近日，课题组2022级博士研究生张磊玉同学在生物质高值化利用领域取得新研究进展相关研究成果以“Boosting carbon utilization efficiency for sustainable methanol production from biomass: Techno-economic and environmental analysis”为题在线发表在《Energy Conversion and Management》期刊（IF = 10.4），这是课题组近年来在该期刊发表的第3篇文章。

传统化石燃料的过度使用造成了大量的二氧化碳排放，并加剧了气候变化。因此，开发和寻找清洁燃料对于实现碳减排至关重要。生物甲醇作为一种环境友好型燃料，其具有能量密度高、易于运输以及易于存储等优势。同时，生物质制甲醇工艺已成为缓解能源需求增长与化石燃料枯竭之间的矛盾的重要途径。

在生物质制甲醇工艺中，生物质气化制得的合成气具有“富碳贫氢”的特征，因此需要通过水煤气变换过程调节合成气中氢碳比（H₂/CO）至2左右，不过这种方式通常会使得合成气的部分碳以CO₂形式损失。为解决此问题，本工作提出三种新型的生物质制甲醇工艺，即通过引入外部氢气，以移除水煤气变换过程，从而促进合成气中的碳向甲醇的深度转化。与此同时，利用热集成技术进一步优化不同方案的换热网络以最大程度降低对于外部能源的依赖。此外，本工作从技术和经济两方面系统比较了不同方案的工艺性能，并探究了相较于常规的生物质制甲醇工艺，新型工艺在上述两方面的竞争优势。

结果表明，与常规的生物质制甲醇工艺相比，三种新型工艺的碳效率显著提高了 22%，二氧化碳排放量减少了 60%，净生产成本降幅超过 30%。对于三种耦合外部氢气生产技术的生物质制甲醇工艺，耦合甲烷化学循环技术的工艺的经济性能更好，耦合固体氧化物电解技术的工艺更加环保，采用甲烷热解技术的工艺则更加节能。总之，本工作为绿色甲醇生产提供了三种可行的技术途径，有利于推动现有化石能源结构向碳中和能源结构过渡。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118504