Metanolitalous on hypoteettinen tulevaisuuden energiatalous , jossa fossiiliset polttoaineet korvataan metanolilla . Tämä talous on vaihtoehto olemassa oleville vedyn ja etanolin malleille ( biopolttoaineet ). Nobel-palkinnon voittaja George Andrew Olah julkaisi vuonna 2005 kirjansa Oil and Gas: The Methanol Economy" , jossa hän käsitteli metanolin taloustieteen mahdollisuuksia ja mahdollisuuksia . Kirjassa hän esittää argumentteja vetymallia vastaan ja hahmottelee mahdollisuutta metanolin syntetisoiminen hiilidioksidista (CO 2 ) taimetaani .
Metanoli (metyylialkoholi, puualkoholi, karbinoli, metyylihydraatti, metyylihydroksidi) - CH 3 OH, yksinkertaisin yksiarvoinen alkoholi , väritön myrkyllinen neste.
Muodostaa räjähtäviä seoksia ilman kanssa ( leimahduspiste 11 °C). Metanoli on hermosolujen myrkky, joka voi pysyä ihmiskehossa pitkään.
1960-luvulle saakka metanolia syntetisoitiin vain sinkkikromikatalyytillä 300–400 °C:n lämpötilassa ja 25–40 MPa:n paineessa (= 250–400 bar = 254,9–407,9 kgf/cm²) . Metanolin synteesi kuparia sisältävillä katalyyteillä (kupari-sinkki-alumiini-kromi, kupari-sinkki-alumiini tai muut) lämpötilassa 200-300 °C ja paineessa 4-15 MPa (= 40-150 bar =) 40,79–153 kgf / cm²) yleistyi.
Ennen teollista kehitystä katalyyttinen menetelmä metanolin saamiseksi saatiin puun kuivatislauksella (siis sen nimi "puualkoholi"). Tällä hetkellä tämä menetelmä on toissijainen.
On myös tunnettuja järjestelmiä öljynjalostusjätteen, koksihiilen käytölle tähän tarkoitukseen.
Nykyään metanoli syntetisoidaan pääasiassa maakaasusta . Ihannetapauksessa tämä prosessi voisi käyttää ilmakehän hiilidioksidia ja uusiutuvaa energiaa . Näin ollen metanolin tuotanto tulee olemaan osa neutraalia kiertoa, jossa ilmakehästä voidaan absorboida hiilidioksidia sopivien kantajien avulla, josta tämä kaasu voidaan sitten saada tiivistetyssä muodossa. Kaliumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia ehdotetaan mahdollisiksi, mutta ei ihanteellisiksi aineiksi (koska hiilidioksidin talteenotto niistä on kallista). Ilmeisesti tätä varten pitäisi kehittää parannettuja materiaaleja (etanoliamiineja). Ilmakehän alhaisen hiilidioksidipitoisuuden vuoksi tämä menetelmä on nykyään kallein.
Vaihtoehtona voidaan käyttää lämpövoimalaitosten pakokaasuja (15 % CO 2 -pitoisuus ). Tätä menetelmää voidaan käyttää niin kauan kuin lämpövoimalaitoksissa käytetään fossiilisia polttoaineita .
Meren kasviplanktonin teollista viljelyä ja bioteknistä muuntamista pidetään yhtenä lupaavimpana biopolttoainetuotannon alueena. [yksi]
1980-luvun alussa useat Euroopan maat kehittivät yhdessä hankkeen, joka keskittyi teollisten järjestelmien luomiseen käyttämällä rannikkoalueiden aavikkoalueita. Tämän hankkeen toteuttamisen esti öljyn hinnan maailmanlaajuinen lasku .
Biomassan primäärituotanto tapahtuu viljelemällä kasviplanktonia rannikolle luoduissa keinotekoisissa altaissa.
Toissijaisia prosesseja ovat biomassan metaanifermentointi ja sitä seuraava metaanin hydroksylaatio metanoliksi.
Tärkeimmät syyt mikroskooppisten levien käyttöön ovat seuraavat:
Energian saannin kannalta tällä biosysteemillä on merkittäviä taloudellisia etuja verrattuna muihin aurinkoenergian muuntamismenetelmiin .
Metanolia voidaan käyttää sekä perinteisissä polttomoottoreissa että erityisissä polttokennoissa sähkön tuottamiseen. Näin voidaan varmistaa sujuva siirtyminen energian ekologiseen käyttöön.
Metanolia ehdotetaan käytettäväksi (i) kätevänä energiavarastona, (ii) helposti kuljetettavana ja käyttökelpoisena polttoaineena, mukaan lukien polttokennosovellukset, ja (iii) synteettisten hiilivetyjen ja niiden tuotteiden, mukaan lukien polymeerit ja yksinkertaiset proteiinit , korvikkeena ( Voidaan käyttää eläinten ja/tai ihmisten ravinnoksi). Hiilidioksidin lähteenä tulee lopulta ilma, joka kuuluu kaikille, kun taas tarvittava energia tulee vaihtoehtoisista lähteistä, mukaan lukien ydinvoimasta.
George A. Olah
Beyond Oil and Gas: Metanolitalous , S. 170
Käytettäessä metanolia polttoaineena on huomioitava, että metanolin tilavuus- ja massaenergiankulutus ( lämpöarvo) on 40-50 % pienempi kuin bensiinin, mutta alkoholi-ilma- ja bensiini-ilma-polttoaineseosten lämpöteho niiden aikana. palaminen moottorissa eroaa hieman siitä syystä, että metanolin höyrystymislämmön korkea arvo parantaa moottorin sylintereiden täyttöä ja vähentää sen lämpötiheyttä, mikä johtaa alkoholi-ilmaseoksen palamisen täydellisyyteen. Tämän seurauksena moottorin tehon lisäys kasvaa 10-15 %. Metanolilla on korkeampi oktaaniluku ja puristussuhde moottorissa kuin bensiinillä. [2]
Metanolin edut veteen nähden:
Edut etanoliin verrattuna