低碳甲醇：航运、能源和化学品制造中的新兴应用
1。航运业中的低碳甲醇
国际航运在全球贸易中占有很大份额，并且严重依赖能源密集型燃料。减少船舶排放具有挑战性，因为船舶需要可靠的能源才能长途航行，而且许多船只无法轻易地仅依靠电池电力推进
。甲醇作为替代船用燃料越来越受到关注，因为它在环境条件下是一种液体，可以使用合适的液体燃料基础设施进行运输和储存。设计或改装为使用甲醇的船舶可以在专门设计的发动机或兼容的双燃料系统中将其燃烧
。航运中的关键应用
货船用燃料：如果配备合适的发动机和燃料系统，甲醇可以为包括集装箱船在内的选定商船提供动力。与传统船用燃料相比，低碳甲醇可以帮助减少生命周期的温室气体排放
。双燃料发动机系统：一些船用发动机可以与传统燃料一起使用甲醇运行。在低碳甲醇供应尚无法持续供应的情况下，这可以提供运营灵活性
。港口和加油基础设施：港口可以为补给船开发甲醇储存、转运和加油设施。由于甲醇有毒且易燃，因此安全的处理程序、训练有素的人员和适当的设备至关重要
。降低传统空气污染物：与某些传统船用燃料相比，甲醇燃烧可以减少硫氧化物和颗粒物的排放。氮氧化物的排放取决于发动机的设计和运行条件，因此必须评估每个系统的性能。
航运公司为何感兴趣
甲醇为某些船舶提供了一种实用的液体燃料选择，尤其是在可以通过已建立的贸易和港口网络提供替代燃料的情况下。但是，其气候效益在很大程度上取决于生产路径。
传统的化石基甲醇可能仍有大量的碳足迹。由可再生原料或可再生氢气和合适的碳源生产的低碳甲醇可以提供更大的
生命周期优势。航运公司还必须考虑燃料可用性、储罐要求、燃料系统的改造、船上安全以及传统和低碳燃料之间的成本差异。
国际海事组织强调评估船用燃料的整个生命周期，从生产和运输到船上使用。这种方法有助于防止船舶排放量减少但供应链其他部分排放量增加的情况。
2。能源领域的低碳甲醇
除航运外，甲醇还可以用作液体能量载体和生产其他燃料的原料。它能够作为液体储存和运输，因此与需要移动、储存或转换为另一种形式的能量的应用息息相关。
发电和储能
甲醇可用于适当设计的锅炉、涡轮机和其他燃烧系统，以产生热量或电力。它还可用于某些燃料电池技术，包括将化学能转化为电能的直接甲醇燃料电池
。潜在的应用包括：
选定装置中的备用发电。
液体燃料物流具有优势的分布式电力系统。
使用兼容设备的工业加热应用。
满足特定固定或便携式电源需求的燃料电池系统。
低碳甲醇取代碳密集度更高的燃料时，可以减少这些应用的生命周期排放。尽管如此，应将其效率和环境性能与直接电气化、电池和可再生电力等替代方案进行比较
。将电转化为氢气，然后转化为甲醇会造成能量损失。因此，在可行的情况下，直接用电通常更有效。如果液体储存、可运输性或与现有工艺的兼容性提供了有意义的优势，则甲醇可能更具吸引力
。甲醇作为其他燃料的原料
甲醇可以转化为多种服务于能源市场的产品
。二甲醚（DME）：甲醇可以脱水生产二甲醚，二甲醚可用作燃料和气溶胶推进剂。可以考虑将DME用于某些与液化石油气相关的应用程序，但必须评估兼容性和基础架构要求
。汽油范围的碳氢化合物：甲醇制汽油技术将甲醇转化为碳氢化合物燃料。气候性能取决于甲醇的生产路径和转化中使用的能量
。其他合成燃料：甲醇可以在生产其他碳氢化合物和化学物质的途径中充当中间体，包括一些潜在的航空燃料路线。每个转换步骤都会增加成本并影响整体能效。
对于这些应用，低碳甲醇可以帮助将低排放的原料引入现有的燃料生产链。但是，最终燃料并不能仅仅因为使用甲醇作为中间体而自动成为低碳
燃料。3.化学品制造中的低碳甲醇
化学品制造是最成熟的甲醇市场之一。它是许多工业化学品和材料的基石，这意味着用低碳替代品取代传统甲醇可以减少与化学品供应链相关的排放
。由于可再生和传统甲醇具有相同的化学结构，因此适当规定的低碳甲醇通常可以在现有应用中用作原料，而不会改变所产生的化学品的特性。
甲醛生产甲
醛用于制造树脂、粘合剂、工程木制品、涂料和其他
材料。用@@经过验证的低碳甲醇代替传统甲醇可以减少与该生产链相关的上游排放。最终的环境效益还取决于工艺能源、树脂配方、产品寿命和报废处理
。醋酸制造
甲醇用于通过既定工业流程生产乙酸。醋酸是溶剂、涂料、粘合剂和化学中间体的重要原料
。使用低碳甲醇可以减少醋酸生产中与原料相关的足迹，前提是甲醇的生命周期排放量明显降低。
塑料和石化中间体
甲醇可以通过甲醇制烯烃技术转化为烯烃，例如乙烯和丙烯。这些烯烃是塑料和其他石化产品的重要组成部分
。低碳甲醇可以为这些工艺提供替代原料，有可能减少对传统化石衍生原材料的依赖。但是，转化能源、工厂效率以及与最终产品相关的排放仍然很重要。
溶剂、涂料和其他工业产品
甲醇直接或间接用于各种工业应用。视工艺而定，低碳甲醇可以帮助减少溶剂、涂料、化学中间体和其他产品的嵌入排放
。对于向客户提供环境报告要求的制造商来说，经过验证的低碳原料也可能有助于提高产品层面的碳核算和供应链的透明度。
4。低碳甲醇的生产方式
低碳甲醇的环境效益取决于其生产技术及其投入的可持续性
。基于生物质的生产
生物甲醇可以由合适的生物质、沼气、农业残留物、林业残留物和某些废物流制成。在生产甲醇之前，原料会转化为合成气体或其他合适的中间体
。这条路线可以从选定的残留物和可再生资源中创造价值。但是，生物质供应有限，项目必须避免不可持续的采集、土地用途的变化以及与生物质其他必要用途的竞争
。电子甲醇生产
电子甲醇是通过将电解产生的氢气与含碳原料（通常捕获的二氧化碳）结合而
产生的。简化的合成反应是：
[CO_2 + 3H_2\ rightarrow CH_3OH + H_2O]
为了使这种途径产生强大的气候效益，应使用低排放的电力生产氢气，并且必须
仔细评估二氧化碳来源。使用来自化石工业设施的二氧化碳可以暂时回收碳，但是当甲醇燃烧时，碳会被释放。这不会自动实现永久的碳去除。
来自生物源的二氧化碳或直接空气捕获可能提供不同的生命周期结果，具体取决于能源需求、碳核算和整个供应链。
使用碳捕集进行化石基生产
甲醇也可以用化石原料生产，同时捕获制造过程中产生的一些二氧化碳。与原本类似的不减工艺相比，这可以减少排放。
但是，结果取决于捕获率、能源需求、残留过程排放、上游甲烷泄漏和捕获碳的长期储存。仅靠碳捕获并不能使产品成为零碳
。5。
传统甲醇与低碳甲醇
因子
传统甲醇
低碳甲醇
典型原料
天然气或煤炭
可持续生物质、可再生氢气和二氧化碳
通常相对较高 | 可能性较低，视路径 | 而定。|
化学特性 | 甲醇，（CH_3OH） | 化学性质相同的甲醇 |
运输应用 | 可在兼容船舶中用作船用燃料可以在以下 | 情况下减少生命周期排放|
可持续生产 | ||
化学品制造 | 成熟的工业原料 | 可以在适当的应用中取代传统甲醇在 |
化石原料便宜的地方 | 生产成本 | 通常更低通常更高，视技术和地区而定 | 化石资源依赖和排放 | 原料可用性、成本、基础设施和验证 |
低碳甲醇应使用测得或认证的生命周期排放来评估，而不是仅使用其名称或
生产标签。6。低碳甲醇市场面临的关键挑战
尽管具有潜力，但低碳甲醇仍面临着一些障碍，这些壁垒可能会减缓其
普及。高生产成本
可再生氢气、电解槽、可持续生物质和碳捕集都会增加大量成本。因此，低碳甲醇可能比传统产品更昂贵
。除非法规、客户要求、经济激励措施或长期合同支持需求，否则航运运营商和化学品制造商可能不愿支付溢价。
供应和原料供应有限
大规模生产需要可靠的可再生电力、氢气、生物质或二氧化碳的供应。其他行业也需要这些资源，从而引发了对合适原料的竞争
。项目必须确保足够的可持续投入，才能持续运营并实现预期的生产目标。
基础设施和设备要求
许多工业市场已经建立了甲醇的储存和配送，这是一个优势。但是，船用燃料应用可能需要专用的储罐、燃料系统、安全程序、加油设备和训练有素
的工人。新的生产设施还需要可靠的电力、水、原料和交通网络。
生命周期排放验证
低碳声明只能与基础排放评估一样可信。生产商需要考虑原料产量、电力、加工、运输和最终用途
。国际航运还需要注意尾气排放，这包括燃料的上游生产及其在船上的使用。
安全与处理
如果以有害量摄入或吸收，甲醇会有毒且易燃。设施必须管理暴露风险、泄漏、火灾隐患、储存条件和应急响应。
这些要求并不妨碍甲醇的采用，但它们使得适当的工程、培训和监管合规至关重要。
来自替代技术的竞争
低碳甲醇与其他脱碳方案竞争，包括直接电气化、电池、氢气、氨、生物
燃料和其他合成燃料。最佳解决方案因应用程序而异。如果甲醇的液体形态、化学特性或与现有工业过程的兼容性具有实际优势，则甲醇更具吸引力
。
7。什么可以加速市场采用？
一些进展可能会增强低碳甲醇的商业前景。
可再生能源扩张：更实惠、更可靠的低排放电力可以改善电子甲醇的经济性。
电解槽改进：更好的性能、更低的设备成本和更有效的集成可以降低氢气生产成本。
长期承购协议：生产商与航运公司或化工公司之间的合同可以提高投资的确定性。
产业集群：将氢气生产、碳捕集、甲醇合成、港口和化工厂放在一起可以帮助降低物流成本。
明确的认证标准：可靠的生命周期核算使买家能够比较产品，避免没有根据的环境索赔。
支持性政策：碳定价、有针对性的激励措施、公共采购和明确的燃料标准可以帮助创造对低排放产品的需求。
研究和工艺优化：催化剂、能源整合、碳捕集和工艺效率的改进可以增强竞争力。
最持久的进展将来自将技术可行性与可靠原料、可靠的减排以及愿意购买成品的客户相结合的项目。
8。低碳甲醇的未来展望
低碳甲醇有望在向低排放航运、化学品制造和特定能源应用的过渡中发挥作用。与需要全新供应链的燃料和原料相比，它在化工行业的既定地位使其具有优势
。随着船舶运营商寻求替代燃料并评估其生命周期排放，航运可能成为重要的需求来源。在化学品制造中，机会是在不从根本上改变下游化学产品的情况下取代化石基甲醇。在能源领域，尽管必须考虑转化损失和竞争技术，但甲醇可以提供可运输的液体能量载体和其他燃料的中间体
。市场扩张将不仅仅取决于技术。生产商将需要有竞争力的成本、可持续的投入、投资、基础设施和透明的生命周期排放数据。买家需要将真正的减排量与没有足够证据的带有低碳标签的产品区分开来
。归根结底，最好将低碳甲醇理解为一种多功能的脱碳方案，而不是一种通用的解决方案。它的最大价值将来自于可以提供可验证的生命周期收益以及替代技术面临实际或经济限制的应用程序
。来源和进一步阅读
国际可再生能源署（IRENA）和甲醇研究所—— 创新展望：可再生甲醇
国际海事组织（IMO）— 2023 年 IMO 战略减少船舶温室气体排放
国际海事组织（IMO）——国际海事组织减少船舶温室气体排放的工作
甲醇研究所—— 甲醇行业信息与资源
国际能源署（IEA）—氢气的未来
2-Ethylhexyl Acrylate
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