رهبران بازار جهانی متانول سبز

زمان مطالعه: 10 دقیقه

در سال‌های اخیر، با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و تلاش‌های جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، توسعه بازار متانول سبز به عنوان یکی از گزینه‌های مهم در مسیر گذار به اقتصاد کم‌کربن مطرح شده است. برخلاف متانول خاکستری که از منابع فسیلی (گاز طبیعی و زغال سنگ) تولید می‌شود، متانول سبز (ای-متانول و متانول زیستی) با استفاده از منابع تجدیدپذیر و فناوری‌های جذب و استفاده مجدد از کربن (CCUS) تولید شده و به عنوان جایگزینی با قابلیت تامین پایدار و پاک‌تر با اثرات محیط زیستی کم‌تر شناخته می‌شود.

در حال حاضر، بخش عمده (حدود 99 درصد) متانول تولیدی در جهان از خوراک‌های گاز طبیعی و زغال سنگ تولید می‌شود؛ منابعی که با انتشار بالای کربن دی‌اکسید همراه هستند. برآوردها نشان می‌دهد که حدود %10 از کل کربن منتشرشده از صنایع پتروشیمی مربوط به تولید متانول از منابع فسیلی است. از این رو، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید متانول، به عنوان یکی از محورهای اصلی در بحث کربن‌زدایی در صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی مطرح است. پیش‌بینی می‌شود با تمرکز جهانی بر کاهش کربن، حجم بازار متانول سبز، به ویژه در حوزه سوخت‌های دریایی، در سال‌های آینده به‌طور قابل توجهی افزایش یابد.

برای مطالعه مقاله “اقتصاد متانولی: نقش متانول در گذار انرژی و توسعه زنجیره ارزش کربن‌دی‌اکسید” اینجا کلیک کنید.

متانول بر اساس نوع خوراک و منبع انرژی مصرفی به رنگ‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شود. هر رنگ، علاوه بر موارد ذکرشده، نمایانگر اثرات محیط زیستی تولید متانول هم است. در شکل زیر، خلاصه‌ای از دسته‌بندی رنگ‌ها بیان شده است.

معرفی انواع متانول مبتنی بر خوراک‌های مورد استفاده

در ادامه، به بررسی دقیق هر یک از انواع متانول پرداخته می‌شود.

متانول قهوه‌ای: این نوع متانول از زغال‌سنگ به عنوان ماده اولیه تولید می‌شود. در این فرآیند، زغال سنگ از طریق گازی‌سازی به گاز سنتز تبدیل شده و سپس این گاز به متانول تبدیل می‌شود. این مسیر تولید به دلیل استفاده از سوخت‌ فسیلی زغال سنگ و فرآیندهای انرژی‌بر، میزان بسیار بالایی از کربن‌دی‌اکسید و آلاینده‌های دیگر را منتشر می‌کند و یکی از آلاینده‌ترین انواع متانول محسوب می‌شود.

متانول خاکستری: این نوع متانول با استفاده از خوراک گاز طبیعی تولید می‌شود. گاز طبیعی ابتدا از طریق ریفرمینگ به گاز سنتزی تبدیل شده و سپس در فرآیند تولید متانول استفاده می‌شود. اگرچه آلایندگی متانول خاکستری نسبت به متانول قهوه‌ای کمتری است، اما همچنان انتشار قابل توجهی از کربن‌ دی‌اکسید را در فرایند تولید به همراه دارد.

متانول آبی: متانول آبی با استفاده از هیدروژن آبی (هیدروژنی که از منابع فسیلی تولید شده اما با فرآیند جذب و ذخیره‌سازی کربن همراه است) و کربن دی‌اکسید جذب‌شده تولید می‌شود. در این روش، بخشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای نسبت به متانول خاکستری کاهش می‌یابد؛ زیرا کربن دی‌اکسید تولید شده در طول فرآیند به جای انتشار، جذب و ذخیره می‌شود. متانول آبی را می‌توان یک گزینه مطلوب در دوران گذار به سوی تولید متانول پایدار دانست.

متانول سبز: متانول سبز از منابع کاملاً تجدیدپذیر تولید می‌شود. این متانول می‌تواند از زیست‌توده یا از ترکیب هیدروژن سبز ( هیدروژنی که که از الکترولیز آب با برق حاصل از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شود) و CO₂ جذب‌شده از منابع زیستی یا صنعتی (یا حتی جذب مستقیم از هوا) تولید شود. متانول سبز به عنوان پایدارترین نوع متانول شناخته می‌شود و به دلیل نقش چشم‌گیر در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، مورد توجه ویژه صنایع دریایی، حمل‌ونقل سنگین و صنایع شیمیایی آینده قرار گرفته است.

برای مطالعه مقاله “رنگین‌کمان هیدروژن؛ رنگ‌های مختلف هیدروژن از چه منابعی تولید می‌شوند؟” اینجا کلیک کنید.

به طور کلی متانول سبز نیز به دو نوع متانول زیستی و ای-متانول دسته بندی می‌شود. متانولی که از زیست توده تولید می‌شود، متانول زیستی (Bio-methanol) نام دارد. منابع اصلی و پایدار زیست‌توده عبارتند از: ضایعات و فراورده‌های جانبی کشاورزی و جنگل‌داری، گاز زیستی حاصل از دفن زباله، فاضلاب، زباله جامد شهری [1] (MSW) و شیرابه‌های خروجی از صنعت تولید کاغذ و خمیر کاغذ. از طرفی، متانولی که از هیدروژن سبز و CO₂ جذب‌شده (از منابع مختلف از جمله دودکش صنایع) تولید می‌شود، با نام متانول الکتروشیمیایی (به اختصار e-methanol یا ای-متانول) شناخته می‌شود. نمودار بلوکی تولید متانول زیستی و سبز در شکل زیر ارائه شده است.

نمودار بلوکی طرح تولید متانول زیستی و ای-متانول

بررسی بازار متانول سبز در جهان

افزایش تمرکز جهانی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مقابله با تغییرات اقلیمی، حجم بازار متانول سبز (متانول زیستی و ای-متانوی) را به عنوان جایگزین متانول فسیلی (متانول قهوه‌ایی و خاکستری)، به‌طور قابل توجهی افزایش داده است. بر اساس یک سناریو بسیار خوش بینانه توسط آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) پیش‌بینی می‌شود بازار متانول سبز از 9/1 میلیارد دلار در سال 2024 به 1/11 میلیارد دلار تا سال 2030 افزایش یابد و نرخ رشد مرکب سالانه 8/33 درصد را در این دوره ثبت کند. در شکل زیر، میزان تولید متانول در سال 2020 و پیش‌بینی میزان تولید آن در سال 2050 به تفکیک انواع متانول ارائه شده است.

ظرفیت تولید انواع متانول (سناریو خوش‌بینانه توسط آژانس بین المللی انرژی‌های تجدید پذیر)

در سال 2020، حدود 100 میلیون تن متانول در جهان تولید شده است که کم‌تر از 1 میلیون تن آن مربوط به متانول سبز بوده است. طبق آمار منتشرشده از آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA)، بر اساس سناریوی تغییر انرژی، پیش‌بینی می‌شود حجم بازار متانول تا سال 2050 به 500 میلیون تن افزایش یابد. برآوردها نشان می‌دهند که از این میزان، 250 میلیون تن به ای-متانول و 135 میلیون تن به متانول زیستی اختصاص خواهد داشت.

شرکت‌های پیشرو در تولید متانول سبز

رهبران اصلی بازار متانول سبز و شرکت‌های پیشگام در زمینه توسعه فناوری، تولید و استفاده از متانول سبز در زنجیره ارزش پایین دستی متانول در شکل زیر نشان داده شده است و شرح فهالیت برخی از این شرکت‌ها در ادامه مورد بررسی قرار گرفته است.

شرکت بین‌المللی بازیافت کربن (CRI) در ایسلند: این شرکت با استفاده از فناوری تبدیل گازهای گلخانه‌ای به مایعات[2] (ETL)، کربن دی‌اکسید موجود در انتشارات خود را جذب کرده و به متانول سبز تبدیل می‌کند. ظرفیت تولید متانول سبز این شرکت در مجموع 214 هزار تن در سال است که شامل یک کارخانه در چین با ظرفیت سالانه 110 هزار تن، یک کارخانه در حال ساخت در نروژ با ظرفیت سالانه 100 هزار تن و یک کارخانه با ظرفیت 4000 تن در سال در ایسلند است.
شرکت کانادایی متانکس (Methanex): متانکس، یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان متانول، در حال سرمایه‌گذاری بر روی فناوری‌های پایدار برای تولید متانول سبز از منابع تجدیدپذیر است. در سال 2024، این شرکت قرارداد چندساله‌ای برای تامین گاز طبیعی تجدیدپذیر امضا کرد. این قرارداد، امکان تولید سالانه 40 هزار تن تا 60 هزار تن متانولِ کم‌کربن را در تاسیسات مستقر در Geismar فراهم کرده و شدت انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش خواهد داد. همچنین در سال 2013، شرکت متانکس سرمایه‌گذاری ۵ میلیون دلاری در شرکت بین‌المللی بازیافت کربن (CRI) انجام داد که از توسعه‌دهندگان فناوری و تولیدکنندگان تولید متانول سبز در جهان است.
شرکت سوئیسی Proman: این شرکت بر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های جذب و احیای کربن برای تولید متانول سبز تمرکز دارد و حمایت خود را از گذار به انرژی‌های پاک نشان داده است. کارخانه جدید این شرکت که در حال حاضر در آمریکای شمالی در دست ساخت است، با هدف تولید سالانه 100 تا 150 هزار تن متانول سبز طراحی شده است. متانول زیستی این شرکت مبتنی بر خوراک زباله‌های جامد شهری و پسماندهای جنگلی است.
شرکت هلندی OCI-N.V.: این شرکت یکی از رهبران بزرگ در تولید متانول است که تلاش‌های قابل توجهی برای پیشبرد متانول سبز از طریق خوراک‌های تجدیدپذیر مانند زیست‌توده و جذب کربن دی‌اکسید آغاز کرده و بر کاهش رد پای کربن خود تمرکز دارد. این شرکت قصد دارد تا ظرفیت متانول سبز خود را دو برابر کرده و به حدود 400 هزار تن در سال برساند.
شرکت سوئدی Sodra: سودرا، از پیشگامان جنگل‌داری پایدار، متانول سبز را از زیست توده تولید می‌کند و شیوه‌های اقتصاد چرخشی و راه‌حل‌های انرژی پاک را پیش می‌برد. ظرفیت تولید متانول سبز در این شرکت حدود 5 هزار تن در سال بوده که مبتنی بر خوراک زیست‌توده جنگلی است.
شرکت فرانسوی Air Liqiude: این شرکت یکی از دارندگان دانش فنی تبدیل کربن دی‌اکسید به متانول است. به‌کارگیری این فناوری، همراه با فناوری تولید هیدروژن سبز یا تامین آن از سایر واحدهای تولیدی، منجر به تولید متانول سبز می‌شود. فناوری ارائه‌شده توسط این شرکت در تمامی مقیاس‌ها به صورت تجاری در دسترس است.
شرکت دانمارکی Maersk: این شرکت به عنوان یکی از پیشگامان صنعت حمل‌ونقل دریایی، در تلاش است تا با تأمین سوخت‌های سبز و همکاری با تولیدکنندگان مختلف، اهداف خود را در زمینه کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و دست‌یابی به انتشار صفر کربن تا سال ۲۰۴۰ محقق کند. در این راستا، Maersk با شرکت آمریکاییSunGas Renewables قرارداری امضا کرده است که بر اساس آن، SunGas چندین کارخانه تولید متانول سبز در ایالات متحده راه‌اندازی خواهد کرد. پیش‌بینی می‌شود که اولین کارخانه در سال ۲۰۲۶ با ظرفیت تولید سالانه حدود 390 هزار تن متانول سبز آغاز به کار کند. این متانول از ضایعات جنگلی و صنایع چوبی تولید خواهد شد و به عنوان سوخت ناوگان شرکت Maersk استفاده خواهد شد. این همکاری به‌عنوان نهمین مشارکت استراتژیک Maersk در زمینه تأمین سوخت‌های دریایی کم‌کربن محسوب می‌شود.
شرکت Evergreen در تایوان: این شرکت به عنوان یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های حمل‌ونقل دریایی جهان، در حال بررسی استفاده از سوخت‌های جایگزین مانند متانول سبز برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. این شرکت با همکاری مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌های فناوری، در حال توسعه راهکارهایی برای استفاده از سوخت‌های پاک در ناوگان خود است. هرچند اطلاعات دقیقی از پروژه‌های جاری این شرکت در دسترس نیست، اما تلاش‌های آن در راستای توسعه حمل‌ونقل پایدار مشهود است.
رهبران و پیشگامان بازار جهانی متانول سبز

چالش‌ها و فرصت‌ها در روند توسعه

متانول تجدیدپذیر از طیف وسیعی از خوراک‌های پایدار مانند زیست‌توده، پسماندها و زباله‌های شهری، کربن دی‌اکسید جذب‌شده و هیدروژن سبز قابل تولید است. جایگزینی این نوع متانول با سوخت‌های فسیلی، می‌تواند منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شود و در برخی موارد، انتشار سایر آلاینده‌های مضر مانند اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق را نیز به‌طور قابل توجهی کاهش ‌دهد.

متانول تجدیدپذیر یک سوخت چندمنظوره است که قابلیت استفاده در موتورهای احتراق داخلی، خودروهای هیبریدی و وسایل نقلیه مجهز به سلول سوختی را دارد. این سوخت در دما و فشار محیط به صورت مایع باقی می‌ماند، بنابراین، ذخیره‌سازی، حمل‌ونقل و توزیع آن آسان است. همچنین، با زیرساخت‌های توزیع موجود سازگاری کامل داشته و می‌تواند با سوخت‌های متداول ترکیب شود. تولید متانول از زیست‌توده و یا از ترکیب کربن دی‌اکسید و هیدروژن، نیازمند فناوری‌های آزمایشی یا توسعه‌نیافته نیست. در واقع، تقریباً همان فناوری‌های تجاری که برای تولید متانول از گاز سنتز مبتنی بر سوخت‌های فسیلی به کار می‌رود، متناسب با شرایط عملیاتی قابل کنترل می‌تواند برای تولید متانول سبز نیز مورد استفاده قرار گیرد.

در حال حاضر، اصلی‌ترین مانع در گسترش بازار متانول سبز و تجدیدپذیر، هزینه بالای آن نسبت به متانول تولیدشده از سوخت‌های فسیلی است. انتظار می‌رود این اختلاف قیمت برای مدتی باقی بماند. برای درک بهتر، مقایسه هزینه‌های تمام‌شده انواع متانول در شکل زیر ارائه شده است. تولید متانول سبز نیازمند تامین هیدروژن و کربن‌دی‌اکسید به عنوان اجزای اصلی سنتز متانول است، لذا متناسب با فرایند و منبع تامین هیدروژن و کربن هزینه تمام شده هر تن متانول متفاوت خواهد بود. همانطور که مشاهده می‌شود، هزینه تولید متانول از منابع فسیلی از روش‌های تولید متانول سبز پایین‌تر است؛ طوری‌که هزینه تولید متانول فسیلی حداقل %31 از متانول زیستی و حداقل %228 از ای-متانول کم‌تر است. این نکته نیز شایان ذکر است در حال حاضر، به دلیل مقیاس پایین تولید متانول سبز، اطلاعات موجود درباره هزینه‌های واقعی تولید محدود است و برآوردها عمدتاً مبتنی بر تخمین‌های فنی و اقتصادی است.

هزینه تمام‌شده انواع متانول از مسیرهای مختلف

هزینه تولید متانول زیستی به عواملی همچون قیمت خوراک زیستی، میزان سرمایه‌گذاری و بهره‌وری فرایند تبدیل بستگی دارد. هزینه خوراک زیست‌توده و زباله جامد شهری (MSW) بین ۰ تا ۱۷ دلار به ازای هر گیگاژول متغیر است. اگر هزینه خوراک پایین باشد (تا سقف ۶ دلار بر گیگاژول)، برآورد می‌شود که هزینه تولید متانول زیستی در محدوده‌ای بین ۳۲۰ تا ۷۷۰ دلار به ازای هر تن متانول تولید شده قرار گیرد. این بازه قیمتی بسته به مشخصات پروژه، از جمله تفاوت در سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه‌های عملیاتی و کارایی فرآیند، متغیر است. با بهبود فناوری‌ها و کارایی فرایندهای تولید، این امکان وجود دارد که هزینه تولید کاهش یافته و در بازه‌ای بین ۲۲۰ تا ۵۶۰ دلار به ازای هر تن برای خوراک‌های ارزان‌تر (تا ۶ دلار بر گیگاژول) قرار گیرد. بدیهی است در صورت افزایش قیمت خوراک، هزینه تولید متانول نیز به تناسب بالاتر خواهد بود.

یکی از فرصت‌های مهم برای بهبود اقتصادی تولید متانول زیستی، استفاده از جریان‌های پسماند صنعتی مانند شیرابه‌های سیاه‌رنگ خروجی از کارخانه‌های خمیرکاغذ یا زباله‌های جامد شهری است. این رویکرد می‌تواند مدیریت لجستیک خوراک را ساده‌تر کرده و به بهبود بهره‌وری کلی کارخانه کمک کند. همچنین، همزمان با تولید گرما، برق یا سایر محصولات شیمیایی جانبی، می‌توان هزینه‌های تولید متانول را به طور قابل توجهی کاهش داد.

در کوتاه‌مدت نیز این امکان وجود دارد که زیست‌توده به همراه خوراک‌های فسیلی، وارد راکتورهای مبتنی بر زغال سنگ یا کارخانه‌های تولید متانول مبتنی بر گاز طبیعی شود. این راهکار به معرفی تدریجی زیست‌توده به عنوان خوراک و حرکت به سمت تولید پایدارتر متانول کمک کرده و می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.

هزینه تولید ای-متانول به میزان قابل توجهی به قیمت هیدروژن سبز (فرایند الکترولیز آب مبتنی بر انرژیهای تجدید پذیر) و کربن دی‌اکسید وابسته است. قیمت هیدروژن سبز نیز به طور عمده متاثر از قیمت برق تجدید‌ پذیر و هزینه‌های سرمایه گذاری احداث واحدهای الکترولیز آب است. قیمت CO₂ نیز بسته به منبع تأمین کربن متفاوت است؛ این گاز می‌تواند از زیست‌توده، دودکش واحدهای صنعتی یا از طریق فناوری جذب مستقیم کربن از هوا تامین شود.

در حال حاضر به طور میانگین قیمت تمام شده هیدروژن سبز در بیشتر نقاط جهان در محدوده قیمتی 2.5 تا 4.5 و هیدروژن آبی بین 1.4 تا 3.4 دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم قرار دارد. در مقایسه با هیدروژن آبی و سبز، بهای تمام شده هیدروژن خاکستری حاصل از گاز طبیعی بین 0.5 تا 1.7 دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم برآورد می‌شود. در نهایت، هزینه تولید ای-متانول در صورتی که CO₂ از منابع تجدیدپذیر زیستی با قیمتی در حدود ۱۰ تا ۵۰ دلار به ازای هر تن تأمین شود، در بازه‌ای بین ۸۰۰ تا ۱۶۰۰ دلار به ازای هر تن برآورد می‌شود. اما اگر CO₂ از طریق فناوری جذب مستقیم از هوا تأمین شود، که هزینه آن در حال حاضر بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ دلار به ازای هر تن است، هزینه تولید ای-متانول افزایش یافته و به بازه‌ای بین ۱۲۰۰ تا ۲۴۰۰ دلار به ازای هر تن خواهد رسید.

برای مطالعه مقاله “بررسی و مقایسه هزینه‌های تولید هیدروژن سبز و هیدروژن آبی” اینجا کلیک کنید.
برای مطالعه مقاله “نگاهی کلان به چرخه کربن و فناوری‌های جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCUS)” اینجا کلیک کنید.

آینده هزینه‌های ای-متانول تا حد زیادی به کاهش قیمت برق تجدیدپذیر و پیشرفت در فناوری الکترولایزرها بستگی دارد. بهبود بهره‌وری و دوام تجهیزات نیز نقش مهمی در کاهش هزینه‌ها خواهد داشت. بر اساس پیش‌بینی‌ها، با کاهش قیمت برق تجدیدپذیر در سال‌های آینده، هزینه تولید ای-متانول می‌تواند تا سال ۲۰۵۰ به محدوده‌ای بین ۲۵۰ تا ۶۳۰ دلار به ازای هر تن کاهش یابد.

همانند متانول زیستی، راهکار تولید مشترک ای-متانول سبز و متانول خاکستری یا قهوه‌ای (بر پایه سوخت‌های فسیلی) می‌تواند به معرفی تدریجی ای-متانول سبز و کاهش هزینه‌های آن کمک کند و زمینه را برای دسترسی گسترده‌تر به این سوخت پایدار فراهم آورد.

جمع‌بندی

متانول سبز به عنوان یکی از امیدبخش‌ترین گزینه‌ها برای تحقق اهداف کربن‌زدایی در صنایع انرژی و شیمیایی، جایگاهی مهمی در آینده‌ی اقتصاد کم‌کربن پیدا کرده است. افزایش تمرکز جهانی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، توسعه فناوری‌های جذب کربن و استفاده از منابع تجدیدپذیر، موجب رشد سریع بازار متانول سبز شده و شرکت‌های پیشرو در سطح جهانی، با سرمایه‌گذاری در ظرفیت‌های جدید تولید، در حال شکل دادن به این بازار در حال ظهور هستند.

با وجود مزایای محیط زیستی قابل توجه، چالش‌های اقتصادی به ویژه در زمینه هزینه‌های تولید نسبت به متانول فسیلی همچنان پابرجاست. با این حال، انتظار می‌رود که پیشرفت‌های فناورانه در تولید هیدروژن سبز، بهبود فناوری‌های گازی‌سازی زیست‌توده، ارتقاء فرایندهای جذب دی‌اکسید کربن و سیاست‌های حمایتی دولت‌ها، مسیر را برای رقابت‌پذیری بیشتر متانول تجدیدپذیر هموار سازد.