甲醇作为船用燃料

在监管和脱碳愿望的驱动下，船东正在寻找可以实现净零排放目标的多种选项，其中之一就是使用甲醇作为船用燃料。

在未来的船舶推进和发电领域，甲醇可能是一种有望获得成功的选择，它与其他替代选项相比更接近“现成解决方案”。

什么是甲醇？

甲醇 (CH3OH3) 是一种轻质、无色、易燃、易挥发的液体醇，又称羟基甲烷。除用作燃料外，甲醇还是生产塑料、油漆和建筑材料等多种商品的基础化学物质。

甲醇不是天然存在的物质，因此根据其所采用的生产方式和原料不同，用于描述甲醇的颜色也不同。

棕色 甲醇：原料为煤炭。

灰色 甲醇：原料为天然气，且在加工时也使用天然气作为燃料。

蓝色 甲醇：原料为氢气和已通过碳捕捉进行提取的二氧化碳 (CO2)。

绿色 甲醇：由生物质能燃料或使用可再能源进行电解而成。

目前，大多数解决方案中使用煤或天然气作为原料合成气体，生产棕色和灰色甲醇。但根据生命周期分析，预计未来将转向蓝色和绿色甲醇生产。

甲醇作为

船用燃料

随着业内不断迈向脱碳目标，甲醇已成为船用替代燃料领域的有力选项。具体原因包括：

在所有液体燃料中，甲醇的碳含量最低、氢含量最高。

与正在研究的其他替代燃料不同，甲醇在环境温度和压力下均为液体，这意味着：

只需进行相对较小的改造即可在船上使用甲醇，降低了船东的成本支出；

在加注燃料、储存和运输方面较为简单。

目前工业需求较为广泛，因此甲醇产量大，供给充足。

与传统船用燃料相比，大大减少了硫氧化物 (Sox) 和氮氧化物 (NOx) 的排放以及颗粒物。劳氏船级社 (Lloyd’s Register) 的测试数据显示：

与重质燃料油 (HFO)相比，氮氧化物排放量减少了约 60%（发动机负载不同，结果可能有所差异）；

硫氧化物排放量减少了 99%；

颗粒物减少了 95%。

适用于灰色甲醇或棕色甲醇的双燃料发动机可以燃烧绿色甲醇和蓝色甲醇，无需进行任何改装。

甲醇的能量密度高于氨和氢。

甲醇作为船用燃料有何缺点？

甲醇具有腐蚀性，需要特定的储存和处理条件。

甲醇闪点低 (12o C)。

甲醇毒性高。

与船用残渣燃料油和馏分油相比，需要配备额外的安全系统。

尽管与氨和氢相比，甲醇的能量密度较高，但与残渣燃料油或馏分油（如超低硫燃料油或船用轻柴油）相比，甲醇的能量密度大约低 2.4 倍。这意味着需要更大的燃油舱，因而可能会降低货物装运能力。

为满足需求，绿色甲醇和生物甲醇等低碳生产方式将大幅增加，其他岸上行业也将参与竞争。

与传统船用燃料相比，甲醇作为船用燃料的成本更高。

技术和运营

——专家问答

我们与劳氏船级社的 Charles Haskell 就技术和运营方面进行了探讨。

问  IMO 和欧盟立法将对生产和使用甲醇有何影响？

最近，IMO 海上环境保护委员会 (MEPC 80) 通过了最新的加强战略，以期在 2050 年前后实现 CO2 净零排放。 在这一过程中，将以 2008 年的碳强度水平为基准设置多个目标节点：到 2030 年，需降低20%，力争达到30%；到2040年，需降低70%，力争达到80%。此外，到2030年，低碳或零碳燃料的使用率需至少达到5%，力争达到10%。

FuelEU Maritime 将于2025年生效。该法规设定了船舶或船队（更为重要）所用能源的年平均温室气体 (GHG) 强度降幅目标，并要求逐步降低温室气体强度。以2020年作为基线，2025 年、2030 年、2035年的降幅分别需达到2%、6%、14.5%，到2050年强度需降低80%。

包括中国、美国和英国在内的其他地区正在研究建立更多排放交易制度。如果能够取得进展，加之欧盟的“Fit for 55”一揽子计划，将涵盖全球大部分主要贸易集团。 但每个区域的计划可能不尽相同，这会使海事行业在全球范围内采用的脱碳方法较为分散。

上述措施有助于投资使用蓝色甲醇和绿色甲醇，进而降低了在欧盟内生产配套设施成本较高的风险。在MEPC80之后，在全球范围内这一风险也将有所降低。

问  与其他替代燃料（如生物燃料、氨和氢气）相比，您如何看待将甲醇用作船舶燃料？

甲醇是一种成熟的燃料，作为新的选项，独一无二。 甲醇在船上的应用已有多年。但是，燃料生产需要从化石燃料转向可再生能源，这样才能符合目标的要求。

甲醇技术已经成熟，大多数发动机制造商已经或即将推出双燃料二冲程发动机、四冲程柴油发动机或四冲程奥托循环发动机。

问  甲醇的安全性如何？

通常认为甲醇是未来较为安全的燃料之一。但它仍然具有毒性，在处理时需要格外小心。 通过吸入、摄入、皮肤接触或眼睛接触等方式，甲醇有可能被人体吸收。 甲醇污染或暴露风险对健康的不良影响并不能立刻显现，但却依然可能致命。

该燃料还会与强氧化剂发生剧烈反应，在泄漏时会增加火灾和爆炸的风险。甲醇的蒸气比空气重，因此会沿表面扩散并聚积在通风不良的低洼或密闭区域，例如机舱舱底区域。

由于甲醇是一种经常使用的化学原料和海运货物，因此已经出版了众多与之相关的安全指南。劳氏船级社和甲醇协会 (Methanol Institute) 于2020年出版了《甲醇加注技术参考简介》(Introduction to Methanol Bunkering Technical Reference)，制定了有关甲醇加注的可靠指南。 此外，甲醇协会还定期更新《甲醇协会安全处理手册（第4版）》(The Methanol Institute Safe Handling Manual (4th edition))。

对甲醇燃料感兴趣的供应商、港口和用户还应了解《CEN 研讨会协议》。CEN，即欧洲标准化委员会，是欧盟认可的、负责制定欧洲自愿标准的三大机构之一。CEN、劳氏船级社和甲醇协会等行业参与者合作制定了《甲醇加注研讨会协议》。

污染风险

——专家问答

我们邀请了国际油轮船东防污染联合会 (ITOPF) 的Andrew Le Masurier，并向其咨询了甲醇化学性质和甲醇泄漏对环境的影响等问题。

问  甲醇泄漏到水中会产生哪些环境风险？

甲醇泄漏到海洋环境后，会沿表面扩散并溶解到水体中，同时会通过蒸发向大气扩散。

甲醇溶解在水中，附近水域在极短时间内可能会因甲醇毒性受到影响。 但是，由于水体的流动和稀释，浓度将迅速降低，长期影响预计可以忽略不计。 甲醇可以完全混溶于水，这意味着其溶解度没有限制，永远不会达到最大饱和点。 因此，无论泄漏的甲醇量如何，总有可能溶解到水体中。 由于这一特性，与石油基燃料相比，甲醇大量泄漏到开放水域后可以快速消散到无毒水平 (<1%)。

潮汐流和风致波浪作用会共同影响水环境中甲醇的混合量，而这将进一步决定甲醇的消散速度。目前，对水体表面石油产品污染速度已经有了大量研究。但是对于甲醇，尚未开展广泛的研究，数据较少。

如果含有大量轻烃化合物（如柴油）的石油燃料发生泄漏，会迅速污染水体表面，而且往往会立刻影响附近的生物，从而放大毒性的作用并推高死亡率。 但与石油燃料相比，甲醇的毒性通常作用缓慢、影响较小、消散速度较快，因此毒性浓度几乎不可能维持在非常高的水平，也不会对海洋生物产生严重的长期影响。

问  与其他燃料相比，甲醇泄漏时应怎样进行清理？

溢油应急行业可能会发生重大转变。目前，发生溢油事件后，溢油应急组织通常可能需要苦战数日，清理大面积海岸线。而甲醇泄漏后，可能只需监测和评估受体的风险，并在短时间内处理局部事件。

如上所述，甲醇会散发到大气并流向周围的水体，因此其在海面的残留时间很短。这意味着相关资源到达受影响区域之前，泄漏事件的影响很可能已经自然减弱。

但是，甲醇蒸气具有毒性且易燃。如果发生持续泄漏事件，应急处理人员和附近受体仍会面临重大风险。因此，在进行应急处理时，监测和评估非常重要。

此外，还需考虑大气羽流扩散模型。如果事件发生在人口密集/环境敏感的地区附近，则应向国家相关部门通报人类或环境可能面临的风险。ITOPF 参与处理了马来西亚 2012 年甲醇爆炸引起的漏油事件，并对可能受影响的区域提供了见解。据悉，在那次事件中，距离爆炸现场约 800 米处有建筑物受损。

还可以考虑使用远程控制的传感器来测量空气中的蒸气浓度或泄漏点附近水柱的甲醇浓度。通过这种方法，可以高效获取实地验证的建模结果，还可以收集有关可能受影响区域的定量数据。需要指出的是，我们之所以能够在甲醇泄漏后或泄漏之时立即评估溢油事件的后果和影响，这些检测技术功不可没。甲醇是一种与水完全混溶的透明液体，因此很难在其溶解到周围水体之前通过远程图像或肉眼监测到泄漏事件。

问  与燃油泄漏相比，处理甲醇泄漏事件的费用如何？

与常规石油泄漏相比，费用可能差别很大。 由于在海上和海岸线附近应急处理泄漏的可能性很小，因此通常不必承担与之相关的巨额费用。 但是，在灭火方面的支出可能较高。

此外，通常情况下，船舶燃料泄漏后的废物收集、运输和处置成本较高。但甲醇会流失到大气和周围的水体中，因此可能不会产生废物。

甲醇泄漏事件的处理费用可能涉及在事件发生后立即提供建模专业知识、监测设备和广泛整体技术咨询等方面。

如果监测到缓慢的持续泄漏，可能需要采取部分预防措施，例如修复船舶结构中的泄漏点或裂缝，阻止进一步泄漏。

如果甲醇泄漏导致爆炸，或者泄漏区域的毒性浓度超标并对附近的人造成影响，则可能引发人身伤亡索赔。此外，还可能需要赔偿渔船或其他类型船舶的经济损失，以及受影响区域因减少港口活动而产生的更广泛的经济损失。

由于国际上处理此类事件的经验相对较少，可能需要承担泄漏后进行监测和环境研究的费用。此外，可能还需承担为恢复原状而采取合理措施的费用。但是，预计不会产生长期的环境损害，因此需要进行何种研究并采取怎样的恢复措施尚无定论。

还应指出的是，目前还不清楚《国际油污损害民事责任公约》(CLC)、2001年《燃油公约》和2010年《有毒和有害物质公约》（尚未生效）等IMO责任和赔偿公约中关于“污染损害”和“损害”的现行定义能够在何种程度上覆盖此类索赔。 在现有的IMO责任和赔偿公约中，针对此类新兴燃料的立法可能存在空白，因此有必要在国际船队普遍使用新兴燃料船舶之前澄清相关问题。

航运业应为新兴燃料做好哪些准备？

从溢油应急处理的角度来看，几乎没有发生过重大的新兴燃料泄漏事件。因此，很难真正了解这些事件的实际影响和后果。 如果组织处理过此类燃料事件，应向业内积极分享经验并提供信息，确保组织和政府能够为这些事件做好万全准备，并在实践中采取最佳策略。 航运业、海上营救业和溢油应急处理行业应联手向前。只要不断促进信息开放共享，未来我们就能够很好地应对此类事件。

来源： 北标海事咨询顾问有限公司