甲醇经济（Methanol economy）是一种建议的未来经济，其中甲醇和二甲醚取代化石燃料作为储能，地面运输燃料和合成碳氢化合物及其产品的原料。 它提供了建议的氢经济或乙醇经济的替代方案。

在20世纪90年代，诺贝尔奖获得者乔治·奥拉（George A. Olah）提倡甲醇经济; 在他提出甲醇经济之前，他和两位合着者GK Surya Prakash和Alain Goeppert在2006年发表了关于化石燃料和替代能源状况的摘要，包括其可用性和局限性。

甲醇可以从各种来源生产，包括仍然丰富的化石燃料（天然气，煤，油页岩，焦油砂等）以及农产品和城市垃圾，木材和各种生物质。 它也可以由二氧化碳的化学循环制成。

介绍
2005年，诺贝尔奖获得者乔治·奥拉呼吁在“超越石油和天然气：甲醇经济”一文中创造甲醇经济，并于2006年与另外两位合着者一起出版了一本关于这一主题的书。在这些书中，作者总结了化石燃料来源和其他替代能源的现状，在提出所谓的甲醇经济实验之前的可用性和局限性。

甲醇是一种可用于热力发动机和燃料电池的燃料。 由于其良好的辛烷值，它可以直接用作汽车（包括混合动力汽车和插入式汽车）的燃料，使用已经使用的各种类型的内燃机。 甲醇也可以直接在DMFC电池中用于燃料电池中，或者在通过重整转化成氢气后间接地用于燃料电池中。

在正常条件下，甲醇是一种液体，可以很容易地储存，运输和分配，类似于汽油和柴油。 在化学上，它也可以通过脱水快速转化为二甲醚，二甲醚是十六烷值为55的柴油替代品。

在2000年，甲醇被大规模使用（每年约3700万吨）作为基本化学砖，用于生产许多复杂的化学品和聚合物材料。 此外，它可以通过乙烯和丙烯中的“甲醇转化为烯烃”（MTO）工艺，可以用于生产高分子量合成烃的不饱和烃及其它衍生物（通常从石油和石油中获得）轻易转化。天然气。

甲醇来源
甲醇可以从各种来源高效生产，包括一些非常丰富的化石燃料（天然气，煤，油页岩，沥青砂等），还有农业废弃物和常见的垃圾分类城市，木材，以及各种类型的生物质。

回收二氧化碳
更为激进的假设是从二氧化碳的化学循环中获得甲醇。 最初的主要来源可能是来自燃烧化石燃料或从水泥厂和其他工厂排放的发电厂的二氧化碳排放。 在较长的时间内，考虑到化石燃料资源的减少及其在地球大气层中的使用效果，即使是低浓度的二氧化碳自然也可以被捕获并再循环以获得甲醇：这样它就是一种补充剂。光合作用的自然循环相同。 正在开发新的，更有效的吸收物质，能够捕获大气中的CO 2，在某些情况下可以模拟活植物的作用。 因此，二氧化碳的化学循环以获得新的燃料和材料可能变得可行和可持续，使这些“非化石碳燃料”在与人类寿命相当的时间尺度上可再生。 在冰岛，2011/2012年，该系统已经开始每年生产200万升甲醇。

用途

汽油
甲醇是热机和燃料电池的燃料。 由于其高辛烷值，它可以直接用作使用现有内燃机（ICE）的灵活燃料汽车（包括混合动力汽车和插电式混合动力汽车）的燃料。 甲醇也可以在一些其他类型的发动机中燃烧，或者在使用其他液体燃料时提供热量。 燃料电池可直接在直接甲醇燃料电池（DMFC）中使用甲醇或间接使用（通过重整转化为氢气后）。
在内燃机（ICE）
甲醇具有高辛烷值（RON为107，MON为92），这使其成为汽油的充分替代品。 它具有比汽油更高的火焰速度，这导致更高的效率以及更大的潜在汽化热（比汽油高3.7倍），这意味着可以更有效地去除发动机产生的热量，从而可以使用空气冷却引擎。 此外，甲醇燃烧比汽油产生更少的污染，并且在火灾的情况下更安全。 然而，与汽油相比，甲醇每体积的能量含量只有一半（8,600 BTU /磅）。

在压缩点火发动机（柴油发动机）
甲醇本身是柴油燃料的不良替代品。 但是，由于化学脱水，甲醇可以转化为二甲醚（DME），这是一种十六烷值为55-60的优质柴油燃料，优于普通柴油的十六烷值45-55。 与柴油燃料相比，DME具有更低的颗粒物质NO x和CO排放，并且不排放任何类型的二氧化硫或二氧化硫（SO x）。 通过植物油的酯交换，甲醇也用于生产生物柴油。

在先进的发动机或由甲醇燃料的燃料电池中
甲醇和乙醚 – 二甲醚的使用可以与混合动力发动机和电动汽车技术相结合，从而获得更大的里程（公里/升）和更低的排放。 这些燃料可用于燃料电池和催化剂中，所述催化剂通过获得氢以供给燃料电池来操作重整，或者直接在直接甲醇燃料电池（DMFC）中“燃烧”甲醇。

用于生产电力
甲醇和二甲醚可用于燃气轮机发电。 目前非常昂贵的燃料电池（PAFC，MCFC，SOFC）型号可用于发电，特别是在需要低噪音的环境中，除了低温发热之外，例如医院; 或者工厂的重量很轻，如在空中或太空运输车辆中。

作为国内燃料
甲醇和DME可用于商业建筑和家庭中以产生热量和/或电力。 DME可用于商用燃气灶/厨房，无需进行重大修改。 在发展中国家，甲醇可以用作厨房的燃料，因为它比木材（更少的纳米颗粒和CO）燃烧得更清洁，并且以这种方式减少了与家庭污染有关的一些问题。但是应该是与汽油，柴油或着色掺杂剂混合，以避免任何可能的欺诈，以及作为饮料添加剂的致命用途，这是意大利发生的甲醇酒诈骗事件。

化学和聚合物材料的基本元素
目前，甲醇被广泛用作生产各种化学品和其他产品如塑料聚合物的基础材料。 通过称为“甲醇转化为汽油”（MTG）的过程，甲醇可以转化为汽油。 使用“甲醇制烯烃”（MTO）工艺，甲醇可以转化为乙烯和丙烯烯烃，这两种化学品由石油化学工业大量生产。 这些是生产必需聚合物（LDPE，HDPE，PP）和目前由石油衍生物生产的其他化学中间体的重要构件。 因此，从甲醇开始生产可以减少对石油的依赖。 即使在化石燃料库结束之后，它也可以继续生产这些基本化学品和塑料。

原料
目前，甲醇已经大规模用于生产各种化学品和产品。 截至2015年，作为化学原料的全球甲醇需求量达到每年约4200万公吨。通过甲醇制汽油（MTG）工艺，它可以转化为汽油。 使用甲醇制烯烃（MTO）工艺，甲醇也可以转化为乙烯和丙烯，这两种化学品是由石化工业生产的最大量的。 这些是用于生产必需聚合物（LDPE，HDPE，PP）的重要构件，并且像目前主要由石油原料生产的其他化学中间体一样。 因此，他们用甲醇生产可以减少我们对石油的依赖。 当化石燃料储备枯竭时，它还可以继续生产这些化学品。

生产
今天，大多数甲醇是由甲烷通过合成气生产的。 特立尼达和多巴哥目前是世界上最大的甲醇出口国，出口主要是美国。 用作生产甲醇的原料的天然气来自与其他用途相同的来源。 非常规天然气资源，如煤层气，致密砂气，以及海洋大陆架和西伯利亚和加拿大苔原下的非常大的甲烷水合物资源，也可用于提供必要的天然气。

从甲烷到甲醇的常规途径通过与部分氧化结合（或不结合）的蒸汽重整通过合成气产生。 还正在开发新的和更有效的将甲烷转化为甲醇的方法。 这些包括：

均相催化剂在硫酸介质中甲烷氧化
甲烷溴化，然后水解所得的溴甲烷
用氧气直接氧化甲烷
甲烷的微生物或光化学转化
部分甲烷氧化，捕获部分氧化的产物，然后在铜和铁交换的沸石上提取（例如α-氧气）

所有这些合成路线都排放温室气体二氧化碳CO2。 为了减轻这种影响，可以通过最小化二氧化碳排放的方式制造甲醇。 一种解决方案是由通过生物质气化获得的合成气生产它。 为此目的，可以使用任何生物质，包括木材，木材废料，草，农作物及其副产品，动物废物，水生植物和城市垃圾。 没有必要像玉米，甘蔗和小麦中的乙醇那样使用粮食作物。

生物质→合成气（CO，CO ₂ ，H ₂ ）→CH ₃ OH

甲醇可以由来自任何来源的碳和氢合成，包括仍然可用的化石燃料和生物质。 燃烧发电厂和其他工业的化石燃料排放的二氧化碳，甚至空气中所含的二氧化碳，都可以成为碳的来源。 它也可以通过二氧化碳的化学回收制成，碳回收国际已经通过其第一个商业规模的工厂证明了这一点。 最初的主要来源是富含二氧化碳的燃烧化石燃料的发电厂烟气或来自水泥和其他工厂的废气。 然而，在较长的范围内，考虑到化石燃料资源的减少及其对地球大气的利用效果，即使低浓度的大气CO2本身也可以通过甲醇捕获和再循环，从而补充了自然界自身的光合作用循环。 正在开发用于捕获大气二氧化碳的高效新吸收剂，模仿植物的能力。 因此，将二氧化碳化学循环到新的燃料和材料可能变得可行，使其在人类时间尺度上可再生。

甲醇也可以通过CO 2与CO 2的催化氢化由CO 2生产，其中氢已经从水电解获得。 这是冰岛碳回收国际使用的过程。 如果有电力，甲醇也可以通过CO2电化学还原来生产。 为了实现碳中和，这些反应所需的能源来自可再生能源，如风能，水力发电和太阳能以及核能。 实际上，所有这些都允许将自由能储存在易于运输的甲醇中，甲醇立即由氢气和二氧化碳制成，而不是试图将能量存储在游离氢气中。

CO ₂ + 3H ₂ →CH ₃ OH + H ₂ O.
或用电能

CO ₂ + 5H ₂ O + 6 e ^-1 →CH ₃ OH + 6 HO ^-1
6 HO ^-1 →3H ₂ O + 3/2 O ₂ + 6 e ^-1

总：
CO ₂ + 2H ₂ O +电能→CH ₃ OH + 3/2 O ₂

必要的二氧化碳将从化石燃料燃烧发电厂和其他工业烟气（包括水泥厂）中捕获。 随着化石燃料资源的减少和二氧化碳的排放，也可以使用空气中的二氧化碳含量。 考虑到空气中二氧化碳浓度较低（0.04％），必须开发出吸收二氧化碳的经济可行技术。 因此，由于溶解形式的浓度较高，从水中提取二氧化碳可能更为可行。 这将允许二氧化碳的化学循环，从而模仿自然的光合作用。

好处
在光合作用过程中，绿色植物利用太阳能将水分解成游离氧（释放出来的）和游离氢。 工厂不是试图储存氢气，而是立即从空气中捕获二氧化碳，使氢气将氢气还原为可储存的燃料，如碳氢化合物（植物油和萜烯）和多元醇（甘油，糖和淀粉）。 在甲醇经济中，任何类似地产生游离氢的过程都建议立即“捕获”它以将二氧化碳还原成甲醇，甲醇与光合作用的植物产品一样，在储存和运输方面比游离氢本身具有很大的优势。

甲醇在正常条件下是液体，可以很容易地储存，运输和分配，就像汽油和柴油燃料一样。 它也可以通过脱水转化成二甲醚，十六烷值为55的柴油替代品。

与氢气比较
与氢经济相比，甲醇经济优势：

与压缩氢相比，按体积存储有效的能量。 当考虑氢压力限制容器时，也可以实现重量储能的优点。 甲醇的体积能量密度显着高于液态氢，部分原因是液态氢的密度低至71克/升。 因此，在1升甲醇（99克/升）中实际上比在1升液态氢中含有更多的氢，并且甲醇不需要在-253℃的温度下保持低温容器。
液态氢基础设施将非常昂贵。 甲醇可以仅使用有限的修改来使用现有的汽油基础设施
可与汽油混合（例如在M85中，含有85％甲醇和15％汽油的混合物）。
方便使用的。 氢气是挥发性的，其限制使用高压或低温系统。
损失更少：氢气比甲醇更容易泄漏。 热量会蒸发液态氢，使储罐中的预期损失达到每天0.3％。 （见Chart Ferox储罐液氧）。

与乙醇比较
可以使用经过验证的技术通过合成气的任何有机材料制成。 没有必要使用粮食作物并与粮食生产竞争。 可以从生物质产生的甲醇量远大于乙醇。
可以在多元化的能源市场中与乙醇竞争并补充乙醇。 从化石燃料中获得的甲醇价格低于乙醇。
可以像乙醇一样混入汽油中。 2007年，中国将超过10亿美国加仑（3,800,000立方米）的甲醇混入燃料中，并将于2008年中期引入甲醇燃料标准。 M85，85％甲醇和15％汽油的混合物，可以像今天在一些加油站销售的E85一样使用。

缺点
目前与在场外产生和输送氢气相关的高能量成本。
根据原料，发电本身可能不干净。
目前由依赖于化石燃料的天然气产生（尽管可以使用任何可燃烃）。
能量密度（按重量或体积计）是汽油的一半，比乙醇少24％

处理
如果不使用抑制剂，甲醇会腐蚀一些常见的金属，包括铝，锌和锰。 发动机燃油进气系统的一部分由铝制成。 与乙醇相似，必须使用与燃料箱，垫圈和发动机进气口相容的材料。
与类似的腐蚀性和亲水性乙醇一样，为石油产品设计的现有管道不能处理甲醇。 因此，甲醇需要在卡车和火车上以更高的能源成本运输，直到可以建造新的管道基础设施，或现有的管道被改装用于甲醇运输。
作为酒精的甲醇增加了一些塑料对燃料蒸汽（例如高密度聚乙烯）的渗透性。 甲醇的这种性质有可能增加燃料中挥发性有机化合物（VOC）的排放，这有助于增加对流层臭氧和可能的人体暴露。

寒冷天气中的低波动性：纯甲醇燃料发动机可能难以启动，并且在预热之前它们运行效率低下。 这就是为什么含有85％甲醇和15％汽油（M85）的混合物通常用于ICE中。 汽油允许发动机即使在较低温度下也能启动。
除低浓度暴露外，甲醇是有毒的。 摄入较大量（30至100 mL）时，甲醇是致命的。 但大多数发动机燃料也是如此，包括汽油（120至300毫升）和柴油燃料。 汽油中还含有少量已知具有致癌性的化合物（如苯）。 甲醇不是致癌物质，也不含致癌物质。 然而，甲醇可能在体内代谢成甲醛，甲醛既有毒又致癌。 甲醇在人体和可食用水果中天然存在少量。
甲醇是一种液体：与开放空间的氢气相比，这会产生更大的火灾风险，因为甲醇泄漏不会消散。 与汽油不同，甲醇燃烧不可见。 然而，与汽油相比，甲醇更安全。 燃烧时更难以点燃并释放更少的热量。甲醇火可以用普通水熄灭，而汽油漂浮在水上并继续燃烧。 美国环保署估计，将燃料从汽油转换为甲醇可将燃料相关火灾的发生率降低90％。
甲醇是水溶性的：意外释放，可能会经历相对较快的地下水运输，造成地下水污染，尽管这种风险尚未得到彻底研究。 然而，在环境中意外释放甲醇会造成比同类汽油或原油泄漏少得多的损害。 与这些燃料不同，甲醇是可生物降解的并且完全可溶于水，并且可以快速稀释至足够低的浓度以使微生物开始生物降解。 这种效应已经在水处理厂中得到利用，其中甲醇已经用于反硝化和作为细菌的营养物。

应用
然后，甲醇及其衍生物（例如二甲醚）可用于在传统内燃机中和在甲醇燃料电池中作为燃料发电。

储存，运输和分配在室温下为液体的甲醇可以使用现有的基础设施和技术。 然后可以有效地桥接消费者和再生能量生产者之间的宽距离。 储能密度约为汽油和柴油储存密度的50％。

欧洲
在冰岛，Carbon Recycling International经营着一家甲醇生产厂。 该植物以奥拉命名。

在德国，蒂森克虏伯的Carbon2Chem倡议和联邦教育与研究部的一个项目是冶炼厂生产甲醇。

中国
根据亚洲甲醇市场服务咨询公司（MMSA）的一项研究，估计2027年全球产能将增加5580万吨，其中3800万吨将用作燃料。

中国的甲醇生产主要以煤为基础，既可用作高甲醇燃料，如M85和M100，也可用作二甲醚等衍生物。2007年，中国现货甲醇的价格约为汽油价格的40％。 中国正在制定国家甲醇燃料标准，中国汽车制造商正致力于改进甲醇发动机。

中国从甲醇生产二甲醚的能力预计将从2007年的不足100万吨增加到600多万吨。 仅中石化公司就希望将其二甲醚的产能扩大到300万吨。