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甲烷化技术有助于大型船舶净零排放目标实现？
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发布时间：
2021年4月20日
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原文内容：
日本工业公司正在研发碳捕捉储存利用来实现甲烷化（methanation）。在日本航运巨头
商船三井（MOL）带领下，包含钢铁公司日本制铁（Nippon Steel）和JFE钢铁（JFE
Steel）的9家日本企业组成的船舶碳回收工作小组（Ship Carbon Recycling Working
Group），正在评估生产和使用甲烷作为“零排放船舶”提供动力，以代替液化天然气或
其他石化燃料的可行性。
所谓甲烷化（methanation）是将一氧化碳和二氧化碳等碳氧化物（COx）转化为甲烷的氢
化过程。其实，自从1970年代开始，提出将甲烷化做为生产合成天然气方法，近期，电池
制造商提出可应用在可携式燃料电池领域；甲烷化被认为是一种储能方法，利用风能或太
阳能等可再生能源电解水产生氢气，氢气再与二氧化碳结合，所产生的甲烷可用作船舶或
发电厂的燃料。
由于，日本的可再生能源价格昂贵，而甲烷可能需要在海外制造，因此这意味着要开发运
输二氧化碳的特殊船只。甲烷化的商业化的关键，是远距离运输二氧化碳的可行性以及氢
气的价格。
商船三井将甲烷化订为2050年实现净零碳排放（net-zero emissions）最实际的技术。未
来1-2年的挑战在于是否能成功降低成本，将甲烷化技术转化为可持续的实际解决方案。
然而，生产和运输这些气体的成本和技术障碍，使甲烷化至今仍处于试验阶段。
相较于氨（ammonia）和氢气（hydrogen）等替代燃料，甲烷的其中一个优势是它可以更
容易地使用现有的天然气基础设施。另一个优势是，它可以有效地将太阳能和风能产生的
多余能量以甲烷的形式储存起来。当天然气燃烧发电时，先捕捉二氧化碳后，再释放回大
气中以达到碳中和。
对于航运业来说，寻找实现碳中和的燃料是至关重要的任务，因为船上的太阳能和风能系
统，产生的能量不足以推动大型船舶。2018年，国际海事组织（International
Maritime Organization）制定了到2050年将航运业的温室气体排放量减少50%的目标，并
希望在本世纪彻底消除温室气体排放。日本国土交通省希望零排放船舶能在2028年之前投
入运营。
船舶碳回收工作小组，希望能将占日本进出口额99.6%的海上运输产业的温室气体排放量
减少到零，为永续发展做出贡献。具体来说，工作小组将建立甲烷化碳循环供应链，从
CO2原料供应、原料运输、甲烷转化，作为海洋燃料。
第一阶段的工作，包括：
(1)分离、捕捉和液化钢铁制造厂排放的CO2
(2)用船将液化的CO2运输到氢气供应地
(3)通过甲烷化，从CO2和氢气中生成甲烷
(4)将合成甲烷液化，用作船用燃料。
该工作小组除了概算出整个供应链中CO2排放量的数值，还将决定是否进行后续的下一阶
段项目及内容。预计将在2021年夏天提出一份初步进展的报告。
商船三井认为，随着法规趋紧，企业碳排放的成本不断上升，因此可能推动甲烷化技术进
入下一阶段，包括商业化。低碳排放的燃料在未来会更有价值。商船三井表示，工作小组
的目标是在7-8年内达成日本国土交通省的目标。
甲烷的竞争对手是液化天然气（LNG），使用液化天然气比使用石油的船舶少排放20-30%
的二氧化碳，且技术发展成熟。截至2021年12月，商船三井运营的804艘船舶，其中96艘
使用液化天然气为燃料。
商船三井预计从2019年起到2027年，全球以液化天然气为燃料的船舶数量将增加一倍。在
真正的净零碳排放解决方案之前，液化天然气成为临时选项。
根据德国雷根斯堡应用科学大学（Technical University of Applied Science in
Regensburg）的研究，截至2019年，全球约有38个活跃进行的甲烷化计画，大部分在欧洲
和美国。欧盟的科研计画展望2020（Horizon 2020）经过四年的研究后，在德国、意大利
和瑞士建立了三个试验工厂。
这是很现实的事，零碳能源必须与传统燃料相比，需具有成本竞争力，那么零碳排船队才
具有商业可行性。
汽车制造商奥迪（Audi）近十年来，一直在试验以甲烷为燃料的汽车，在德国北部Werlte
工厂利用风能制造燃料电池车款。
日本政府去年(2020)设立了一个192亿日币的绿色创新基金，研究包含碳回收、船舶推进
动力等各种技术，作为其2050年零排放目标的一部分。
石油和天然气公司国际石油开发帝石（INPEX）和工业集团日立造船（Hitachi Zosen），
接受新能源产业技术综合开发机构（New Energy and Industrial Technology
Development Organization）委托，在INPEX位于新潟县的天然气厂建立了一个试验设施
，该计画已有4年历史，每年可生产约47吨甲烷，INPEX计画在2030年后开始商业运营，产
量预计达为35万吨甲烷。
日本天然气公司大阪燃气（Osaka Gas）正在研究一种利用固体氧化物电解电池（Solid
Oxide Electrolysis Cel），同时电解水蒸气和二氧化碳来生产甲烷的方法。宣称该系统
效率更高，并在2021年1月时发布了试验原型。
INPEX表示，可再生能源理想的商业化价格约为2-3日元/ kWh（0.02-0.03美元）或更低，
而目前日本的价格约为13.6日元/ kWh。在沙特阿拉伯和智利，太阳能发电成本仅为
2-2.5日元/ kWh。
与氨或液态氢相比，甲烷化可以利用许多现有的储存设施而大幅降低成本。即使技术进步
，甲烷化也难以与液化天然气竞争。IHS Markit表示，在日本，进口液化天然气的成本每
百万英热（MMBtu）约8美元，即使太阳能成本为零，甲烷化能源也难以在价格上取得优势
。除非能从某个地方获得氢气作为副产品，甲烷化才有可能达到经济规模。
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日本航运业者正在研究甲烷化技术，目标在2025年前打造出合乎经济成本的零碳排放大型
船舶。