甲醇，新的石油替代者？

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2018年9月14日，英國倫敦召開的CCC5國際海事組織大會上，經(jīng)過全體成員國投票，通過了以甲醇作為船舶燃料內(nèi)容的《低閃點燃料技術(shù)規(guī)則》。甲醇與水的互溶性對于船舶使用甲醇燃料的安全性給予更大的支撐，如果船載甲醇泄露進入水體，由于江湖河海風(fēng)浪湍流能夠極大地幫助擴散，泄露點附近的甲醇濃度也會非常迅速地降低，從而達到對魚類和其他水生動植物無害的水平。而烴類燃料汽柴油一旦進入自然界，盡管也會有微生物降解，但是由于油水不溶，無法借地表水稀釋擴散，并且生物降解只能存在于有限的油水界面，相比之下整體降解速度就會慢得多。出現(xiàn)漏油事故，水面上常用的手段是圍欄加吸油氈吸附回收，滲入土壤中的油品回收就十分困難，因此常常會擴展釀成具有長期影響的環(huán)保事故。

變廢為寶成燃料

在冰島，人們開創(chuàng)了一種使用可再生能源和二氧化碳廢氣生產(chǎn)甲醇的方法。冰島西南部一條雙車道高速公路蜿蜒穿過一個黑色的火山巖石場，不遠處坐落著一家普通的工廠，縱橫交錯的管道讓人看不出這家工廠是做什么的。每年都有幾十萬游客經(jīng)過這里，前往觀賞綺麗的室外溫泉—一藍湖，熱氣騰騰的藍色溫泉水直接從附近的地?zé)岚l(fā)電廠流淌出來。如果游客注意到工廠的話，可能會好奇它為什么會建在這里。這家工廠利用了地?zé)岚l(fā)電廠的能源，不過原材料是電廠排放出來的二氧化碳。

工廠以已故諾貝爾獎獲得者、化學(xué)家喬治-奧拉的名字命名，在過去的10年中，工廠的工程師們不斷改進、審核該工廠的工序。一根管線每年可從地?zé)岚l(fā)電廠輸送約5 500噸二氧化碳，該公司還提供電力將水分解成氫和氧。氫和二氧化碳結(jié)合后，形成含水甲醇，然后蒸餾成純甲醇。工廠于2012年開業(yè)，目前年生產(chǎn)量為4 000噸（或500萬升）甲醇燃料。這些燃料被中國汽車巨頭吉利汽車集團采用，用于打造一支甲醇燃料的測試車隊。吉利在山西省有一家年產(chǎn)10萬輛甲醇燃料車的工廠，并正在貴州省籌建另一家工廠。

說起甲醇（CH30H），可能很多人并不陌生，尤其是理科生，它具有酒精味，燃燒后的產(chǎn)物是二氧化碳和水。現(xiàn)在主流的汽車燃料汽油燃燒后，由于燃燒不充分，會產(chǎn)生一氧化碳，以及碳氫化合物、氮氧化合物等，相比之下，甲醇就顯得“單純”的多，并不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，只要技術(shù)過關(guān)，實打?qū)嵉乜梢宰鳛樘娲加统蔀樾滦偷钠嚾剂稀?/p>

當(dāng)然，在理想的低碳世界里，道路上跑的不應(yīng)該是甲醇汽車，而應(yīng)該是由可再生能源充電的電動汽車。不過，當(dāng)前距離這一目標(biāo)還很遠。如今，各國銷售的電動汽車占比都很小。即便是最樂觀的設(shè)想，道路上大部分是純電動汽車的目標(biāo)也要到本世紀(jì)中葉以后才可能實現(xiàn)。同時，甲醇是有效降低汽車碳足跡的最好替代品。如果使用可再生能源為甲醇電廠供電，并從鋼廠等地捕集二氧化碳廢氣，那就可以減少一半的碳排放量。因此，盡管汽車內(nèi)燃機燃燒甲醇確實會排放二氧化碳和一些水蒸氣，但其首先也是從鋼廠捕集到的二氧化碳。也就是說，這種方法其實是先回收二氧化碳，對它們進行有效利用后才排放出去。這種循環(huán)與旨在將二氧化碳永久埋在地下的“碳捕集與封存”相對，被稱為“碳捕集與利用”。

卷土重來的甲醇汽車

甲醇汽車的理念聽起來似乎有點耳熟，可能是因為這并不是新鮮事兒了。20世紀(jì)80年代，美國加州政府大力改進這種甲醇燃料汽車，作為控制本州空氣污染以及擺脫對國外石油依賴的方法。福特汽車公司率先開發(fā)了一款混合燃料汽車，既能燃燒汽油又能燃燒甲醇等替代燃料。加州的甲醇汽車最終達到1.5萬輛。但隨著油價下降，加之美國玉米種植戶大力宣傳毒性較小的乙醇，甲醇汽車最終退出了市場。

目前，歐盟、印度和以色列都在進行甲醇應(yīng)用于運輸業(yè)的投資。在中國，甲醇占到運輸燃料的8%。市場研究公司預(yù)測，對甲醇的需求將以每年7%的速度增長。甲醇可在內(nèi)燃機中燃燒，可存儲、可運輸，并能用裝載汽油和柴油的基礎(chǔ)裝置進行分銷保存，這就是甲醇的優(yōu)勢。

中國大部分的甲醇是利用煤或煤電生產(chǎn)的，而中國吉利集團則呼吁建立一種“液體陽光經(jīng)濟”，即使用太陽能生產(chǎn)這種燃料。2018年4月，中國一家汽車公司與德國汽車和丹麥燃料電池公司合作，在北京車展上發(fā)布了一款運動型甲醇燃料電池汽車。為消費者們打開了廣闊的視野，讓他們看到了全球日消耗量達9700萬桶石油之外的選擇。

替代傳統(tǒng)石油

要避免最惡劣的氣候變化效應(yīng)，到本世紀(jì)中葉，電網(wǎng)和其他行業(yè)需要實現(xiàn)深度脫碳。碳捕集與利用可能比碳捕集與封存更有吸引力，因為前者可能還能贏利，不過它也延長了將溫室氣體排放降至能避免出現(xiàn)危險的水平所需時間。任何緩解氣候變化的計劃都應(yīng)包含將二氧化碳變廢為寶的方案。

當(dāng)前全球仍主要使用化石燃料，汽車行業(yè)在電力驅(qū)動方面已投入了數(shù)百億美元，他們不需要也不想要其他產(chǎn)品。如果缺乏強勢的獎懲機制，人們還會繼續(xù)使用化石燃料。甲醇為我們當(dāng)前的高碳過渡至未來的低碳搭建了一道橋梁，未來電力將由可再生能源或核能驅(qū)動，汽車將全部采用電力驅(qū)動。同樣，甲醇也能起到作用。舉例來講，既然電網(wǎng)無法利用多余的風(fēng)能和太陽能，何不把它們用于生產(chǎn)甲醇呢？甲醇汽油（添加了甲醇的汽油，得到了國際認可，甲醇汽車是主要使用甲醇為燃料的汽車）具有環(huán)保、成本低、節(jié)省資源等優(yōu)點，所以一直被國際公認為新型節(jié)能燃料。在動力性方面，甲醇辛烷值高，抗爆性好，自身含氧，燃燒熱效率高。在排放方面，甲醇是含氧化合物，具有燃燒完全等特性，因此，可有效降低一氧化碳和碳氫化合物的排放，減少有害氣體的排放。甲醇為我們指明了一條嶄新的道路，存儲能源將不再以千瓦時或兆瓦時為單位，而是干兆瓦時，這可能會改變游戲規(guī)則。

正確看待甲醇燃料汽車的方式是視其為傳統(tǒng)石油或柴油動力汽車的替代品，畢竟大多數(shù)消費者還未準(zhǔn)備好完全轉(zhuǎn)換至純電動汽車。在冰島，政府采取激勵政策支持電動汽車發(fā)展，最近純電動汽車和插電式混合動力汽車的銷量大增。然而，冰島寒冷的氣候縮短了電動汽車本就有限的續(xù)航里程。因此混合動力車車主仍要定時給油箱加油。當(dāng)然，盡管甲醇燃料在很多方面與石油類似，但二者并不完全相同。對啟動裝置來說，甲醇的內(nèi)能僅相當(dāng)于石油的一半，因此一輛甲醛汽車補充燃料的次數(shù)要比常規(guī)汽油車多。