Экономика метанола

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 — 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 получил распространение 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, при котором можно будет производить 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 (этаноламины). 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.

Автомобиль Mercedes Benz Necar-3 с силовой установкой на Прямом метанольном топливном элементе. 2006 год.

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.

При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоёмкость (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 %. Метанол имеет более высокое октановое число и степень сжатия в двигателе, чем бензин.[2]

Преимущества метанола перед водородной:

• более энергоёмкий энергоноситель чем водород (в сравнении по объёму и весу), особенно если принимать во внимание, что для хранения водорода необходимы сосуды, выдерживающие высокое давление.
• инфраструктура для водорода может оказаться весьма дорогой, в то время как для метанола достаточно имеющейся бензиновой инфраструктуры.
• метанол можно смешивать с бензином
• использовать метанол удобнее водорода (которому необходимы специальные сосуды)
• метанол можно использовать в химической индустрии как базовый материал

Преимущества перед этанолом

• метанол можно создать из любого органического материала с помощью синтеза Фишера-Тропша.

• высокие энергетические затраты производство водорода и синтез метанола
• производство само по себе не является экологически абсолютно чистым
• на данный момент производство синтез-газа зависит от ископаемых энергоносителей (несмотря на то, что в теории возможно использование любых источников энергии)
• энергетическая плотность (по объёму или весу) в два раза меньше бензиновой
• метанол травит алюминий. Проблемным является использование алюминиевых карбюраторов и инжекторных систем подачи топлива в ДВС.
• гидрофильность. Метанол втягивает воду, что служит засорением систем подачи топлива в виде ядовитых желеобразных отложений.
• метанол, как и спирт, повышает пропускную способность пластмассовых испарений для некоторых пластмасс (например плотного полиэтилена). Эта особенность метанола повышает риск увеличения эмиссии летучих органических веществ, что может привести к повышению концентрации озона и возможно усилению солнечной радиации.
• уменьшенная летучесть при холодной погоде: Моторы, работающие на метаноле, могут иметь проблемы с запуском и отличаются повышенным расходом топлива до достижения рабочей температуры.
• метанол очень ядовит, он значительно токсичнее бензина. Принятие внутрь организма даже малой дозы (10 мл) приводит к летальному исходу. С другой стороны, в отличие от бензина, метанол не содержит канцерогенных веществ (способствующих развитию раковых опухолей).
• метанол — легковоспламеняющаяся жидкость. В отличие от водорода и других газов метанол не улетучивается, если система хранения даёт течь
• метанол может сравнительно быстро попасть в источники питьевой воды и отравить её. Этот сценарий исследован пока недостаточно, но существует опыт утечки метил-трет-бутилового эфира и загрязнения воды.

• Биоэтанол
• Водородная энергетика

• Новое в жизни, науке и технике. Издательство Знание. Москва, 1964.
• Плановое хозяйство. Москва, 1984.

• A discussion of the Methanol Economy with George Olah Recording of a program broadcast on NPR.
• Methanol statt Wasserstoff, Interview mit George Olah,Technology Review
• M. Specht und A. Band, «Der Methanolkreislauf» , Themen 98/99 «Nachhaltigkeit der Energie», Forschungsverbund Sonnenenergie, S. 59, Köln, 1999
• Methanolwirtschaft auf energieinfo.de
• Die Mär vom Wasserstoff, Die Zeit 42/2004
• глава о книге «Вне нефти и газа» (недоступная ссылка) Angew. Chem. 2005, 117 (18), страница 2692
• Buchbesprechung:Beyond Oil and Gas Jürgen O. Metzger, Universität Oldenburg
• L. Bromberg and W.K. Cheng (2010) Methanol as an alternative transportation fuel in the US: Options for sustainable and/or energy-secure transportation