메탄올은 내연 기관 및 기타 엔진의 대체 연료로서 가솔린 또는 직접 ( “깔끔한”) 조합과 함께 사용됩니다. 그것은 많은 나라에서 자동차 경주에 사용됩니다. 미국에서는 메탄올 연료가 석유 기반 연료의 대안으로 에탄올 연료보다 덜 주목 받고 있습니다. 일반적으로 에탄올은 독성이 적고 에너지 밀도가 높지만 메탄올은 지속적으로 생산하기에는 비용이 적게 들고 탄소 발자국을 줄이는 데는 비용이 적게 듭니다. 그러나 엔진 성능, 연료 가용성, 독성 및 정치적 이점을 최적화하기 위해 이러한 개별 물질을 단독으로 사용하는 것보다 에탄올, 메탄올 및 석유를 혼합하는 것이 바람직합니다. 메탄올은 탄화수소 또는 재생 가능한 자원, 특히 천연 가스와 바이오 매스로 만들어 질 수있다. 또한 CO2 (이산화탄소)와 수소로부터 합성 될 수 있습니다.

메탄올은 흔히 가솔린과 혼합 된 연료로 사용되지만, 단점 때문에 에탄올처럼 다른 사람들만큼 인기가 없습니다. 가장 현저한 이점은 메탄을 원료로하거나 유기 물질을 열분해함으로써 간단한 제조가 가능하다는 것입니다. 그러나 열분해는 산업 수준에서 작업하지 않는 한 편리하지 않습니다. 그렇지 않으면 경제적이지 않습니다. 또 다른 단점은 독성이 높다는 것인데,이를 취급하거나 사용할 때 세심한주의를 기울여야합니다. 메탄올은 여러 가지 2 차 생성물을 얻을 수있는 기본 유형의 생성물 화학 물질로 간주됩니다.

역사와 생산
역사적으로, 메탄올은 목재의 파괴적인 증류 (열분해)에 의해 처음으로 생성되어 목재 알콜이라는 일반적인 영국 이름을 갖게되었습니다.

현재, 메탄올은 일반적으로 메탄 (천연 가스의 주요 성분)을 원료로 사용하여 생산됩니다. 중국에서는 메탄올이 석탄 연료로 사용됩니다.

“바이오 메탄올 (biomethanol)”은 유기 물질을 합성 가스로 가스화 한 다음 통상적 인 메탄올 합성법으로 제조 할 수 있습니다. 이 경로는 최대 75 %의 효율로 바이오 매스로부터 메탄올 생산을 제공 할 수 있습니다. 이 경로를 통한 광범위한 생산은 저비용으로 메탄올 연료를 제공하고 환경에 이익을 줄 수있는 가능성을 제시합니다. 그러나, 이들 생산 방법은 소규모 생산에는 적합하지 않다.

최근 메탄올 연료는 재생 가능 에너지와 이산화탄소를 원료로 사용하여 생산되었습니다. 아이슬란드 계 미국계 회사 인 Carbon Recycling International은 2011 년에 상업용 규모의 재생 가능한 메탄올 공장을 준공했습니다.

주요 연료 사용
1973 년 OPEC 석유 위기에서 Reed and Lerner (1973)는 잘 정립 된 제조 기술과 휘발유를 대체 할 수있는 충분한 자원으로 입증 된 연료로 석탄에서 메탄올을 제안했다. 하겐 (Hagen, 1976)은 재생 가능 자원으로 메탄올을 합성하고 연료로 사용하기위한 전망을 검토했다. 그런 다음 1986 년에 스웨덴의 자동차 연료 기술 회사 (SBAD)는 자동차 연료로 알코올 및 알코올 혼합물의 사용을 광범위하게 검토했습니다. 그것은 천연 가스, 매우 무거운 기름, 역청 질의 암갈색, 석탄, 이탄 및 바이오 매스로부터 메탄올 생산 가능성을 검토했다. 2005 년 노벨상 수상자 George A. Olah와 동료들은 합성 메탄올의 에너지 저장에 기반한 전체 메탄올 경제를 주장했습니다. 메탄올 산업 협회 메탄올 연구소는 메탄올에 관한 보고서와 발표를 올립니다. 그레고리 돌란 (Gregory Dolan) 이사는 중국에서 2008 년 전세계 메탄올 연료 산업을 발표했습니다.

2011 년 1 월 26 일, 유럽 연합 (EU)의 대회 사무 총장은 Swedish Energy Agency가 3 억 스웨덴 크로노 (약 3 억 5 천 5 백만 유로)의 건설에 5 억 스웨덴 크로노 (2011 년 1 월 현재 약 56 백만 유로) Chemrec의 흑액 가스화 기술을 사용하여 스웨덴 Örnsköldsvik에있는 Domsjö Fabriker 바이오 리파이너리 단지에서 Biomethanol 및 BioDME 생산을위한 산업 규모의 실험 개발 바이오 연료 플랜트.

용도

내연 기관용 연료
메탄올과 에탄올 모두 가솔린보다 낮은 온도에서 연소하며, 둘 다 덜 휘발성이어서 추운 날씨에 엔진을 시동하기가 더 어렵습니다. 불꽃 점화 엔진에서 메탄올을 연료로 사용하면 높은 옥탄가 (114)와 높은 기화열로 인해 열효율을 높이고 출력을 증가시킬 수 있습니다 (가솔린에 비해). 그러나 19.7 MJ / kg의 낮은 에너지 함량과 화학 양 론적 공기 – 연료비 6.42 : 1은 연료 소비량 (탄 량 또는 질량 기준)이 탄화수소 연료보다 높다는 것을 의미합니다. 여분의 물은 또한 수소 (수소 / 산소 연소 엔진과 유사) 및 연소 중에 산성 생성물을 형성하여 오히려 축축하게하며, 밸브, 밸브 시트 및 실린더의 마모는 탄화수소 연소보다 높을 수 있습니다. 특정 첨가제가 이들 산을 중화시키기 위해 연료에 첨가 될 수있다.

에탄올과 같이 메탄올은 용해되고 불용성 인 오염 물질을 함유하고 있습니다. 이러한 용해성 오염물, 염화물 이온과 같은 할라이드 이온은 알코올 연료의 부식성에 큰 영향을 미친다. 할로겐 이온은 두 가지 방식으로 부식을 증가시킵니다. 화학적으로 여러 금속에 부동태 피막을 형성하여 부식을 일으키고 연료의 전도성을 높입니다. 전기 전도도가 증가하면 연료 시스템에서 전기, 갈바니 및 일반 부식이 촉진됩니다. 할로겐화물 이온에 의한 부식의 산물 인 수산화 알루미늄과 같은 용해 가능한 오염 물질은 시간이 지남에 따라 연료 시스템을 막습니다.

메탄올은 (자동차 측면에서) 흡습성이있어 대기로부터 직접 수증기를 흡수합니다. 흡수 된 물은 메탄올의 연료 값을 희석하기 때문에 (메탄올 연소를 억제 함) 메탄올 – 가솔린 혼합물의 상분리를 일으킬 수 있으므로 메탄올 연료 용기는 밀폐 된 상태로 보관해야합니다.

가솔린에 비해 메탄올은 배기 가스 재순환 (EGR)에 내성이 있으며, 이는 오토 사이클과 스파크 점화를 사용하는 내연 기관의 연비를 향상시킵니다.

산이 약하지만 메탄올은 일반적으로 부식으로부터 알루미늄을 보호하는 산화물 코팅을 공격합니다.

6 CH3OH + Al2O3 → 2 Al (OCH3) ₃ + 3H2O
생성 된 메톡 시드 염은 메탄올에 용해되어 깨끗한 알루미늄 표면을 생성하며 용존 산소에 의해 쉽게 산화된다. 또한, 메탄올은 산화제로서 작용할 수있다 :

6 CH3OH + 2 Al → 2 Al (OCH3) ₃ + 3H2
이 상호 프로세스는 금속이 떨어져 나가거나 CH3OH의 농도가 무시할 수있을 때까지 효과적으로 부식을 촉진합니다. 메탄올의 부식성은 부식 방지제 역할을하는 메탄올 – 상용 성 물질 및 연료 첨가제로 해결되었습니다.

유기 메탄올은 목재 또는 기타 유기 물질 (바이오 알콜)로 생산되며 석유 기반 탄화수소에 대한 재생 가능한 대안으로 제안되었습니다. 낮은 수준의 메탄올은 공용 매 및 부식 방지제가 첨가 된 기존의 차량에 사용될 수 있습니다.

경마
순 메탄올은 Champcars, Monster Trucks, USAC 스프린트 카 (초가집, 개량품 등) 및 무법자 세계와 같은 다른 흙 추적 시리즈 및 Motorcycle Speedway에서 사용되는 규칙에 의해 요구됩니다. 사고의 경우, 메탄올은 불투명 한 연기 구름을 생성하지 않습니다. 1940 년대 후반부터 메탄올은 라디오 컨트롤, 컨트롤 라인 및 무료 비행 모델 항공기 (아래 참조), 자동차 및 트럭 용 파워 플랜트의 주요 연료 성분으로도 사용됩니다. 이러한 엔진은 촉매 반응을 통해 메탄올 증기를 점화하는 백금 필라멘트 글로 플러그를 사용합니다. 드래그 레이서, 진흙 경주자 및 크게 수정 된 트랙터 풀러도 메탄올을 주요 연료 원으로 사용합니다. 메탄올은 Top Alcohol Dragster의 수퍼 차저 엔진에 필요하며 2006 시즌이 끝날 때까지 인디애나 폴리스 500의 모든 차량은 메탄올을 사용해야했습니다. 진흙 경주자를위한 연료로, 휘발유와 아산화 질소와 혼합 된 메탄올은 가솔린과 아산화 질소보다 더 많은 전력을 생산합니다.

1965 년에 시작되어 순 메탄올은 인디애나 폴리스 500을 포함하는 USAC 인디 (Indy) 자동차 경주에서 널리 사용되었습니다.

1964 년 인디애나 폴리스 500의 두 번째 무릎에 7 차 충돌 사고가 발생하자 USAC는 메탄올의 사용을 장려하고 나중에 위임하게되었습니다. 에디 삭스 (Eddie Sachs)와 데이브 맥도날드 (Dave MacDonald)는 가솔린 연료 자동차가 폭발하면서 사고로 사망했습니다. 가솔린에 의해 유발 된 화재로 인해 다가오는 자동차의 궤도가 완전히 차단 된 검은 연기로 덮인 위험한 구름이 생겨났습니다. 참여한 다른 운전자 중 한 명인 Johnny Rutherford는 메탄올 연료 자동차를 몰 았고 충돌 후 유출되었습니다. 이 차가 첫 번째 불 덩어리의 충격으로 타면서, 그것은 가솔린 차보다 훨씬 작은 지옥을 형성했고, 눈에 보이지 않게 구운 지옥을 만들었습니다. 그 증언과 인디애나 폴리스 스타 (Indianapolis Star)의 작가 조지 무어 (George Moore)의 압력으로 인해 1965 년 알코올 연료로 전환되었다.

메탄올은 캠페인 전체 (1979-2007) 동안 카트 회로에 의해 사용되었습니다. 그것은 또한 많은 짧은 트랙 조직, 특히 초소형, 단거리 경주 용 자동차 및 고속도로 자전거에 사용됩니다. 순수 메탄올은 1996-2006 년 IRL에서 사용되었습니다.

2006 년 에탄올 산업과의 파트너십을 통해 IRL은 연료로 10 % 에탄올과 90 % 메탄올의 혼합물을 사용했습니다. 2007 년부터 IRL은 “순수한”에탄올 E100으로 전환했습니다.

메탄올 연료는 드래그 레이싱에서 주로 Top Alcohol 카테고리에서 광범위하게 사용되는 반면, 10 %에서 20 %의 메탄올은 Nitromethane 외에도 Top Fuel 클래스에서 사용될 수 있습니다.

포뮬러 원 경주는 연료로 가솔린을 계속 사용하지만, 전쟁 전의 그랑프리 경주에서 메탄올은 종종 연료에 사용되었습니다.

메탄올은 몬스터 트럭 경주에서도 사용됩니다.

자동차 연료의 안전성
순수한 메탄올은 1960 년대 중반부터 오픈 휠 자동 레이싱에 사용되었습니다. 석유와 달리 메탄올 화재는 일반 물로 소화 될 수 있습니다. 메탄올 기반의 화재는 가솔린과 달리 눈에 보이는 불꽃으로 타면서 눈에 보이지 않게 연소됩니다. 트랙에서 화재가 발생하면 빠르게 접근하는 운전자의 시야를 방해하는 불꽃이나 연기가 없지만 이로 인해 화재가 시각적으로 감지되고 화재 진압이 지연 될 수도 있습니다. 아메리칸 인디카 레이싱에서 메탄올로 영구히 전환하기로 결정한 것은 1964 년 인디애나 폴리스 500에서 치명적인 충돌과 폭발로 인해 운전사 인 에디 삭스 (Eddie Sachs)와 데이브 맥도널드 (Dave MacDonald)가 사망 한 결과였습니다. 2007 년 IndyCars는 메탄올에서 에탄올로 전환했습니다.

모델 엔진 용 연료
제 2 차 세계 대전이 끝나기 전에 비행 한 자유 비행 모델 항공기의 초기 모델 엔진은 그 당시 취미로 사용 된 2 행정 불꽃 점화 엔진을 위해 흰색 가스와 중점도의 모터 오일을 3 : 1로 혼합하여 사용했습니다. 1948 년에는 새로운 글로우 플러그 – 점화 모델 엔진이 엔진을 작동시키기위한 글로우 플러그 (glow plug)에서 코발트 필라멘트와 촉매 반응을 일으키기 위해 메탄올 연료의 사용을 필요로하는 시장을 인수하기 시작했습니다. 약 4 : 1의 비율로 연료 혼합물에 함유 된 윤활제를 사용한다. 점화 모델 엔진이 필요로하는 온보드 배터리, 점화 코일, 점화 점 및 축전기가 더 이상 필요하지 않으므로 모델 엔진의 글로우 점화 방식이 다양해져 무게가 절약되고 모델 항공기의 비행 성능이 향상되었습니다. 그들의 전통적으로 인기있는 2 스트로크 및 점차 대중적인 4 스트로크 형태로, 현재 생산되는 단일 실린더 메탄올 연료 글로우 엔진은 0.8 cm3 (0.049 cu.in.) 범위의 엔진 크기를위한 레크리에이션 용 무선 조종 항공기의 일반적인 선택입니다 .) 25-22 cm3 (1.5-2.0 cu.in)의 큰 변위 및 쌍둥이 및 다 기통 대향 실린더 및 방사형 구성 모델 항공기 엔진의 변위가 현저히 커지며 그 중 대다수는 4 행정 구성입니다.대부분의 메탄올 연료 엔진 모델, 특히 북미 이외의 모델 엔진은 소위 FAI 사양 메탄올 연료로 쉽게 작동 할 수 있습니다. 이러한 연료 혼합물은 소위 FAI “클래스 F”국제 경쟁의 특정 사건에 대해 FAI가 요구할 수 있으며 글로우 엔진 연료 구성 요소로서 니트로 메탄의 사용을 금지합니다. 반대로 메탄올 연료 엔진을 만드는 북미 기업이나 그 대륙을 벗어나 북미 지역의 주요 시장을 보유하고있는 기업은 엔진을 생산하는 경향이 있습니다. 의 니트로 메탄을 연료 중 5 ~ 10 % 정도의 양으로 사용할 수 있으며 총 연료량의 25 ~ 30 %까지 사용할 수 있습니다.

독성
메탄올은 인체와 일부 과일에서 자연적으로 발생하지만 고농축에서는 유독합니다. 10ml 섭취하면 실명을 야기 할 수 있고 60-100ml는 치료를하지 않으면 치명적일 수 있습니다. 많은 휘발성 화학 물질처럼 메탄올도 액체가 피부를 통해 흡수 될 수 있기 때문에 위험 할 정도로 삼킬 필요가 없으며 폐를 통한 증기도 흡수 할 수 있습니다. 메탄올 연료는 상대적으로 낮은 에탄올 비율에서도 에탄올과 혼합하면 훨씬 안전합니다.

공기 중 최대 허용 노출량 (40 시간 / 주)은 에탄올의 경우 1900 mg / m³, 휘발유의 경우 900 mg / m³, 메탄올의 경우 1260 mg / m³입니다. 그러나 휘발유보다 휘발성이 적으므로 증발 성 배출이 적기 때문에 동등한 유출 위험이 낮아집니다. 메탄올은 다소 다른 독성 노출 경로를 제공하지만, 효과적인 독성은 벤젠이나 가솔린보다 나쁘지 않으며 메탄올 중독은 성공적으로 치료하기가 훨씬 쉽습니다. 한 가지 실질적인 우려는 메탄올 중독은 일반적으로 완전 회복을 위해 무증상 인 동안 치료되어야한다는 것입니다.

흡입 위험은 특징적인 매운 냄새에 의해 완화됩니다. 2,000ppm (0.2 %) 이상의 농도에서는 일반적으로 상당히 눈에 띄지 만, 농도가 낮을 ​​경우에는 더 이상 노출되지 않아도 독성이 나타날 수 있으며, 여전히 화재 / 폭발 위험이있을 수 있습니다. 다시 이것은 가솔린과 에탄올과 비슷합니다. 표준 안전 프로토콜은 메탄올에 대해 존재하며 가솔린 및 에탄올에 대한 것과 매우 유사합니다.

메탄올 연료의 사용은 벤젠 및 1,3 부타디엔과 같은 특정 탄화수소 관련 독소의 배출 가스를 감소시키고 연료 유출로 인한 장기 지하수 오염을 획기적으로 줄입니다. 벤젠 계열의 연료와는 달리 메탄올은 충분히 희석되는 한 환경에 장기적인 해를 끼치 지 않고 신속하고 비 독성으로 생분해됩니다.

비교

가스	에너지 밀도	공기 혼합 비율 – 연료	특정 에너지	열 증발	RON	월
가솔린 및 바이오 가솔린	32 MJ / L	14.6	2.9 MJ / kg 공기	0.36 MJ / kg	91-99	81-89
부탄올	29.2 MJ / L	11.1	3.2 MJ / kg 공기	0.43 MJ / kg	96	78
에탄올	19.6 MJ / L	9.0	3.0 MJ / kg 공기	0.92 MJ / kg	107	89
메탄올	16 MJ / L	6.4	3.1 MJ / kg 공기	1.2 MJ / kg	106	92

바이오 메탄올
메탄올은 휘발유 또는 직접 ( “순수”)와 함께 내연 기관 및 기타의 대체 연료입니다. 그것은 자동차 경주와 중국에서 사용됩니다. 미국에서는 메탄올 연료가 석유 기반 연료의 대안으로 에탄올 연료보다 덜 주목 받고 있습니다. 특히 옥수수 기반의 에탄올을 지원 한 2000 년대 들어 정치적으로 유리한 입장을 취했다. 일반적으로 에탄올은 독성이 적고 에너지 밀도가 높지만 메탄올은 지속 가능하게 생산하기에는 비용이 적게 들고 탄소 발자국을 줄이는 데는 비용이 적게 듭니다. 그러나 엔진 성능, 연료 가용성, 독성 및 정치적 이점을 최적화하기 위해 에탄올, 메탄올 및 석유의 혼합물이 이러한 개별 물질을 사용하는 것이 바람직합니다. 메탄올은 화석이나 재생 가능한 자원, 특히 천연 가스와 바이오 매스로 만들어 질 수있다.

화재 안전
메탄올은 가솔린보다 점화하기가 훨씬 어려우며 연소 속도는 약 60 % 느립니다. 메탄올 화재는 가솔린 화재 비율의 약 20 %에서 에너지를 방출하여 훨씬 더 차가운 불꽃을 낳습니다. 이로 인해 적절한 프로토콜을 사용하기가 훨씬 쉬운 위험한 화재가 발생합니다. 가솔린 화재와는 달리 물은 수용 가능하며 메탄올 화재의 화재 억제제로도 선호됩니다. 이는 화재를 냉각시키고자가 연소 성을 유지하는 농도 이하로 연료를 급속히 희석하기 때문입니다. 이러한 사실은 자동차 연료로서 메탄올은 가솔린보다 안전성이 훨씬 우수하다는 것을 의미합니다. 에탄올은 이러한 많은 장점을 공유합니다.

메탄올 증기는 공기보다 무거 우므로 환기가 잘되지 않는 한 바닥이나 구덩이에 가깝게 머무르게됩니다. 메탄올의 농도가 공기 중 6.7 % 이상이면 불꽃에 의해 불이 붙을 수 있고 54 ° F / 62 C. 불이 켜지면 희석되지 않은 메탄올 화재로 인해 가시 광선이 거의 방출되지 않아 대다수의 경우 기존의 오염 물질이나 인화성 물질이 화재로 보이거나 심지어 밝은 대낮에 크기를 추정하기가 힘들 수 있습니다. 화재 (예 : 타이어 또는 아스팔트)가 화재의 색상을 밝히고 강화합니다. 에탄올, 천연 가스, 수소 및 기타 기존 연료는 유사한 화재 안전 문제를 제공하며, 모든 연료에 표준 안전 및 소방 프로토콜이 존재합니다.

사고 후 환경 손상 저감은 저농도 메탄올이 생분해 성이고, 독성이 낮으며, 환경에 지속적이지 않다는 사실에 의해 촉진된다. 화재 후 정화는 유출 된 메탄올을 희석 한 후 유체의 진공 또는 흡수 회복을 위해 단지 많은 양의 물을 필요로하기 만합니다. 불가피하게 환경으로 유출되는 메탄올은 장기간 영향을 거의 미치지 않을 것이며, 충분한 희석으로 인해 독성으로 인해 환경 적 손상이 거의 없거나 전혀 없도록 신속하게 생분해 될 것입니다. 기존의 가솔린 ​​유출과 결합 된 메탄올 유출은 혼합 메탄올 / 가솔린 유출을 가솔린만으로했을 때보 다 30-35 % 더 오래 지속시킬 수 있습니다.

용도

미국
캘리포니아 주에서는 1980 년부터 1990 년까지 실험 프로그램을 운영하여 누구나 가솔린 자동차를 막연하게 15 %의 첨가제를 사용하여 85 %의 메탄올로 전환 할 수있게했습니다. 500 대 이상의 차량은 높은 압축률과 85/15 메탄올 및 에탄올의 전용 사용으로 변환되었습니다.

1982 년에 빅 3는 5,000,000 달러의 디자인과 계약을 위해 각각 500 만 달러를주었습니다. 저 압축 유연 연료 차량을 조기에 사용했습니다.

2005 년 캘리포니아 주 주지사 인 Arnold Schwarzenegger는 메탄올 사용을 중지하여 옥수수 생산자가 소비하는 에탄올의 사용 확대에 동참했습니다. 2007 년 에탄올의 가격은 갤런 당 3 ~ 4 달러 (리터당 0.8 ~ 1.05 달러) 였고 천연 가스로 만든 메탄올은 펌프가 아닌 갤론 당 47 센트 (리터당 12.5 센트)로 유지되었다.

현재 캘리포니아 주에는 펌프에 메탄올을 공급하는 운영 주유소가 없습니다. 엘리엇 엥겔 (Eliot Engel) [D-NY17]은 의회에서 “Open Fuel Standard (개방형 연료 기준)”법을 도입했다 : “자동차 제조업체가 미국에서 제조 또는 판매 된 자동차 중 80 % 85 %의 에탄올, 85 %의 메탄올 또는 바이오 디젤을 함유 한 연료 혼합물 ”

유럽 ​​연합
2009 년에 채택 된 수정 된 연료 품질 지침에 따라 휘발유에 메탄올을 최대 3 % v / v 혼합 할 수 있습니다.

브라질
가솔린에 상당한 양의 메탄올을 추가하려는 노력은 1989 년에서 1992 년 사이에 메탄올과 휘발유를 혼합하는 과학자 그룹이 설정 한 파일럿 테스트에 이어 브라질에서의 실행에 매우 근접해졌습니다. 상파울루에서 실시 된 사고는 안전주의 사항을 따르지 않을 것으로 예상되는 주유소 직원의 건강에 대한 우려로시 시장이 막판에 거부권을 행사했다. 2006 년 현재이 아이디어는 재 등장하지 않았습니다.

인도
니티아요 그 (Niti Aayog), 2018 년 8 월 3 일 인도 계획위원회는 가능하다면 승용차가 15 % 메탄올 혼합 연료를 사용한다고 발표했다. 현재 인도의 자동차는 에탄올 혼합 연료를 최대 10 %까지 사용합니다. 정부가 승인하면 매월 연료비를 10 % 삭감 할 것입니다. 인도에서는 에탄올의 가격이 42 리터 인 반면에 메탄올의 가격은 20 리터 이하로 추산됩니다.