无论是从媒体的报道还是政府的报告中,我们都可以看出
二氧化碳是一种对环境有害的气体,是
全球气候变暖的元凶。在气候专家不断的警告以及
全球变暖趋势的威胁下,政府部门正致力于严格控制排放到大气中的CO2量,但是这个控制是要付出很大的经济代价的。
似乎人们已经忘记,正是CO2让地球上生命的最初出现成为可能。CO2是
光合作用的起始原料,简单来说,就是植物利用阳光和水将二氧化碳合成为
纤维素和淀粉,同时将氧气释放到大气中
CO2合成甲醇
由CO2生产甲醇的简洁流程如图4所示。如上所述,该工艺被开发已有数十年,且年产量有200万t/a。但是目前所使用的甲醇多是由合成气制备而来的。正如Olah所说,甲醇是多种化工产品的原料。
所有合成尿素或是甲醇的工厂都可以使用到该工艺。比如,
壳牌公司就正有这么一套设施在运行中。在这套装置中,仅仅烟气需要净化,因为该蒸汽要被用来合成尿素。
在1991年提到的工艺中,需要在一个大型焚化炉的下游连接一个
电解水的工厂才能来生产甲醇。电解水工厂的产物是氧气和氢气,其中氧气进入焚化炉参与燃烧,氢气则用来合成甲醇。
这样,焚化过程就是在纯氧的环境中进行的。该过程又称为富氧燃烧,它具有不少优点。由于没有氮气,所以不需要进行预热。这样的焚化炉的温度要比普通焚化炉的高很多,烟气中的有毒物质如二恶英都能被焚烧掉,在提高效率的同时,还能够确保最后出来的烟气中只含水蒸汽和二氧化碳。这两种气体在100℃下水蒸汽凝结下来后可以轻松地分离开来,得到100%纯CO2。而那些针对电解水浪费能源的批评也可以收声了,因为这里对电解水得到了双重的应用。如图4所示,生产每公斤的甲醇需要的电解水的能量小于10kWh,换种说法,就是每公斤甲醇的价格溢价约为0.5欧元(要视具体电价确定)。由于二氧化碳可以免费获得,节约了一大笔成本,所以能量方面的开销不再是值得争论的问题。
由于含有四个
氢原子,甲醇同时也是很好的难处理的氢的储存体,所以很多时候甲醇是比氢气更好的能量来源。
预计未来将会有一个小型燃料电池的广阔市场,这样就可以使用甲醇来为一些小型设备,例如手提电脑之类的提供电能。如果此类电池能在消费领域流行开来,那甲醇的市场需求量将会大大提高。类似的还有戴姆勒公司关于用甲醇燃料电池作为电动车动力的构思。这个构思实现的前提是可以应用到所有的汽油分销网络。这是两个新的应用的例子。
尽管利用CO2生产甲醇的工艺已经为人们所知达数十年,使用烟气中的CO2作为化工前驱体的想法因为经济上的原因却从未被慎重考虑过。但随着近年油气价格的直线攀升以及未来为取得CO2排放许可证书而需要付出的成本,形势发生了很大转变。现在是一个重新审视的合理时机。
所有的聚合物材料都可以由甲醇制备而来(图5)。现在从CO2经由甲醇制备的
高聚物比传统经裂解
石脑油制备的成本要来的稍高些。