メタノール燃料 – HiSoUR 芸術文化美術歴史

メタノールは、ガソリンまたは直接（「きちんとした」）と組み合わせて、内燃機関および他のエンジン用の代替燃料である。多くの国でレーシングカーに使用されています。米国では、メタノール燃料は、石油系燃料の代替として、エタノール燃料よりも注目を集めていません。一般的に、エタノールは毒性が低くエネルギー密度が高いが、メタノールは持続的に生産するのに費用がかからず、カーボンフットプリントを削減するには安価な方法である。しかし、エンジンの性能、燃料の可用性、毒性、政治的利点を最適化するために、エタノール、メタノールおよび石油の混合物は、これらの個々の物質のいずれかを単独で使用するよりも好ましい可能性があります。メタノールは、炭化水素または再生可能な資源、特に天然ガスおよびバイオマスからそれぞれ製造することができる。また、CO2（二酸化炭素）と水素から合成することもできます。

メタノールはしばしばガソリンと混合された燃料として使用されることが多いが、欠点のために、エタノールと同様に他のものほど普及していない。最も顕著なメリットは、メタンから出発して有機物を熱分解することによる簡単な製造です。しかし、熱分解は工業レベルで作業しないと便利ではありません。それ以外の場合は経済的ではありません。もう一つの欠点は毒性が高いことです。そのため、取り扱いや使用時に細心の注意を払う必要があります。メタノールは、様々な二次生成物が得られる基本的なタイプの生成物の化学物質と考えられている。

歴史と生産
歴史的に、メタノールは、木材の破壊的蒸留（熱分解）によって最初に生成され、その結果、木製アルコールの共通の英国名が得られた。

現在、メタノールは、通常、メタン（天然ガスの主成分）を原料として製造されている。中国では、メタノールは石炭からの燃料用に作られている。

「バイオメタノール」は、合成ガスへの有機材料のガス化とそれに続く通常のメタノール合成によって製造することができる。この経路は、最大75％の効率でバイオマスからメタノール生産を提供することができる。このルートによる広範な生産は、メタノール燃料を低コストで提供し、環境に利益をもたらす可能性を秘めています。しかしながら、これらの製造方法は、小規模生産には適していない。

近年、再生可能エネルギーと二酸化炭素を原料としてメタノール燃料が製造されています。アイスランドのアメリカ企業であるCarbon Recycling Internationalは、2011年に初めて商業規模で再生可能なメタノールプラントを完成させました。

主な燃料使用
1973年のOPEC 1973年の石油危機において、Reed and Lerner（1973）は石炭から、製造技術が確立され、ガソリンを代替するのに十分な資源を備えた実績のある燃料としてメタノールを提案した。 Hagen（1976）は、メタノールを再生可能資源から合成し燃料として使用する見通しについて検討した。その後、1986年にスウェーデンの自動車燃料技術会社（SBAD）がアルコールとアルコールブレンドを自動車燃料として使用することを広範に見直しました。それは、天然ガス、非常に重い油、瀝青質の頁岩、石炭、泥炭およびバイオマスからのメタノール製造の可能性を検討した。2005年、ノーベル賞受賞者George A. Olahらは、合成メタノールでのエネルギー貯蔵に基づいてメタノール経済全体を提唱しました。メタノール貿易業界団体であるメタノール研究所は、メタノールに関する報告とプレゼンテーションを行います。グレゴリー・ドーラン（Gregory Dolan）取締役は2008年の世界のメタノール燃料産業を中国で発表しました。

2011年1月26日、欧州連合（EU）の競技総局総裁は、スウェーデンエネルギー公社（Swedish Energy Agency）のスウェーデンクローナ（約3億5,000万ユーロ）の建設に向けて、スウェーデンの5億クローナ（2011年1月現在約56百万ユーロ） Chemrecのブラックリカーガス化技術を使用して、スウェーデンのÖrnsköldsvikにあるDomsjöFabrikerバイオリファイナリー複合施設でBiomethanolおよびBioDMEを生産するための工業規模の実験開発バイオ燃料プラント。

用途

内燃機関燃料
メタノールとエタノールの両方がガソリンよりも低い温度で燃焼し、両方とも揮発性が低く、寒い時期のエンジン始動がより困難になります。火花点火エンジンの燃料としてメタノールを使用すると、高オクタン価（114）および高い気化熱により、熱効率が向上し、出力が増加します（ガソリンと比較して）。しかし、19.7 MJ / kgの低エネルギー量と6.42：1の化学量論的空気対燃料比は、燃料消費量（体積基準または質量基準）が炭化水素燃料よりも高いことを意味する。余分な水もまた、（水素/酸素燃焼エンジンに似た）むしろ濡れた状態になり、燃焼中に酸性生成物が形成されると、バルブ、バルブシートおよびシリンダーの摩耗が炭化水素燃焼よりも高くなる可能性がある。これらの酸を中和するために、ある種の添加剤を燃料に添加することができる。

エタノールのように、メタノールは可溶性および不溶性の汚染物質を含む。これらの可溶性汚染物質、例えば塩化物イオンなどのハロゲンイオンは、アルコール燃料の腐食性に大きな影響を及ぼす。ハライドイオンは2つの方法で腐食を増加させます。彼らは化学的にいくつかの金属上の不動態化酸化膜を孔食を引き起こし、燃料の導電性を高める。導電率の増加は、燃料システムの電気、ガルバニック、および通常の腐食を促進する。ハロゲン化物イオンによる腐食の産物である水酸化アルミニウムのような可溶性汚染物質は、経時的に燃料系を詰まらせる。

メタノールは吸湿性があり（自動車的に）、大気から直接水蒸気を吸収します。吸収水はメタノールの燃料値を希釈するので（エンジンノックを抑制する）、メタノール – ガソリンブレンドの相分離を引き起こす可能性があるので、メタノール燃料の容器はしっかりと密閉されていなければならない。

ガソリンと比較して、メタノールは、排気ガス再循環（EGR）に対してより耐性があり、オットーサイクルおよび火花点火を利用する内燃機関の燃料効率を改善する。

酸であるにもかかわらず弱いメタノールは、通常は腐食からアルミニウムを保護する酸化皮膜を攻撃する。

6 CH ₃ OH + Al ₂ O ₃ →2 Al（OCH ₃ ） ₃ + 3 H ₂ O
得られたメトキシド塩はメタノールに可溶であり、溶存酸素によって容易に酸化される清浄なアルミニウム表面をもたらす。また、メタノールは酸化剤として作用することができる：

6 CH ₃ OH + 2 Al→2 Al（OCH ₃ ） ₃ + 3 H ₂
この相反するプロセスは、金属が消失するか、またはCH 3 OHの濃度が無視できる程度になるまで、効果的に腐食を促進する。メタノールの腐食性は、メタノール適合性材料および腐食防止剤として役立つ燃料添加剤で対処されている。

木材または他の有機材料（バイオアルコール）から製造された有機メタノールは、石油系炭化水素の代替可能性として提案されている。低レベルのメタノールは、共溶媒および腐食防止剤を添加して既存のビヒクルに使用することができる。

レーシング
純粋なメタノールは、Champcars、Monster Trucks、USACスプリントカー（ミゼット、改造物など）、その他のダートトラックシリーズ（World of Outlaws、Motorcycle Speedwayなど）で使用するルールによって必要です。事故の場合、メタノールは不透明な煙の雲を生成しません。 1940年代後半から、メタノールは、ラジオコントロール、制御ライン、フリーフライトモデルの航空機（下記参照）、車やトラック用のパワープラントの主要な燃料成分としても使用されています。このようなエンジンは、プラチナフィラメントグロープラグを使用して触媒反応によってメタノール蒸気に点火する。ドラッグレーサー、泥レーサー、および大幅に改造されたトラクタープーラーもメタノールを主燃料源として使用しています。メタノールはTop Alcohol Dragsterのスーパーチャージエンジンで必要とされ、2006年シーズンの終わりまで、インディアナポリス500のすべての車両はメタノールで作動しなければならなかった。泥レーサーの燃料として、ガソリンと亜酸化窒素とを混合したメタノールは、ガソリンと亜酸化窒素だけよりも多くの電力を生産します。

1965年に始まった当時、インディアナポリス500を含むUSACインディーカーの競技会では、純メタノールが広く使われていました。

1964年のインディアナポリス500の第2ラップで7台のクラッシュが起きた結果、USACはメタノールの使用を奨励し、後でそれを義務付けた。 Eddie SachsとDave MacDonaldはガソリン車が爆発したときに墜落した。ガソリンによって引き起こされた火災は、向こう側の車のためのトラックの景色を完全に遮る厚い黒煙の危険な雲を作りました。他のドライバーの一人であるジョニー・ラザフォード（Jr. Rutherford）は、メタノール燃料車を運転した。この車は最初の火球の衝撃から燃えていましたが、ガソリン車よりもはるかに小さなインフェルノを形成し、目に見えないほど燃えていました。その証言、そしてインディアナポリススターの作家、ジョージ・ムーアからの圧力は、1965年にアルコール燃料への切り替えにつながった。

メタノールはキャンペーン全体（1979-2007）中にCART回路によって使用された。それはまた、多くのショートトラック組織、特に小型車、スプリントカー、スピードバイクで使用されています。純粋なメタノールは1996年から2006年までIRLによって使用された。

2006年、IRLはエタノール産業と提携して、燃料として10％エタノールと90％メタノールの混合物を使用しました。 2007年より、IRLは「純粋な」エタノールE100に切り替えました。

メタノール燃料は、主にトップアルコール部門でドラッグレースで広く使用されていますが、10％から20％のメタノールはニトロメタンに加えてトップ燃料クラスでも使用できます。

フォーミュラワンレースはガソリンを燃料として使用し続けていますが、戦前のグランプリレースではしばしば燃料にメタノールが使用されていました。

メタノールはモンスタートラックのレースでも使用されています。

自動車燃料の安全性
純粋なメタノールは、1960年代半ば以降、オープンホイールの自動車レースで使用されてきました。石油火災とは異なり、メタノール火災は純水で消火することができます。メタノールベースの火は、目に見える火炎で燃えるガソリンとは異なり、目に見えないほど燃える。トラックに火災が発生した場合、急速に接近しているドライバーの視界を妨げるような炎や煙はありませんが、火災の視覚的検出や火災抑制の開始を遅らせることもできます。アメリカのインディカーレースでメタノールに恒久的に切り替えるという決定は、1964年のインディアナポリス500での激しい衝突と爆発の結果であり、ドライバーのエディ・サックスとデイブ・マクドナルドを殺した。 2007年、IndyCarsはメタノールからエタノールに切り替えました。

モデルエンジン用燃料
第二次世界大戦が終わる前に飛行していたフリーフライトモデルの初期モデルエンジンは、当時趣味で使用されていた2ストローク火花点火エンジンのために白ガスと重質粘度のモーターオイルを3：1で混合したものでした。 1948年までに、新しいグロープラグ・イグニッション・エンジンが市販され始めました。メタノール燃料を使用してエンジンのグロープラグのコイル状白金フィラメントと反応させ、通常はヒマシ油約4：1の比率で燃料混合物中に含まれる潤滑油ベースの潤滑剤を含む。火花点火エンジンが必要とする車載バッテリ、イグニッションコイル、点火点、コンデンサが不要になったことにより、軽量で軽量なモデルエンジンが飛躍的に性能を向上させました。彼らの伝統的に普及している2ストロークおよびますます普及している4ストロークフォームでは、現在生産されている単気筒メタノール燃料グローエンジンは、レクリエーション用の無線制御航空機の通常の選択であり、エンジンサイズは0.8 cm3（0.049 cu.in ）を25から32cm3（1.5-2.0立方センチメートル）の大きさまで変位させることが可能であり、その多くは4ストローク構成の双子および多気筒対向シリンダおよびラジアル構成モデル航空機エンジンの方が大幅に変位する。大部分のメタノール燃料エンジンは、特に北米外で製造されたエンジンは、いわゆるFAI仕様のメタノール燃料で容易に作動することができます。そのような燃料混合物は、グローエンジン燃料成分としてのニトロメタンの使用を禁止する、いわゆるFAI「クラスF」国際競争における特定の事象についてFAIが要求することができる。対照的に、北米では、メタノール燃料エンジンエンジンを生産するか、またはその大陸の外に拠点を置き、そのような小型エンジン用に北米で主要市場を持つ企業は、エンジンを生産する傾向があり、燃料中のニトロメタンの量は、使用される場合、体積のわずか5％から10％であり、総燃料体積の25％から30％であり得る。

毒性
メタノールは人体や一部の果実に自然発生しますが、高濃度では毒です。病状が治療されていない場合、10mlの摂取は失明の原因となり、60-100mlの致死的な可能性があります。多くの揮発性化学薬品と同様に、液体が皮膚を通って吸収され、肺を通って蒸気が吸収されるので、メタノールを飲み込む必要はありません。メタノール燃料は、たとえ比較的低いエタノールパーセンテージであっても、エタノールとブレンドした場合にはるかに安全です。

空気中での最大許容暴露量（40時間/週）はエタノールで1900 mg / m3、ガソリンで900 mg / m3、メタノールで1260 mg / m3である。しかし、ガソリンよりもはるかに揮発性が低いため、蒸発散量が少なく、同等の流出のリスクが低くなります。メタノールは多少異なる毒性暴露経路を提供しますが、有効な毒性はベンゼンやガソリンよりも悪くなく、メタノール中毒はうまく治療できます。1つの実質的な関心事は、メタノール中毒は一般に完全な回復のために無症状であるが、治療されなければならないということである。

吸入の危険性は、特徴的な魅力的な匂いによって軽減される。 2,000ppm（0.2％）以上の濃度では、一般にかなり目立つが、濃度が低いと検出されずに長期間暴露されても毒性がある可能性があり、依然として火災/爆発の危険がある。再び、これはガソリンとエタノールに似ています。標準的な安全プロトコルはメタノールについて存在し、ガソリンおよびエタノールのものに非常に類似している。

メタノール燃料の使用は、ベンゼンや1,3-ブタジエンなどの特定の炭化水素関連毒素の排出ガスを削減し、燃料漏出による長期的な地下水汚染を劇的に削減します。メタノールは、ベンゼン系燃料とは異なり、十分に希釈されていれば、長期間環境に害を与えることなく、迅速かつ非毒性に生分解されます。

比較

ガス	エネルギー密度	空気混合比 – 燃料	比エネルギー	熱気化	RON	MON
ガソリンとバイオガソリン	32MJ / L	14.6	2.9MJ / kg空気	0.36MJ / kg	91-99	81-89
ブタノール	29.2MJ / L	11.1	3.2MJ / kg空気	0.43MJ / kg	96	78
エタノール	19.6MJ / L	9.0	3.0MJ / kg空気	0.92MJ / kg	107	89
メタノール	16MJ / L	6.4	3.1MJ / kg空気	1.2MJ / kg	106	92

バイオメタノール
メタノールは、ガソリンまたは直接（「純粋」）と組み合わせて、内燃機関および他のものの代替燃料である。レーシングカーや中国で使用されています。米国では、メタノール燃料は、石油系燃料の代替品として、エタノール燃料よりも注目を集めていません。特に2000年代には、トウモロコシをベースにしたエタノールの支援により、政治上のメリットがもたらされたからです。一般的に、エタノールは毒性が低くエネルギー密度が高いが、メタノールは持続的に生産するのに費用がかからず、カーボンフットプリントを削減するには安価な方法である。しかし、エンジンの性能、燃料の入手可能性、毒性および政治的利点を最適化するために、エタノール、メタノールおよび石油の混合物は、これらの個々の物質のいずれかの使用よりも好ましい可能性が高い。メタノールは、化石または再生可能な資源、特に天然ガスおよびバイオマスからそれぞれ製造することができる。

火災安全
メタノールはガソリンよりもはるかに難点があり、燃焼速度は約60％遅くなります。メタノール火災はガソリン火災の約20％のエネルギーを放出し、その結果、より涼しい炎が発生します。これにより、危険性の低い火災が発生し、適切なプロトコルを含むことが容易になります。ガソリン火災とは異なり、水は容認可能であり、メタノール火災の火災抑制剤としても好ましい。これは火災を冷却し、自己燃焼性を維持する濃度以下で急速に燃料を希釈するからである。これらの事実は、車両燃料として、メタノールはガソリンに比べて大きな安全性の利点を有することを意味する。エタノールは、これらの多くの利点を共有しています。

メタノールの蒸気は空気よりも重いので、換気が良い場合を除いて、地面またはピットの近くに残り、メタノールの濃度が空気中で6.7％を超えると、火花によって点灯し、54°F / 62℃。一度吹き飛ばすと、未希釈のメタノール火災はほとんど可視光を出さないため、大部分の場合、既存の汚染物質や可燃物が火災（タイヤやアスファルトなど）は火災の色を濃くして見やすくします。エタノール、天然ガス、水素、およびその他の既存の燃料は同様の火災安全上の課題を提起しており、そのような燃料すべてに対して標準的な安全性と消防法が存在する。

事故後の環境被害軽減は、低濃度メタノールが生分解性であり、毒性が低く、環境中で非持続性であるという事実によって促進される。ポストファイアクリーンアップは、多くの場合、こぼれたメタノールを希釈するために多量の追加の水を必要とし、その後に流体の吸引または吸収回収を行う。不可避的に環境中に逃げるメタノールは長期的にはほとんど影響を及ぼさず、十分な希釈があれば毒性による環境損傷がほとんどまたは全くない状態で迅速に生物分解されます。既存のガソリン流出と組み合わされたメタノール流出は、混合メタノール/ガソリン流出を、ガソリン単独の場合よりも約30％~35％長く持続させる可能性がある。

つかいます

アメリカ
カリフォルニア州は1980年から1990年の実験プログラムを実行し、ガソリン車を漠然としたメタノールを選択した15％の添加剤で85％のメタノールに変えることを許可しました。 500台以上の車両は、高圧縮と85/15メタノールとエタノールの専用使用に変換されました。

1982年には、大手3社に5,000万ドルの設計供与と5,000台の車両契約が州によって購入されました。それは低圧縮フレキシブル燃料車の早期使用でした。

2005年には、アーノルド・シュワルツェネッガー州知事は、トウモロコシの生産者によるエタノールの拡大利用にメタノールの使用を止めました。 2007年のエタノールは、ポンプではなく、ガロン当たり3セント〜4ドル（1リットルあたり0.8〜1.05ドル）であったが、天然ガスから製造されたメタノールは、ポンプではなく、バルクで47セント/リットル（リットルあたり12.5セント）

現在、カリフォルニアには、ポンプにメタノールを供給するガソリンスタンドがありません。エリオット・エンゲル（Eliot Engel）議員は議会で「オープン・フューエル・スタンダード（Open Open Fuel Standard）」法を導入した：「自動車メーカーが、米国で製造または販売されている自動車の80％ 85％のエタノール、85％のメタノール、またはバイオディーゼル燃料を含む燃料混合物である。

欧州連合
2009年に採択された改訂燃料品質指令では、ガソリンにメタノールを3％v / vブレンドインすることができます。

ブラジル
1989年から1992年の間にメタノールとガソリンを混合することを含む科学者グループのパイロットテストに続いて、ガソリンにメタノールの相当なパーセンテージを追加するという動きはブラジルでの実施に非常に近いものでした。サンパウロで行なわれた安全保障上の注意を守らないと予想されていたガソリンスタンドの労働者の健康に対する懸念から、市長が最後に拒否した。 2006年現在、このアイデアは再現されていません。

インド
Niti Aayog、2018年8月3日のインドの計画委員会は、実現可能であれば、乗用車は15％のメタノール混合燃料で稼動すると発表しました。現在、インドの車両ではエタノール混合燃料を最大10％使用しています。政府が承認すれば、毎月の燃料コストを10％削減する。インドでは、エタノールの価格は42リットルですが、メタノールの価格は20リットル未満と推定されています。