Nebraska Examiner . Получено 2024-08-14 .
11. Кордеро-Лансак, Томас; Рамирес, Адриан; Навахас, Альберто; Геверс, Ливен; Бруниалти, Сирио; Гандия, Луис М.; Агуайо, Андрес Т.; Мани Сарати, С.; Гаскон, Хорхе (2022-05-01). «Технико-экономическая оценка и оценка жизненного цикла для производства зеленого метанола из CO2: катализатор и узкие места процесса». Журнал энергетической химии . 68 : 255–266. doi : 10.1016/j.jechem.2021.09.045. hdl : 10754/673022 . ISSN  2095-4956.
12. "Производство зеленого метанола - технико-экономический анализ". www.linkedin.com . Получено 14 августа 2024 г.
13. "The Methanol Industry". Methanol Institute . nd . Получено 22 апреля 2023 г.
14. Intratech Solutions (31 мая 2012 г.). «Технологическая экономика: производство пропилена из метанола». SlideShare . Получено 22 апреля 2023 г. .
15. Уильямс, Кертис (4 сентября 2014 г.). «Ryder Scott: запасы газа Тринидада и Тобаго сократились в 2013 г.». Oil & Gas Journal . Получено 22 апреля 2023 г. .
16. Инновационный прогноз: возобновляемый метанол (PDF) . IRENA. Январь 2021 г. ISBN 978-92-9260-320-5. Получено 19 мая 2021 г. .
17. Котандараман, Джотисвари; Гепперт, Ален; Чаун, Миклош; Олах, Джордж А.; Пракаш, Г.К. Сурья (2016). «Преобразование CO ₂ из воздуха в метанол с использованием полиамина и гомогенного рутениевого катализатора». Журнал Американского химического общества . 138 (3): 778–781. doi :10.1021/jacs.5b12354. PMID  26713663. S2CID  28874309.
18. "George Olah Renewable Methanol Plant: First Production of Fuel From CO2 at Industrial Scale". Carbon Recycling International . nd . Получено 22 апреля 2023 г.
19. Ромеджио, Филиппо; Шуенборг, Джонатан Ф.; Весборг, Питер С.К.; Хансен, Оле; Кибсгаард, Якоб; Чоркендорф, Иб; Дамсгаард, Кристиан Д. (2024). «Магнетронное распыление тонких пленок чистого δ-Ni5Ga3 для гидрирования CO2». АКС-катализ . 14 (16): 12592–12601. дои : 10.1021/acscatal.4c03345 . ПМЦ 11334101 . ПМИД  39169904. 
20. Уиллмотт, Дон (16 декабря 2014 г.). «Топливо из морской воды? В чем подвох?». Smithsonian Magazine . Получено 21 ноября 2017 г.
21. Хобсон, Чарли (январь 2019 г.). Маркес, Карлос (ред.). "Renewable Methanol Report" (PDF) . Институт метанола . Получено 5 августа 2021 г. .
22. «Метаанализ: Die Rolle erneuerbarer Gase in der Energiewende» [Метаанализ: Роль возобновляемых газов в энергетическом переходе] (PDF) . Agentur für Erneuerbare Energien (на немецком языке). Март 2018 года . Проверено 4 августа 2021 г.
23. Bos, MJ; Kersten, SRA; Brilman, DWF (2020). «Энергия ветра для метанола: производство возобновляемого метанола с использованием электричества, электролиза воды и улавливания CO2 из воздуха». Applied Energy . 264 114672. Bibcode :2020ApEn..26414672B. doi : 10.1016/j.apenergy.2020.114672 . S2CID 213666356 . 
24. «Высокоэффективное производство водорода с использованием электролиза твердых оксидов, интегрированного с возобновляемыми источниками тепла и электроэнергии». CORDIS . Европейская комиссия. 18 декабря 2019 г. Получено 4 августа 2021 г.
25. Clausen, Lasse R.; Houbak, Niels; Elmegaard, Brian (2010). "Техникоэкономический анализ метанольного завода на основе газификации биомассы и электролиза воды" (PDF) . Energy . 35 (5): 2338–2347. Bibcode :2010Ene....35.2338C. doi :10.1016/j.energy.2010.02.034. S2CID 98164905 . 
26. Romero-Pascual, E.; Soler, J. (2014). «Моделирование микрокомбинированной системы топливных элементов на основе HTPEM с метанолом». Международный журнал водородной энергетики . 39 (8): 4053–4059. Bibcode : 2014IJHE...39.4053R. doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.07.015. S2CID  98649275.
27. Arsalis, Alexandros; Nielsen, Mads P.; Kær, Søren K. (2011). «Моделирование и непроектные характеристики 1 kW _e HT-PEMFC (топливный элемент с высокотемпературной протонной обменной мембраной) на базе жилой микро-ТЭЦ (комбинированная выработка тепла и электроэнергии) для датских односемейных домохозяйств». Energy . 36 (2): 993–1002. Bibcode :2011Ene....36..993A. doi :10.1016/j.energy.2010.12.009. S2CID  108716471.
28. Арайя, Сэмюэл Саймон; Лизо, Винченцо; Цуй, Сяоти; Ли, На; Чжу, Чимин; Сахлин, Саймон Леннарт; Йенсен, Сорен Хойгаард; Нильсен, Мадс Пах; Кер, Сорен Кнудсен (2020). «Обзор экономики метанола: путь топливных элементов». Энергии . 13 (3) 596: 596. дои : 10.3390/en13030596 . S2CID 213636473 . 
29. Грейвс, Лора (7 октября 2020 г.). «Метаноловые топливные элементы проникают в сектор телекоммуникаций». TowerXchange . Архивировано из оригинала 24 ноября 2020 г.
30. "Ballard Launches High-power Density Fuel Cell Stack for Vehicle Propulsion; 4.3 kW/L; Audi Partner". Green Car Congress . 15 сентября 2020 г. Получено 4 августа 2021 г.
31. "High Power Stationary Fuel Cell System". Plug . 7 декабря 2022 . Получено 22 апреля 2023 .
32. Хелмерс, Эккард; Маркс, Патрик (2012). «Электромобили: технические характеристики и воздействие на окружающую среду». Environmental Sciences Europe . 24 14. doi : 10.1186/2190-4715-24-14 . S2CID 373863 . 
33. "Die zukünftigen Kosten strombasierter Synthetischer Brennstoffe" [Будущая стоимость синтетического топлива на основе электроэнергии] (PDF) . Агора Веркерсвенде (на немецком языке). 2018 . Проверено 5 августа 2021 г.
34. "Methanex Methanol Price Sheet" (PDF) . Methanex . 31 марта 2023 г. . Получено 22 апреля 2023 г. .
35. "Заправка H2: мобильность водорода начинается сейчас". H2.LIVE . H2Mobility. nd . Получено 5 августа 2021 г. .
36. "Переработка CO2 для производства метанола". Carbon Recycling International . nd . Получено 5 августа 2021 г.
37. "Чистый метанол 1000 л (IBC)". Gutts . nd . Получено 5 августа 2021 г. .
38. «Надежные химикаты для использования в технической промышленности». ViVoChem . nd . Получено 5 августа 2021 г. .
39. "Метанол: возобновляемое водородное топливо" (PDF) . Институт метанола . Август 2019 . Получено 5 августа 2021 .
40. Джеймс, Брайан Д.; Хаучинс, Кэссиди; Хуйя-Куадио, Дженни М.; ДеСантис, Дэниел А. (сентябрь 2016 г.). Заключительный отчет: Анализ стоимости системы хранения водорода (отчет). Стратегический анализ. doi : 10.2172 /1343975 . OSTI 1343975. S2CID 99212156 .  
41. Малкольм Пирни (январь 1999 г.). «Оценка судьбы и переноса метанола в окружающей среде» (PDF) . Институт метанола . Получено 22 апреля 2023 г. .
42. «Немногие виды транспортного топлива превосходят плотность энергии бензина и дизельного топлива». Today in Energy . Управление энергетической информации США. 14 февраля 2013 г. Получено 22 апреля 2023 г.
43. Зубрин, Роберт (2007). Энергетическая победа: победа в войне с террором путем освобождения от нефти . Книги Прометея. ISBN 978-1-59102-591-7. S2CID  158606509. стр. 117–118: Однако ситуация намного хуже, потому что перед тем, как водород можно будет куда-либо транспортировать, его нужно либо сжать, либо сжижить. Чтобы сжижить его, его нужно охладить до температуры −253 °C (20 градусов выше абсолютного нуля). При таких температурах фундаментальные законы термодинамики делают холодильники крайне неэффективными. В результате около 40 процентов энергии в водороде должно быть потрачено на его сжижение. Это снижает фактическое чистое энергетическое содержание нашего продукта-топлива до 792 ккал. Кроме того, поскольку это криогенная жидкость, можно ожидать, что еще больше энергии будет потеряно, поскольку водород выкипает, нагреваясь за счет тепла, проникающего из внешней среды во время транспортировки и хранения.
44. Ромм, Джозеф Дж. (2005). Шумиха вокруг водорода: факты и вымысел в гонке за спасение климата . Island Press. ISBN 1-55963-704-8. стр. 95: Стоимость криогенного хранения, включая стоимость резервуара для хранения, стоимость оборудования для сжижения водорода и стоимость электроэнергии для работы оборудования, остается высокой.
45. Ловаас, Дерон (2009). «Баланс энергетической безопасности и окружающей среды». В Luft, Gal; Korin, Anne (ред.). Проблемы энергетической безопасности в 21 веке: справочное руководство (PDF) . Praeger Security International. стр. 318–334. ISBN 978-0-275-99998-8. Получено 23 апреля 2023 г. . стр. 329: Дилемма инфраструктуры кажется непреодолимой. Хранение водорода на борту в газообразной или жидкой форме делает транспортные средства невероятно дорогими, а крупномасштабный переход на водород влечет за собой дополнение или замену существующей инфраструктуры доставки жидкого топлива. Это, мягко говоря, сложное предложение.
46. Kemsley, Jyllian (3 декабря 2007 г.). "Methanol's Allure". Новости химии и машиностроения . Получено 23 апреля 2023 г.
47. Хуа, Дженни (2005). «Плотность энергии метанола (древесного спирта)». The Physics Factbook . Гленн Элерт . Получено 25 января 2022 г. .
48. Weisel, CP; Lawryk, NJ; Huber, AH; Crescenti, GH (1993). Воздействие бензина и метанола от автомобилей в жилых помещениях и пристроенных гаражах (отчет). Институт наук об окружающей среде и гигиене труда. OCLC  4436985490. OSTI  5882923.
49. Монография NTP-CERHR о потенциальных эффектах метанола на репродуктивную функцию и развитие человека (PDF) (Отчет). Национальная токсикологическая программа. Сентябрь 2003 г. PMID  15995730 . Получено 23 апреля 2023 г.
50. Центр оценки рисков для репродукции человека (2004). «Отчет группы экспертов NTP-CERHR о репродуктивной и развивающей токсичности метанола». Репродуктивная токсикология . 18 (3): 303–390. Bibcode :2004RepTx..18..303.. doi :10.1016/j.reprotox.2003.10.013. PMID  15082073. S2CID 10583815 . 
51. "Обзор отравления метанолом". Antizol . Orphan Medical. nd Архивировано из оригинала 4 февраля 2004 г.
52. "Метаноловое топливо и пожарная безопасность" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . Август 1994 г. EPA 400-F-92-010. Архивировано из оригинала (PDF) 19 августа 2000 г.
53. "Этапы процесса получения возобновляемого метанола". Carbon Recycling International . nd . Получено 8 августа 2021 г.
54. "Powering a Cleaner Future Sooner". OCI Global . nd . Получено 8 августа 2021 г.
55. "REDcert-EU Methanol". BASF . nd . Получено 8 августа 2021 г. .
56. «'Niederaussem становится местом важного технологического прогресса'» (пресс-релиз). Кельн, Германия: RWE. 28 мая 2019 г. Получено 8 августа 2021 г.
57. "Связанный проект: MefCO2". Carbon Recycling International . 13 июня 2019 г. Получено 8 августа 2021 г.
58. "Carbon2Chem". FONA . nd . Получено 8 августа 2021 г. .
59. "The Carbon2Chem® Project". thyssenkrupp . nd . Получено 8 августа 2021 г. .
60. "Наша концепция". Power to Methanol Antwerp . nd . Получено 8 августа 2021 г.
61. «Проект по производству зеленого водорода и возобновляемого метанола достиг следующего этапа отбора для финансирования ЕС» (пресс-релиз). Мюнхен, Германия / Бургхаузен, Германия: Wacker. 31 марта 2021 г. Получено 8 августа 2021 г.
62. "e-Fuel Facilities". Liquid Wind . nd . Получено 23 апреля 2023 г. .
63. "TotalEnergies, Sunfire и Fraunhofer дают добро на зеленый метанол в Лойне". Green Car Congress . 17 июня 2021 г. Получено 8 августа 2021 г.
64. "Carbon Recycling". Enerkem . nd . Получено 8 августа 2021 г. .
65. "Celanese расширит мощности и будет использовать переработанный CO2 для производства метанола на предприятии в Клир-Лейк, штат Техас" (пресс-релиз). Даллас, Техас: Celanese. 24 марта 2021 г. Получено 8 августа 2021 г.
66. «Porsche и Siemens Energy совместно с партнерами продвигают разработку климатически нейтрального электронного топлива» (пресс-релиз). Porsche. 12 февраля 2020 г. Получено 8 августа 2021 г.
67. Ли, Юань (4 ноября 2020 г.). «Жидкий солнечный свет» проливает свет на новый путь зеленой энергетики». Китайская академия наук . Получено 23 апреля 2023 г.
68. Долан, Грегори (январь 2020 г.). «Метанол: развивающиеся мировые энергетические рынки» (PDF) . Институт метанола . Получено 23 апреля 2023 г. .
69. "Завод по переработке CO2 в метанол в Шуньли: коммерческое производство в Китае". Carbon Recycling International . nd . Получено 8 августа 2021 г.
70. "Факты о метаноле: Китай: лидер в транспортировке метанола" (PDF) . Институт метанола . Апрель 2020 г. . Получено 8 августа 2021 г. .

Внешние ссылки

• Обсуждение экономики метанола с Джорджем Олахом. Запись программы, транслировавшейся на NPR .
• Институт метанола
• Последняя информация о метаноле и его использовании Greencarcongress.com
• Последняя информация о DME Greencarcongress.com