问题:在“双碳”目标牵引下,航运业燃料低碳转型需求加速释放。
绿色甲醇因适配现有动力系统、运输储存便利、全生命周期碳排放更低等特点,成为国际航运减排的重要选择之一。
但现实中,绿色甲醇的规模化供给仍受制于成本与原料来源。
与此同时,城市湿垃圾等有机废弃物产量大、处置压力高,厌氧发酵产生的沼气被广泛应用于发电或供热,但利用方式相对粗放,价值链偏低。
原因:传统沼气利用通常以甲烷为主要对象,将其作为燃料燃烧获取能量,而沼气中另一重要组分二氧化碳多被直接排放。
由于沼气天然成分中甲烷与二氧化碳比例接近“七三”,若仅消耗甲烷,不仅造成碳资源浪费,也会削弱产品的低碳属性,难以形成“高效率、低排放、高附加值”的闭环。
加之沼气成分波动、杂质复杂、下游合成过程对气体品质要求高,长期以来制约了其向高价值化学品转化的工程化应用。
影响:近期,由华东理工大学讲席教授、复洁科技首席科学家陈德院士领衔的“沼气全碳定向转化制绿色甲醇关键技术与中试验证项目”在上海老港生态环保基地完成关键节点推进并实现中试装置投料开车成功,产出符合航运绿色燃料标准的绿色甲醇产品。
这意味着沼气从“能源型利用”向“原料型利用”的转变迈出关键一步,为城市废弃物治理、可再生燃料供给与产业绿色升级提供了可复制的技术路线。
从产业层面看,该成果有助于提高城市有机废弃物的资源化附加值,降低绿色燃料对外部供给和远距离运输的依赖;从减排层面看,有望提升碳资源利用效率,为固废处理与航运减排之间建立更紧密的联动机制。
对策:项目由华东理工大学联合上海复洁科技、上海城投、中石化上海工程公司、上港能源等单位协同推进,体现了高校基础研究、企业工程化能力与场景应用需求的贯通。
中试装置集成了电驱动沼气混合重整、绿色甲醇定向合成、耦合热泵精馏及热集成优化等关键环节,构建“制沼单元—沼气净化单元—混合重整造气单元—绿色甲醇合成单元”的全链条工艺体系。
该路线的核心在于面向沼气“甲烷+二氧化碳”的组成特点,通过电驱动混合重整与后续催化加氢等过程协同,实现将两种含碳组分共同转化为甲醇碳源,最大化提升碳利用水平,实现“碳尽其用”。
团队测算显示,与常见绿色甲醇合成路径相比,该技术在成本端具备一定优势,预计生产成本可降低30%以上。
另据团队成员介绍,技术在城市湿垃圾资源化方面具备明确的量化潜力:约8吨湿垃圾可转化生成1吨左右绿色甲醇,以上海年湿垃圾产生量约350万吨估算,可形成40余万吨绿色甲醇的潜在产能,为港口绿色甲醇加注提供本地化保障空间。
前景:从趋势看,绿色甲醇产业竞争将从“有无供给”走向“稳定、低成本、可核算”的高质量供给,原料端的可持续性、碳足迹核算与规模化工程能力将成为关键。
沼气全碳转化路线若实现更大规模稳定运行,有望把城市固废处理体系中的“末端处置压力”转化为“可再生燃料供给能力”,并带动装备、催化、热管理与系统集成等环节协同升级。
下一步,产业化落地仍需在多方面持续发力:一是适应原料波动与杂质变化的稳定运行机制;二是与港口加注、燃料标准、碳核算体系等形成衔接;三是通过更大规模示范验证能效、经济性与可靠性,推动技术从中试向商业装置跨越。
随着航运减排政策持续推进、绿色燃料需求扩张以及城市有机废弃物治理要求趋严,这类“废弃物—燃料”一体化解决方案的应用空间有望进一步打开。
从实验室的分子重构到产业化的一体化设计,这项技术突破不仅展现了我国在碳中和关键技术领域的创新能力,更揭示出循环经济发展的新逻辑——当城市垃圾被重新定义为"城市矿产",生态文明建设与产业转型升级便获得了协同推进的支点。
未来,随着更多"变废为宝"技术的成熟应用,绿色低碳或将真正成为发展的成本,而转变为高质量发展的新动能。