成果推介 | 华东理工大学：沼气全碳定向转化制绿色甲醇

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本期我们将推介华东理工大学科创成果。

随着“双碳”目标深入推进和航运、化工、交通等行业绿色转型加速，绿色甲醇正成为替代传统化石燃料的重要方向。我国城市湿垃圾、餐厨垃圾、污泥、畜禽粪污和农业废弃物资源量巨大，经厌氧发酵可产生富含甲烷和二氧化碳的沼气，是分布广、来源稳定、绿色属性明确的可再生碳资源。然而，传统沼气利用多以发电、燃烧或提纯生物天然气为主，通常只利用其中的甲烷，而将约30%—40%的二氧化碳分离或排放，不仅增加处理成本和能耗，也造成大量生物源“绿碳”资源浪费。

本技术提出沼气全碳定向转化制绿色甲醇新路线，突破传统“只用甲烷、排掉二氧化碳”的思路，将沼气中的甲烷和二氧化碳共同作为原料，通过混合重整造气，再经高效甲醇合成过程制备绿色甲醇，实现沼气中碳资源的高效利用。与国际上常见的沼气提纯、生物天然气利用或单一二氧化碳转化路线相比，本技术具有碳利用率高、原料适应性强、产品附加值高、过程能耗低、工程放大路径清晰等优势，可根据不同地区的有机废弃物资源条件，灵活耦合厌氧发酵、沼气净化、绿电供热、合成气调控和甲醇合成等单元，形成适用于城市环保园区、农业废弃物集中处理区、畜禽养殖基地、污泥处理厂、工业园区和港口燃料供应体系的绿色燃料解决方案。

华东理工大学联合上海复洁科技股份有限公司组成攻关团队，已围绕“三素协同厌氧发酵”、混合重整、绿电供热反应器、甲醇合成催化剂及“Cu串Ni双塔双循环”甲醇合成工艺开展系统创新，打通了“有机废弃物—沼气—合成气—绿色甲醇”技术路径。目前，该技术已在千吨级中试装置完成验证，成功产出纯度达99.99%的绿色甲醇，生物源碳含量达97.78%，并获得ISCC-EU和ISCC-PLUS国际绿色双认证，全生命周期减碳率超过95%，成本和能耗较现有路线有望降低30%以上。该技术不仅可为各地有机废弃物资源化利用提供高价值出口，也可为绿色甲醇、绿色航运燃料和低碳化工原料供应提供可复制、可推广的系统方案，适合与地方政府、环保企业、能源企业、港口航运企业及大型农业废弃物处理企业开展示范建设和产业化合作。

图1：沼气全碳转化制绿色甲醇千吨级中试现场

图2：产出的符合国际航运染料标准的绿色甲醇燃料

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负责人介绍

Principal Introduction

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技术成熟度

Technology Readiness Level (TRL)

涉及专利数：8

技术成熟度：工程应用阶段/批量生产（千吨级中试）

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应用场景

Application Scenarios

该技术主要应用于各类有机废弃物资源化和绿色燃料制备场景。在城市固废处理领域，适用于湿垃圾、餐厨垃圾、厨余垃圾等厌氧发酵产沼气项目，可将原本用于发电或简单燃烧的沼气进一步转化为高附加值绿色甲醇；在市政污泥和园区有机废弃物处理领域，可与污泥厌氧消化、工业有机废水处理等过程耦合，实现沼气就地转化和碳资源高效利用；在农业农村领域，适用于畜禽粪污、秸秆、农业废弃物等集中发酵制沼气场景，为养殖园区、农业示范区和县域循环经济提供绿色燃料产品出口；在能源化工领域，可作为绿色甲醇、低碳化工原料和可再生碳基燃料的制备路线，服务甲醇制烯烃、甲醇燃料、绿色化工原料替代等需求。此外，在大型环保园区、循环经济产业园和零碳园区建设中，该技术可与垃圾焚烧绿电、绿电制氢、二氧化碳捕集等过程协同，形成“有机废弃物—沼气—绿色甲醇—绿色燃料/化工品”的利用模式，为地方政府、环保企业和能源企业提供可复制、可推广的绿色低碳解决方案。

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市场分析

Market Analysis

该技术具有明确的市场需求和规模化推广空间。从需求端看，全球航运业、化工行业和交通燃料领域正在加速寻找低碳替代燃料，绿色甲醇因常温液态、便于储运、可直接用于船舶燃料和化工原料，被认为是最具产业化条件的绿色燃料之一。国际海事组织已提出，到2030年零/近零温室气体排放燃料在国际航运能源使用中占比至少达到5%、力争10%，这将持续拉动绿色甲醇等替代燃料需求。从国内看，绿色甲醇既可服务航运燃料加注，也可进入甲醇燃料、低碳化工原料和园区能源系统等多元市场；上海已明确到2030年初步建成国际航运绿色燃料加注和交易中心，甲醇及生物燃料等加注能力达到百万吨级，表明绿色燃料正从示范验证进入规模化应用阶段。从供给端看，我国城市湿垃圾、餐厨垃圾、市政污泥、畜禽粪污、农业废弃物等有机废弃物资源量大、分布广，厌氧发酵产生的沼气长期存在低值利用问题，传统发电或提纯天然气收益有限，而将沼气中的甲烷和二氧化碳共同转化为绿色甲醇，可显著提升单位碳资源价值。当前绿色甲醇供给仍难以完全匹配航运低碳转型需求，国际航运企业也已明确提出2030年前提高替代燃料使用比例，市场存在明显供需缺口。

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合作方

Cooperation Partners

面向客户包括环保企业、垃圾处理厂、污泥处理厂、农业废弃物资源化企业、能源化工企业、港口航运企业及地方政府园区。未来可形成“废弃物处理收益、绿色甲醇销售收益、减碳收益和园区能源协同收益”相结合的商业模式，具备从中试示范向规模化复制推广的市场潜力。

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意向征集

Market Analysis

咨询电话：知识产权运营部

021-64252676

征集邮箱：wangsuli@ecust.edu.cn

办公地址：华东理工大学研究生楼1013办公室

来源 | 华东理工大学科研院

编辑 | 上海科促会