Економіка метанолу — Вікіпедія

Економіка метанолу - гіпотетична енергетична економіка майбутнього, при якій викопне паливо буде замінено метанолом. Ця економіка є альтернативою існуючих моделей водню і етанолу ( Біопаливо ). У 2005 році лауреат Нобелівської премії Джордж Ола (George Andrew Olah) опублікував свою книгу Oil and Gas: The Methanol Economy ", в якій обговорив шанси і можливості економіки метанолу . У книзі він надає аргументи проти водневої моделі і позначає можливість синтезу метанолу з вуглекислого газу (CO ₂ ) або метану .

Метанол, його властивості[ред. | ред. код]

Метанол (метиловий спирт, деревний спирт, карбінол, метілгідрат, гідроксид метилу) - CH ₃ OH, найпростіший одноатомний спирт, безбарвна отруйна речовина.

З повітрям утворює вибухонебезпечні суміші (температура спалаху 11 ° C). Метанол - нервово-судинна отрута, яка здатна тривалий час утримуватися в організмі людини.

Виробництво метанолу[ред. | ред. код]

До 1960-х років метанол синтезували тільки на цинкохромовому каталізаторі при температурі 300-400 ° C і тиску 25-40 МПа (= 250-400 Бар = 254,9-407,9 кгс / см²). Згодом поширення набув синтез метанолу на мідьовмістких каталізаторах (мідьоцинкалюмохромовому, мідь-цінкалюмінієвому або ін.) При 200-300 ° C і тиску 4-15 МПа (= 40-150 Бар = 40,79-153 кгс / см²).

До промислового освоєння каталітичного способу отримання метанол отримували при сухій перегонці дерева (звідси його назва «деревний спирт»). В даний час цей спосіб має другорядне значення.

Також відомі схеми використання з цією метою відходів нафтопереробки, вугілля, що коксується.

Сьогодні метанол в основному синтезується з природного газу . В ідеалі в цьому процесі може використовуватися вуглекислий газ з атмосфери і відновлювана енергія . Таким чином виробництво метанолу буде частиною нейтрального кругообігу. У перспективі закінчення запасів викопних енергоносіїв цей шлях є єдиним для отримання вуглекислого газу ^{[ джерело не вказано 3847 днів ]}. Він пропонує абсорбцію вуглекислого газу з атмосфери за допомогою відповідних носіїв, з яких можна потім отримати цей газ в концентрованій формі. Гідроксид калію і карбонат кальцію пропонуються як можливі, але не ідеальні речовини (через накладного вилучення з них вуглекислого газу). По всій видимості для цього повинні бути розроблені поліпшені матеріали (етаноламіни). Через малу кількість концентрації вуглекислого газу в атмосфері, цей спосіб сьогодні найдорожчий.

Як альтернатива можуть використовуватися вихлопні гази, що виділяються тепловими електростанціями (15% концентрація CO ₂). Цей спосіб може застосовуватися до тих пір, поки викопні енергоносії будуть використовуватися в теплових електростанціях .

Біометанол[ред. | ред. код]

Промислове культивування та біотехнологічна конверсія морського фітопланктону розглядається як одне з найбільш перспективних напрямків в області отримання біопалива^[1].

На початку 1980-х низкою європейських країн спільно розроблявся проєкт, орієнтований на створення промислових систем з використанням прибережних пустельних районів. Здійсненню цього проєкту завадило загальносвітове зниження цін на нафту.

Первинне виробництво біомаси здійснюється шляхом культивування фітопланктону в штучних водоймах, створюваних на морському узбережжі.

Вторинні процеси представляють собою метанове бродіння біомаси і подальше гідроксилювання метану з отриманням метанолу.

Основними аргументами на користь використання мікроскопічних водоростей є наступні:

• висока продуктивність фітопланктону (до 100 т / га в рік);
• у виробництві не використовуються ні родючі ґрунти, ні прісна вода;
• процес не конкурує з сільськогосподарським виробництвом;
• енерговіддача процесу досягає 14 на стадії отримання метану і 7 на стадії отримання метанолу;

З точки зору отримання енергії дана біосистема має істотні економічні переваги в порівнянні з іншими способами перетворення сонячної енергії.

Застосування[ред. | ред. код]

Метанол може використовуватися як в класичних двигунах внутрішнього згоряння, так і в спеціальних паливних елементах для отримання електрики. Таким чином може бути забезпечений плавний перехід до екологічного використання енергії.

Метанол як паливо[ред. | ред. код]

При застосуванні метанолу в якості палива слід зазначити, що об'ємна і масова енергоємність (теплота згоряння) метанолу на 40-50% менше, ніж бензину, однак при цьому теплова спиртоповітряних і бензинових топливоповітряних сумішей при їх згоранні в двигуні різниться незначно з тієї причини, що високе значення теплоти випаровування метанолу сприяє поліпшенню наповнення циліндрів двигуна і зниження його теплонапруги, що призводить до підвищення повноти згоряння спиртоповітряної суміші. В результаті цього зростання потужності двигуна підвищується на 10-15%. Двигуни гоночних автомобілів працюють на метанолі з більш високим октановим числом ніж бензин мають ступінь стиснення, що перевищує 15:1 24^{[джерело?]} в той час як в звичайному карбюраторному ДВС ступінь стиснення для неетилового бензину як правило не перевищує 10.1:1.

Теоретичні переваги[ред. | ред. код]

Переваги метанолу перед водневої:

• більш енергоємний енергоносій ніж водень (в порівнянні з обсягом і вагою), особливо якщо брати до уваги, що для зберігання водню необхідні судини, що витримують високий тиск.
• інфраструктура для водню може виявитися досить дорогою, в той час як для метанолу досить наявної бензинової інфраструктури.
• метанол можна змішувати з бензином
• використовувати метанол зручніше водню (якому необхідні спеціальні посудини)
• метанол можна використовувати в хімічній індустрії як базовий матеріал

Переваги перед етанолом

• метанол можна створити з будь-якого органічного матеріалу за допомогою синтезу Фішера-Тропша.

Теоретичні недоліки[ред. | ред. код]

• високі енергетичні витрати виробництво водню і синтез метанолу
• виробництво саме по собі не є екологічно абсолютно чистим
• на даний момент виробництво синтез-газу залежить від викопних енергоносіїв (незважаючи на те, що в теорії можливе використання будь-яких джерел енергії)
• енергетична щільність (за обсягом або вазі) в два рази менше бензинової
• метанол труїть алюміній. Проблемним є використання алюмінієвих карбюраторів і інжекторних систем подачі палива в ДВС.
• гідрофільність. Метанол втягує воду, що служить засміченням систем подачі палива в вигляді желеподібних, отруйних відкладень.
• метанол, як і спирт, підвищує пропускну здатність пластмасових випарів для деяких пластмас (наприклад щільного поліетилену ). Ця особливість метанолу підвищує ризик збільшення емісії летких органічних речовин, що може призвести до підвищення концентрації озону і можливо посилення сонячної радіації .
• зменшена летючість при холодній погоді: Мотори, що працюють на метанолі, можуть мати проблеми з запуском і відрізняються підвищеною витратою палива до досягнення робочої температури.
• метанол дуже отруйний! Набагато більше, ніж бензин. Вживання всередину організму вже малої дози (10мл) призводить до летального результату. З іншого боку, на відміну від бензину, метанол не містить канцерогенних речовин (сприяють розвитку ракових пухлин).
• метанол - легкозаймиста рідина. На відміну від водню та інших газів метанол НЕ випаровується, якщо система зберігання дає текти
• метанол може порівняно швидко потрапити в джерела питної води і отруїти її. Цей сценарій досліджений поки недостатньо, але існує досвід витоку метил-трет-бутилового ефіру і забруднення води.

Джерела[ред. | ред. код]

Див. також[ред. | ред. код]

• Біоетанол
• Воднева енергетика

Література[ред. | ред. код]

• Нове в житті, науці і техніці. Видавництво Знання. Москва, 1964.
• Планове господарство. Москва, 1984.

Посилання[ред. | ред. код]

• A discussion of the Methanol Economy with George Olah [Архівовано 29 липня 2014 у Wayback Machine.] Recording of a program broadcast on NPR .
• Methanol statt Wasserstoff [Архівовано 19 січня 2008 у Wayback Machine.], 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 [Архівовано 31 березня 2016 у Wayback Machine.]
• Die Mär vom Wasserstoff [Архівовано 20 січня 2020 у Wayback Machine.], Die Zeit 42/2004
• глава про книгу «Поза нафти і газу» ^{[недоступне посилання з Июль 2019]} Angew. Chem. 2005, 117 (18), сторінка 2692
• Buchbesprechung: Beyond Oil and Gas Jürgen O. Metzger, Universität Oldenburg
• L. Bromberg and WK Cheng (2010) Methanol as an alternative transportation fuel in the US : Options for sustainable and / or energy-secure transportation

п о р Перспективні технології Галузі Енергія Виробництво Біопаливо Біочар (вугілля) Вихровий двигун[en] Воднева енергетика Вуглецевонейтральне паливо Домашній паливний елемент Геліоконцентратор Зелені нанотехнології Летюча вітрова турбіна Метанолова економіка Наноантена Орбітальна енергетична система Реактор на розплавах солей Сонячна енергетика Термоядерна енергія Фотогальванічне дорожнє покриття Штучний фотосинтез Зберігання Вуглецевонейтральне паливо Зелені нанотехнології Дослідження в галузі літій-іонних акумуляторів[en] Накопичення енергії в мережі Іоністор Кремнієво-повітряні акумулятори Літій-залізо-фосфатний акумулятор Літій-повітряний акумулятор Нанодротинний акумулятор Пневматичний акумулятор Надпровідниковий магнітний акумулятор Рідкосольовий акумулятор Супермаховик Зберігання теплової енергії Інше Бездротова передача електрики Розумна енергосистема Альтернативне автомобільне паливо Акумуляторний електромобіль Гібридний електромобіль Категорія Перелік