“理解双碳目标，切入点是气候履约，核心是产业竞争，关键是科技的比拼。”在近日举办的甲醇能源制备工程化技术交流会上，中国科学院上海高等研究院研究员王慧指出，“目前全球都在寻求低碳化、去碳化和零碳化的途径，即减少对碳资源的依赖并提高碳转化的能效、碳效和经济性。未来我国能源结构中仍有一定的化石能源使用量，若要实现净零排放，发展碳循环是唯一技术选择。”

　　王慧所指的碳循环，即二氧化碳的规模化、资源化利用技术——二氧化碳加氢制绿色甲醇。由于不仅能够消纳大量二氧化碳，还能够解决氢的储运问题，当前绿色甲醇制备技术正受市场热捧。

　　■■实现二氧化碳资源化利用

　　甲醇作为重要的工业原料和能源载体，在传统化学领域和能源领域均有重要应用。在传统化学领域，油漆、溶剂、合成纤维等都是甲醇的终端产品；在能源领域，甲醇是清洁的燃烧燃料，与传统化石燃料相比，可实现二氧化碳减排59%，且在规模效应下经济性与燃油车相当。

　　“为了解决我国能源安全问题，减少对石油的依赖，过去很长一段时间内，国内都在发展煤化工，比如煤制油、煤制甲醇。但随着‘双碳’目标的提出，煤制甲醇的发展受到限制，因为这个过程中会排放大量二氧化碳，合成1吨甲醇大约需要排放3吨左右的二氧化碳，这就是为什么现在一定要走绿色甲醇路线。”中国科学院大连化学物理研究所研究员王集杰表示。

　　所谓绿色甲醇，是指在生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。与传统煤制甲醇生产工艺不同，二氧化碳加氢气可在催化条件下合成甲醇，实现了二氧化碳资源化利用。数据显示，每生产5吨甲醇可消耗7.5吨二氧化碳。

　　“绿色甲醇是代替燃油的碳中性基石能源。”王慧表示，“它以二氧化碳和绿氢或副产氢为原料，制备过程负碳排放，燃烧后排放水和二氧化碳，净排放为零。”

　　除此之外，甲醇可在常温常压条件下运输储存，可在现有燃油运输、加油站体系的基础上快速改进，升级成本低。甲醇燃料在车用、船用、大功率甲醇发电机、甲醇燃料电池发电等领域已有较为成熟的应用案例。

　　“根据国内目前甲醇消耗情况测算，全国每年至少有2000万吨的绿色甲醇需求量，这相当于每年可直接消纳二氧化碳3000万吨，间接消纳二氧化碳 1亿吨，相当于增加森林种植面积2万平方公里。”麦芬隆（上海）环境工程技术有限公司副总经理赵勇表示。

　　■■解决氢能储运难题

　　实现二氧化碳的资源化利用、从碳的正排放到负碳排放外，绿色甲醇还是很好的二次能源储运载体，作为良好的长周期大规模储氢载体拥有众多优点。

　　“未来的能源利用形式一定是聚焦到可再生能源上的，但目前可再生能源的代表风电和光伏，最主要的利用方式是发电。随着未来电力系统比例上升到65%—70%，上游的电力系统要带动下游用能端的电气化，剩下的30%—35%就要走氢能路线，但氢能体积能量存储密度比较低，需要一些新载体，甲醇正是很好的载体。”王集杰指出。

　　目前，氢能是各大公司发力新能源的重要方向，但氢气的储运一直是瓶颈。比如，液态储氢方式，它需要在高压超低温条件下储存，长期存储能耗高，且储氢密度只有6%wt，液化1kg氢需要消耗6度电，能量损失约40%。高压储氢方式存在同样的问题，这种方式长期存储有损耗，储氢密度仅1.5%wt，压缩会损耗约20%的能量，且存在高压爆炸风险。

　　甲醇作为氢的载体，可以长期储存，储氢密度13%wt，安全等级等同汽油，且可以直接作为燃料、原料，转化过程的能量损失约15%。

　　“甲醇可以说是打通可再生能源到终端绿色能源动力的桥梁。”王慧说。

　　■■商业化应用加速

　　据了解，目前常用的二氧化碳加氢制绿色甲醇工艺路径中，二氧化碳主要来源于地热伴生气、油田伴生气、火电厂排放气、高炉尾气、石灰窑烟气等的碳捕集，氢气来源主要包括电解水制氢、高炉气副产氢、焦炉气副产氢以及化工副产氢。

　　王慧指出，当氢气成本低于8元/公斤，碳捕集成本低于100元/吨时，绿色甲醇成本约2154元/吨，具备经济性。若加上碳税成本，绿色甲醇的价格优势更大。

　　“这是可以实现的，对于一些高浓度二氧化碳，比如油田伴生二氧化碳，捕集成本非常低；一些弃电制绿氢的平均电价已低于每千瓦时0.15元，制氢成本可低于每公斤8元；另外，副产氢可直接分离利用，远低于电解水制氢成本，综合氢气低于每公斤8元。”王慧表示。

　　可喜的是，二氧化碳加氢制绿色甲醇技术目前已有多个应用项目落地、投产。

　　今年2月，河南省顺成集团、吉利科技集团等共同出资建设的11万吨/年绿色甲醇、联产7万吨/年LNG项目正式投产，这是我国投产的首套、全球规模最大的二氧化碳加氢制绿色甲醇项目。项目总投资6.5亿元，采用工业尾气捕集的二氧化碳和焦炉气副产氢制取绿色甲醇，同时联产LNG，具有较好的经济性。

　　在连云港，盛虹集团旗下的斯尔邦石化10万吨/年二氧化碳制甲醇项目已于2021年10月启动开工仪式，预计2023年第三季度投料试车。该项目将工业尾气中的二氧化碳进行回收，氢气来源于化工副产氢，预计可消纳吸收二氧化碳15万吨/年。值得注意的是，该项目还将产业链向下游延伸，形成了“二氧化碳捕集利用—绿色甲醇—新能源材料”产业链，最终可生产出光伏级EVA树脂，用于光伏发电。