目前，全球甲醇生产仍以化石能源为主，其中天然气的蒸汽转化是主要生产方式。然而，随着环保意识的提升和技术的进步，越来越多的公司开始探索利用可再生资源生产甲醇的新路径。

在这些创新者中，有的公司已经成功利用生物甲烷、生物质或城市固体废弃物通过气化工艺生产出生物甲醇；另一些公司则专注于利用可再生电力和碳源电解水产生的绿色氢气来合成电子甲醇。这两类绿色甲醇不仅代表了当前甲醇生产领域的环保前沿，而且它们的生产工艺还可以相互搭配、结合，进一步拓宽甲醇的绿色生产渠道。

可以说，绿色甲醇的生产正在逐步打破传统化石能源的垄断，为甲醇行业乃至整个化工领域的可持续发展注入新的活力。

甲醇的碳足迹受多种因素影响，包括原料选择、生产途径以及供应链中能源和材料的使用。在评估甲醇的碳足迹时，需要全面考虑供应链直接造成的所有排放。

研究甲醇碳足迹的核心在于碳平衡分析：即计算进入生产设备的碳（通过原料和燃料）与排出设备的碳（通过甲醇产品）之间的差额，并假设这一差额主要以二氧化碳的形式排放至生产系统外，具体可见下图1。

在化石途径中，大部分排放来源于甲醇作为汽车、卡车、公共汽车和船舶内燃机燃料时的化学计量废气排放。然而，采用可再生原料的生产路径则显著不同，这些路径对气候的影响趋于中性，从而大幅减少了整体气候排放，因为其碳足迹得到了显著改善。

值得注意的是，即使是同类原料，由于技术差异、安装设置和供应链的不同，其生命周期碳足迹结果也可能大相径庭。因此，我们不应简单地采用化石或可再生甲醇的默认碳足迹系数，甚至不应采用每种原料类别的默认系数。相反，针对每个甲醇生产工厂的具体情况，进行测量和认证才是更为准确和科学的方法——这一建议同样适用于其他燃料。

从生物甲烷、固体生物质、城市固体废弃物（MSW，其中含有相当一部分有机废弃物）和可再生能源等可再生来源生产的甲醇，通常具有较低的碳足迹。这些途径中的大多数能够达到10~40g CO2当量/兆焦耳（eq/MJ）的水平，甚至有些途径能够实现负排放，例如利用牛粪产生的生物甲烷生产甲醇的排放量为-55g CO2当量/兆焦耳（eq/MJ），这实际上意味着从大气中清除了二氧化碳，或者避免了其他过程中的排放。

图1：完整生命周期温室气体排放清单的方法

一、生物甲醇概述

本文所指的生物甲醇生产途径包括：利用生物甲烷制备甲醇、固体生物质转化为甲醇以及从城市固体废物中提取甲醇。以下图2展示了可再生甲醇的碳足迹情况，并与欧盟REDII温室气体（GHG）减排阈值进行了对比，以直观展现生物甲醇在环保方面的优势。

图2：可再生甲醇的碳足迹和欧盟REDII GHG减排阈值

根据欧盟RED II规定，当来自可再生资源的甲醇作为可再生燃料在欧盟市场上销售时，其必须实现相较于化石燃料94g CO2 eq/MJ的比较值至少50%、60%或65%的减排量。这一具体阈值取决于装置的开始运行时间，其中最严格的65%阈值适用于2021年以后开始运行的装置。

生物甲醇在此方面的主要优势在于其生命周期结束时的排放量为零，这是因为其生命周期中的排放量在此之前已通过生物原料从大气中吸收。在本概述中，所有提及的可再生甲醇均已达到2016年10月6日之前开始运行的装置生产的可再生燃料减排50%的阈值。

随着原料生产（如玉米）或加工技术（如仅从MSW中的生物源和不可回收部分生产）的持续改进，所有可再生途径都有潜力达到65%的减排阈值。以下图3展示了完整生命周期温室气体排放清单的方法，为评估和验证可再生甲醇的减排性能提供了科学依据。

图3：完整生命周期温室气体排放清单的方法

生物甲烷制甲醇在生命末期的排放达到气候中和，因此不予计入。以粪便为原料，通过厌氧消化生产的生物甲烷，能够避免替代处理（或不处理）过程中甲烷的排放，从而实现负碳足迹。与化石燃料相比，由此生产的甲醇可避免超过100%的排放。若以有机残留物或特定农作物为原料，碳足迹较低，可实现超过80%的减排。而以其他作物为原料时，减排量仍超过65%。

生物甲烷在厌氧消化设施中生产，并通过气体网络输送到甲醇生产设施。假设的技术、质量和能量平衡与天然气制甲醇途径相同。利用生物甲烷生产甲醇的碳足迹在评估的途径中范围为-103至+38g CO2 eq/MJ。大多数厌氧发酵设施采用多种原料，以在减排（废物流和粪便最佳）与沼气产出（使用农作物最高）之间实现经济平衡。值得注意的是，仅使用粪便或废物流在经济上并不吸引人。消化牛粪可避免传统处理方法及其相关甲烷排放，因此《可再生能源指令》对此给予奖励，规定粪肥的碳足迹为45g CO2 eq/MJ或54Kg CO2当量/吨鲜物质（不考虑类型）。由此，粪便产生的生物甲烷具有负碳足迹。然而，将生物甲烷转化为生物甲醇时的效率损失会导致每MJ的负排放量增加：生物甲醇在单位产品中能有效清除粪便，但较低的转化效率会放大这种效应。在所有情况下，生物甲醇的粪便原料成分是生物甲烷中间产品成分的1.6至1.8倍，而生物甲烷中间产品是有成本的。就玉米而言，碳排结果的范围与种植系统、作物产量以及化肥用量和施用量的变化有关。

固体生物质甲醇的最终排放同样不影响气候，因此不计算在内。当原料由（可持续管理的）林业剩余物或短轮伐期能源作物组成时，总体碳足迹较低，减排量超过70至80%。用木材生产甲醇的碳足迹在10至20g CO2 eq/MJ之间，具体取决于木材类型。森林残留物在原料生产过程中不会产生任何排放，前提是这些残留物可以在一个集中点获得，并且之前的所有能源使用都分配给了主要产品，即木材或纸浆材。某些类型的林业剩余物需要在来源地进行一些加工，如捆绑或切碎，这将产生原料生产排放。短轮伐期杨树是一种在种植园环境中种植的能源作物，其能源和肥料投入有限。甲醇生产的排放与天然气（如天然气路径中所定义）和电力（风力发电）的消耗有关。

图4：木质甲醇供应链排放取决于生物质类型

从城市固体废弃物（MSW）中提取甲醇的碳足迹，其关键影响因素包括有机废弃物的比例以及对废弃物中无机部分的判定。具体而言，当有机废料和（不可）回收材料的比例较高时，碳足迹相应较低，从而实现更高的碳排放节省。相反，如果非有机部分主要由可回收材料组成，那么这些材料可能不再被视为废物，进而导致碳足迹上升。以下图5详细展示了来自城市固体废物供应链的甲醇排放如何随可回收份额的变化而变化，直观地反映了不同废弃物组成对碳足迹的直接影响。

图5：来自城市固体废物供应链的甲醇排放取决于可回收份额

随着化石碳含量从0%增至50%，利用城市固体废弃物生产甲醇的碳足迹将在10至55 CO2 eq/MJ之间波动，这一范围显著受到城市固体废弃物成分的影响。在理想情况下，即城市固体废弃物中的所有碳均为生物源碳，或非生物源碳被认定为气候中性时，总排放量可降至最低，仅为10 CO2 eq/MJ（对应城市固体废弃物为0的情况）。

甲醇生产过程中的有限排放主要源自天然气（依据天然气途径的定义）和电力（风力发电）的消耗。然而，一旦非生物源部分包含可回收材料，这些材料可能不再被视为废物，从而导致生产过程和最终产品产生的碳排放对气候产生（部分）影响。

从上图5可以清晰看出，随着城市固体废弃物中非气候中和碳含量分别达到10%、25%或50%，生产过程中的气候排放量首先增加，随后最终产品的排放量也随之上升，体现了碳含量对整体碳足迹的直接影响。

二、电子甲醇概述

电子甲醇是一种创新的生产方式，它通过利用可再生电力和电解水将绿色氢气与二氧化碳源相结合来制造甲醇。在这种生产模式中，我们假设二氧化碳源是可再生的，或者是来自其他过程中捕获的不可避免的排放物，这样其最终排放物就不会对气候产生净影响。

然而，需要注意的是，如果所使用的电力来自电网，那么与原料生产相关的排放量将会显著增加，甚至可能导致生命周期碳足迹超过化石燃料的参考值。这就是为什么利用可再生电力生产电子甲醇显得尤为重要。

电子甲醇的主要优势在于，其生命周期末的排放量为零。这是因为其原料二氧化碳来源于生物资源、直接空气捕获或从工业源捕获的排放物，这些排放物无论如何都会发生。以下图6展示了电子甲醇供应链的排放如何取决于电力来源，清晰地揭示了不同电力来源对碳足迹的影响。

图6：电子甲醇供应链排放取决于电力来源

电子甲醇是通过氢气与二氧化碳在催化剂作用下反应生成的。在此过程中，我们假定二氧化碳来源于相邻的工业源，从而避免了原料运输所产生的排放。

若碳源本身为气候中性，如来源于生物质、烟道气捕获或直接空气捕获的二氧化碳，那么电子甲醇在生命末期的排放量可视为零。当氢气由太阳能光伏发电产生时，电子甲醇的生命周期碳足迹显著降低，仅为约4.4g CO2 eq/MJ，与天然气甲醇相比，排放量减少了90%以上。

然而，如果电力来源于电网，相关的排放量将会急剧上升。以欧盟电网性能为例，假设其排放水平为275g CO2 eq/kWh，那么电子甲醇的生命周期碳足迹将超过100 CO2 eq/MJ，这意味着其排放量将高于天然气甲醇。因此，电力来源对电子甲醇的碳足迹具有决定性影响。