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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過這里,前往觀賞奇麗的室外溫泉——藍湖,熱氣騰騰的藍色溫泉水直接從附近的史瓦特森吉(Svartsengi)地熱發電廠流淌出來。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。
碰巧,這家工廠也利用史瓦特森吉公司的能源,不過依靠的不是其富含二氧化硅的水,而是二氧化碳。工廠的業務具備顯著減少運輸行業碳排放的潛力。工廠隸屬冰島碳循環國際公司(CRI),該公司的工程師已開發出利用可再生能源從二氧化碳廢氣以及電解水中生產甲醇燃料的新方法。CRI斷言,用這種方式生產的甲醇將對氣候變化帶來真正的影響。
工廠以已故諾貝爾獎獲得者、化學家喬治?A?奧拉的名字命名,在過去的10年中,CRI的工程師們不斷改進、審核該工廠的工序。一根管線每年可從史瓦特
森吉輸送約5500噸二氧化碳,該公司還提供電力將水分解成氫和氧。氫和二氧化碳結合后,形成含水甲醇,然后蒸餾成純甲醇。工廠于2012年開業,目前年生產量為4000噸(或500萬升)。一些被CRI稱為Vulcanol的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。吉利創始人、億萬富翁李書福已開始在中國推廣甲醇汽車。吉利在山西省有一家年產10萬輛甲醇燃料車的工廠,并正在貴州省籌建另一家工廠。
當然,在理想的低碳世界里,道路上跑的不應該是甲醇汽車,而應該是由可再生能源充電的電動汽車。不過,我們離這一目標還很遠。如今,各國銷售的電動汽車占比都很小。即便是最樂觀的設想,道路上大部分是純電動汽車的目標也要到本世紀中葉以后才可能實現。
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,但其首先也的確從鋼廠捕集了二氧化碳。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。這種循環與旨在將二氧化碳永久埋在地下的碳捕集與封存(CCS)相對,被稱為“碳捕集與利用”(CCU)。
“很多人相信電動汽車會解決環境問題。”與奧拉保持長期合作關系的南加州大學化學教授G?K?蘇里亞?普拉卡什(G.K Surya Prakash)說,“但這種技術還未實現,電池也尚不滿足要求。并且很多第三世界國家連最基本的電力需求都滿足不了,因此電動汽車還有什么可討論的呢?”而甲醇目前是可行的,他說。簡單的酒精可在內燃機中燃燒,可存儲,可運輸,并能用裝載汽油和柴油的基礎裝置進行分銷保存。
“這就是甲醇的優勢。”普拉卡什說,“你不必從頭打造全新的基礎設施。”
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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80年代,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。
這一次的情況則不同,鮑爾?伍本(Paul Wuebben)說。他曾是推動加州甲醇實驗的領導人之一,現任CRI燃料應用高級主管。(伍本被同事們稱為“甲醇先生”,這個稱呼讓伍本有些尷尬,卻又備感自豪。)“甲醇這次強勢回歸了。”他說。
歐盟、印度和以色列都在進行甲醇應用于運輸業的投資,伍本說道。并且在中國,甲醇占到運輸燃料的8%,市場研究公司IHS Markit預測,對甲醇的需求將以每年7%的速度增長。中國甲醇-石油混合燃料中甲醇的占比為5%(M5)到100%(M100)。中國大部分的甲醇是利用煤或煤電生產的,而吉利董事長李書福則呼吁建立一種“液體陽光經濟”,即使用太陽能生產這種燃料。4月份,中國汽車初創公司愛馳億維與德國汽車工程師羅蘭?貢佩爾特(Roland Gumpert)和丹麥燃料電池公司SerEnergy合作,在北京車展上發布了一款運動型甲醇燃料電池汽車。
冰島CRI公司也在追趕甲醇的潮流。公司總部(位于科帕沃于爾,在冰島首都雷克雅未克城外)的商業開發主管本尼迪克特?斯蒂芬森(Benedikt Stefánsson)說這是相當曲折的旅程。CRI由兩個冰島人和兩個美國人于2006年創立,同年奧拉、普拉卡什和埃蘭?吉奧佩特(Alain Goeppert)出版了《油氣之外:甲醇經濟》(Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy,威利出版社),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。2007年,CRI成立了一家小型實驗工廠。但2008—2009年的全球金融危機使冰島經濟嚴重受挫,投資資金枯竭。CRI向本地投資人和家庭成員募集了足夠資金,于2012年完成了奧拉工廠的建設。隨后,來自加拿大的甲醇生產商麥斯尼克斯(Methenex)和吉利集團的投資讓公司得以擴張工廠,并開始在冰島之外的地區開發項目。
斯蒂芬森說正確看待甲醇燃料汽車的方式是視其為傳統石油或柴油動力汽車的替代品,畢竟大多數消費者還未準備好完全轉換至純電動汽車。他說在冰島,政府采取激勵政策支持電動汽車發展,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航里程。因此混合動力車車主仍要定時給油箱加油。
當然,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,甲醇的內能僅相當于石油的一半,因此一輛M100汽車補充燃料的次數要比常規汽油車多1倍。“甲醇是一種不太常見的商品,所以要換算成汽油來衡量。”加州大學運輸研究所主任丹尼爾?斯伯林(Daniel Sperling)說,他對甲醇汽車能否跳出目前有限的利基市場表示高度懷疑。
“汽車行業在電力驅動方面已投入了數百億美元,”斯伯林說,“他們不需要也不想要其他產品。”
位于匹茲堡的卡內基?梅隆大學的工程與公共政策教授愛德華?S?魯賓(Edward S. Rubin)也懷疑甲醇的發展前景,不過是因為另一個原因。在最近的一篇論文中,他和幾名合作者檢測了CRI目前的工作——將二氧化碳轉換成燃料從而緩解氣候變化的相對程度。他們的結論是:“碳捕集與利用確實有潛力緩解部分二氧化碳排放(條件是有可持續供應的零碳排放電力),不過結合利用碳捕集與封存替代系統和零碳排放電力無疑是更有效的減排措施。”
“如果你的主要目標是解決氣候問題,甲醇并不是最佳的方式。”魯賓說。氣候模型建議,要避免最惡劣的氣候變化效應,到本世紀中葉,電網和其他行業需要實現深度脫碳,他說。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,他指出,不過它也延長了將溫室氣體排放降至能避免出現危險的水平所需的時間。“氣候變化減緩時間表意味著我們真的沒有時間再等了。”
斯蒂芬森同意這種緊迫感,但認為任何緩解氣候變化的計劃都應包含將二氧化碳變廢為寶的方案。“在任何方案中,我們都需要快速增加碳捕集方面的投資。”他說,“但碳捕集與封存對運輸中化石燃料的使用沒有任何影響,它永遠都會帶來支出成本,因此這種方法一直發展緩慢。”而且對于長途重型貨物運輸、航運或航空充電,短期內仍沒有可行技術,他補充道。
“當前全球仍主要使用化石燃料。”南加州大學的普拉卡什說。如果缺乏強勢的獎懲機制,人們還會繼續使用化石燃料。甲醇為我們當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動,汽車將全部采用電力驅動。同時,普拉卡什說,甲醇能起到作用。舉例來講,既然貝肯巖層浪費著天然氣,何不在此建一家甲醇廠生產燃料呢?既然電網無法利用多余的風能和太陽能,何不把它們用于生產甲醇呢?
“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,而是千兆瓦時。”普拉卡什說,“這可能會改變游戲規則。”
作者:Jean Kumagai
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