“甲醇经济”的概念由诺贝尔化学奖得主乔治A.奥拉于2006年在其出版的《跨越油气时代.甲醇经济》一书中首次提出,并进行了详细论述。其重要背景和理论依据是:随着油气资源的减少,尤其石油峰值的到来,全球将面临严重的能源危机。而在应对能源危机过程中,虽然各国都投入了大量财力物力研发生物燃料、核能、风能、太阳能、水能、潮汐能、氢能等可替代能源,但由于总体规模偏小,中短期无法成为主流能源以完全替代油气等化石能源。经多方比较和论证,甲醇以其优异的化学物理性能和广泛的用途,最终被确认为“油气最佳替代品”,并沿用“石油经济”的概念抛出了“甲醇经济”理论。
客观地说,随着全球甲醇产能、产量、消费量的大幅增长,尤其甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、甲醇汽油等技术的开发成功并实现工业化应用,大幅拓宽了甲醇新的应用领域。由于甲醇理论上既可替代石油用作汽车燃料,又可替代石油生产烯烃和芳烃产品,还可作为化工原料生产醋酸、甲醛、甲醇蛋白等其他化学品。加之生产甲醇的原料除石油、天然气、煤炭等传统化石能源外,包括中国、日本、英国、美国等国家还先后开发了H2+CO2生产甲醇实验室技术,一旦该技术通过中试验证并得到工业化应用,不仅能为人类提供大量清洁能源,还将解决日益加剧的二氧化碳排放问题,促进甲醇工业绿色可持续发展。基于以上考虑,“甲醇经济”不仅被众多学者追捧,也得到了一些国家政府部门的关注。在近两年的多个国际能源论坛上,甚至有专家断言:甲醇经济时代已经到来。
但笔者以为:专家的观点过于乐观,甲醇经济时代离我们其实还比较遥远。
首先,全球甲醇规模偏小。2013年,全球甲醇总产能约1.04亿吨,产量和消费量只有约7500万吨,即便全部当作能源(主要指燃料),但与煤炭、石油或天然气相比,依然微不足道。在这种情况下,断言甲醇经济时代已经到来显然言过其实。
其次,全球尚未建成快速高效的甲醇储运网络。人类经历的煤炭经济时代、石油经济时代,以及目前的石油天然气经济时代均有如下特点:一是这类能源占到能源总需求量至少20%以上,二是形成了庞大而固定的消费群体,三是建立了快捷高效完善的储运体系。但即便是甲醇产能与消费量最多、储运水平国际领先的中国,目前也未建成完整高效的甲醇储运网络,这无疑会严重迟滞甲醇消费量的增加和甲醇经济时代的到来。
再次,甲醇产品全生命周期的能源转化效率、能耗、环境与排放问题,将制约其规模的扩大,并可能成为制约甲醇经济时代到来的硬伤。“甲醇经济”之所以被业内及有关政府部门接受,主要因为可以用储量巨大的煤炭作原料生产甲醇,然后用甲醇替代石油或天然气,以解决油气资源日益减少带来的能源危机。
但储量相对丰富的煤炭,也属一次性化石能源,可供人类使用的年限不过区区200载。况且,以煤为原料生产甲醇,每生产1吨甲醇,就要消耗2.3吨以上原煤(燃料煤+原料煤)、12立方米以上水,同时排放2.5吨二氧化碳。如果所得甲醇用作燃料,全生命周期二氧化碳排放量将高达3.9吨/吨,能源效率不足14%,远低于煤发电、汽油车或天然气汽车的能源利用效率。也就是说,甲醇燃料的综合效益并不显著。
至于被业界热炒的H2+CO2生产甲醇技术,目前还处在实验室开发阶段,并未实现工业化验证。即便将来获得了工业化应用验证,由于要增加二氧化碳捕集净化费用和制氢费用,成本也将十分高昂。且存在氢气来源困难或制氢过程消耗大量煤、气、水、电等问题,能否经济合理地获取氢气,是H2+CO2生产甲醇技术能否工业化应用的关键。退一万步讲,如果真的能够方便廉价地获得清洁能源氢气,人类何不直接使用氢能源,而要多此一举地再用氢气生产甲醇呢?
最后,甲醇经济将面临页岩气革命、石油新增可采储量增加以及可燃冰规模开发带来的巨大挑战。
一方面,美国页岩气商业化开发成功的示范作用,刺激全球拥有丰富页岩气资源的国家和地区,加大了对页岩气勘探开发的力度,并已经取得可喜成就。未来5~10年,全球页岩气产量有望实现井喷式增长,天然气供应紧张状况将明显缓解。根据美国能源部评估,全球页岩气资源储量是常规天然气资源量的2倍,开发前景广阔。
另一方面,随着石油勘探开发技术的提升,石油峰值论正受到理论上的质疑和现实挑战,全球石油资源量远没有石油峰值论者预想的悲观。国际权威机构最新的调研显示:全球石油可供人类使用至少80年,比此前的预测年限增加了近1倍。
另外,目前日本、中国、美国、印度均掌握了可燃冰深井钻探取样技术,日本还实现了为期一周时间的连续抽采。最新的评估表明:全球可燃冰储量,超过目前化石类能源储量总和的2倍,可供人类使用1000年以上。如果关键技术获得突破,安全与环境问题得到控制和解决,可燃冰得以商业化规模化开发,能源短缺问题将彻底解决。
届时,全生命周期能耗、水耗、二氧化碳排放量较高,能源利用与转化效率低下的甲醇,其成本优势将不复存在,应用领域也将被大幅压缩(甲醇制烯烃、芳烃可能被天然气凝析液水蒸汽裂解法取代、甲醇燃料可能被更加清洁环保且价格低廉的可燃冰取代)。
如此看来,貌似扑面而来的甲醇经济时代,其实离我们相距甚远。甚至可能与我们失之交臂,仅存在于奥拉先生的《跨越油气时代.甲醇经济》和一些专家学者的演讲稿中。