12-06-2023
Экономика метанола это гипотетическая энергетическая экономика будущего, при которой Oil and Gas: The Methanol Economy", в которой обсудил шансы и возможности экономики метанола. В книге он предоставляет аргументы против водородной модели и обозначает возможность синтеза метанола из углекислого газа (CO2) или метана.
Содержание |
Метано́л (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) — CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость.
С воздухом образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 11 °C). Метанол это сильный нервно сосудистый яд который способен длительное время удерживаться в организме человека.
До 1960-х годов метанол синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при температуре 300—400 °C и давлении 25—40 МПа (= 250—400 Бар = 254,9—407,9 кгс/см²). Впоследствии распространение получил синтез метанола на медьсодержащих катализаторах (медьцинкалюмохромовом, медь-цинкалюминиевом или др.) при 200—300 °C и давлении 4—15 МПа (= 40—150 Бар = 40,79—153 кгс/см²).
До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). В настоящее время этот способ имеет второстепенное значение.
Также известны схемы использования с этой целью отходов нефтепереработки, коксующихся углей.
Сегодня метанол в основном синтезируется из природного газа. В идеале в этом процессе может использоваться углекислый газ из атмосферы и возобновляемая энергия. Таким образом производство метанола будет частью нейтрального круговорота. В перспективе окончания запасов ископаемых энергоносителей этот путь является единственным для получения углекислого газа. Она предлагает абсорбцию углекислого газа из атмосферы с помощью подходящих носителей, из которых можно затем получить этот газ в концентрированной форме. Гидроксид калия и карбонат кальция предлагаются как возможные, но не идеальные вещества (по причине накладного извлечения из них углекислого газа). По всей видимости для этого должны быть разработаны улучшенные материалы. Из за малой концентрации углекислого газа в атмосфере, этот способ сегодня самый дорогой.
Как альтернатива могут использоваться выхлопные газы, выделяемые тепловыми электростанциями (15 % концентрация CO2). Этот способ может применяться до тех пор, пока ископаемые энергоносители будут использоваться в тепловых электростанциях.
Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.[1]
В начале 1980-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.
Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоёмах, создаваемых на морском побережье.
Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.
Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются следующие:
С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.
Метанол может использоваться как в классических двигателях внутреннего сгорания, так и в специальных топливных элементах для получения электричества. Таким образом может быть обеспечен плавный переход к экологическому использованию энергии.
| Предлагается использовать метанол как (i) удобный хранителъ энергии, (ii) легко транспортируемое и используемое топливо, включая применение в топливных элементах, и (iii) как заменитель синтетическим углеводородам и их продуктам, включая полимеры и простые белки (Могут быть использованы в пищу животным и/или человеку). Источником углекислого газа в итоге будет воздух, который принадлежит всем и каждому, в то время как необходимая энергия будет поступать из альтернативных источников, включая ядерную энергию. George A. Olah Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy, S. 170 |
Процесс преобразования газообразного водорода в метанол может иметь нейтральное воздействие на парниковый эффект. Хранение, транспортировка и распределение метанола, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре, не нуждаются в создании абсолютно новой инфраструктуры и позволяют использовать имеющуюся для ископаемых энергоносителей. Этот факт выгодно отличает метанол от водорода, который нуждается в сосудах с высоким давлением, охладительных устройствах, контрольных системах. Большие расстояния между производителем энергии и потребителем могут быть преодолены с большей эффективностью, чем при транспортировке энергии в виде электричества. Например солнечная энергия Сахары, или тепловая энергия из недр земли в Исландии.
При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50 % меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15 %. Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 10.1:1.
Недостатки:
Преимущества метанола перед водородной:
Преимущества перед этанолом
Экономика метанола.
