氫和碳中和甲烷（CN甲烷）有望實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)獾牡吞蓟壳?，?duì)CN甲烷仍存在誤解,。首先，需要重新確認(rèn)甲烷化（CN甲烷的制造）的原理,、功能和作用,，力求在正確理解的基礎(chǔ)上研究2050年實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)及過(guò)渡期間CN甲烷的存在方式。

CN甲烷由從某一設(shè)施中分離回收的CO₂和充分低碳化的氫合成,。使用（燃燒）CN甲烷而排放的CO₂與分離回收的CO₂相抵消,，因此使用CN甲烷替代天然氣具有CO₂減排效果,。也就是說(shuō)，CO₂只是被分離回收,、利用,、再排放，實(shí)質(zhì)上,，利用CN甲烷與利用氫的意義相同,。因此，從原理來(lái)看,，來(lái)自CN甲烷的CO₂再排放是沒(méi)有問(wèn)題的,。

CCU和碳循環(huán)中僅一部分有助于CO₂減排。雖然合成燃料制造和利用中的CCU相關(guān)工藝(包括甲烷化)會(huì)利用并回收CO₂,，但其只是為了更易于利用氫,，并不具有CO₂減排效果。CO₂減排效果只能通過(guò)氫獲得,。

對(duì)CN甲烷的CO₂再排放和CO₂減排效果存在誤解的原因是,，甲烷化被分類(lèi)到CCU領(lǐng)域，導(dǎo)致僅關(guān)注CO₂行為,。由于CN甲烷的效果依賴(lài)于氫,，因此為了避免這些誤解，應(yīng)當(dāng)將甲烷化分類(lèi)到氫領(lǐng)域,，而不是CCU領(lǐng)域,。

氫和CN甲烷有望為城市燃?xì)獾牡吞己兔撎蓟鞒鲐暙I(xiàn)。重要課題是如何經(jīng)濟(jì)地制造,、運(yùn)輸和利用這些氣體,。然而，關(guān)于CN甲烷的意義至今仍存在很多誤解,。特別是,，有研究者表示：“CN甲烷在燃燒時(shí)會(huì)再次排放CO₂，因此必須再次回收或抵消這些CO₂,?！边@是對(duì)甲烷化原理本身的誤解。

總之,，很多誤解都是由于甲烷化被分類(lèi)到CCU領(lǐng)域中,，導(dǎo)致只關(guān)注CO₂行為而引起的。首先,，需要正確理解甲烷化的原理,、功能和作用。本文將在重新確認(rèn)甲烷化原理的基礎(chǔ)上整理長(zhǎng)期課題,，由此研究氫和CN甲烷的存在方式,。

首先，重新確認(rèn)CN甲烷的原理,。CN甲烷的機(jī)制是,，由足夠低碳的氫氣和CO₂合成（甲烷化），燃燒時(shí)會(huì)排放CO₂,，替代傳統(tǒng)天然氣。也就是說(shuō),，從某一設(shè)施中分離回收的CO₂和CN甲烷燃燒排放的CO₂相抵消,，通過(guò)替代天然氣達(dá)到減少CO₂排放的效果（其中，CO₂分離回收和CN甲烷制造過(guò)程的CO₂排放會(huì)削弱減排效果）,。換言之,，使用CN甲烷與直接使用充分低碳化的氫一樣，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),，使用CN甲烷與“使用氫”和“氫替代天然氣”的意義相同（通過(guò)比較圖1左側(cè)情況和中間情況可以看出,，系統(tǒng)整體的CO₂排放量相同）。

反之,，如果將關(guān)注點(diǎn)放在“使用氫”上,，則在此過(guò)程中，CO₂的分離回收是無(wú)關(guān)的,，而且是不存在的,。因此，甲烷化（CN甲烷的制造）應(yīng)當(dāng)屬于氫領(lǐng)域,，而不是CCU領(lǐng)域,。很早以前就存在這樣的論調(diào)：“CN甲烷在燃燒時(shí)會(huì)再次排放CO₂，因此必須再次回收或抵消這些CO₂,?！边@種誤解是由于甲烷化被分類(lèi)到CCU（或碳循環(huán)）領(lǐng)域，導(dǎo)致只關(guān)注CO₂再排放而引起的,。此外,，IEA稱(chēng)合成燃料為Hydrogen-based Fuel。而如果將甲烷化分類(lèi)到CCU中,，則CO₂只是被分離回收,、利用、再排放,，并沒(méi)有通過(guò)作為CCU的功能而發(fā)揮CO₂減排效果,。如此可見(jiàn)，通過(guò)CN甲烷獲得的CO₂減排效果僅依賴(lài)于氫,。

那么,，將會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：“為什么要特意將CO₂與氫氣結(jié)合來(lái)制造CN甲烷呢,？直接使用氫不可以嗎？”這是為了以CN甲烷的形式,，使氫氣更容易用于現(xiàn)有的城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施,。如果將氫直接混入城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施（也取決于氫量），存在制度變更,、設(shè)備調(diào)整和變更,、計(jì)量方法變更等課題。

但是,，如果是混合CN甲烷（城市燃?xì)獾闹饕希?，則可以避免許多課題?？梢灾苯永矛F(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的新型氫由來(lái)燃料也被稱(chēng)為“Drop-in”燃料,。也就是說(shuō)，甲烷化是氫應(yīng)用于城市燃?xì)庵械囊环N形態(tài),，是一種變通措施,，具有有效利用現(xiàn)有城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)合理性。換言之,，如果氫氣直接混合或利用新型氫基礎(chǔ)設(shè)施直接使用氫氣的方法具有經(jīng)濟(jì)合理性,，那么這些方法都是可行的。也可以說(shuō),，不應(yīng)將甲烷化本身作為目標(biāo),，重要的是根據(jù)各地區(qū)城市燃?xì)庑枨蠼Y(jié)構(gòu)和城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施的更新時(shí)期，不斷驗(yàn)證氫氣和CN甲烷中的哪一個(gè)是更經(jīng)濟(jì)的低碳和脫碳化選擇,。

根據(jù)上述內(nèi)容可知,，用于甲烷化的CO₂無(wú)論是來(lái)自化石燃料、生物質(zhì)還是DAC,，通過(guò)替代天然氣而產(chǎn)生的CO₂減排效果（在消除處理效率差異的情況下）都是相同的（通過(guò)比較圖1中間情況和右側(cè)情況可以發(fā)現(xiàn),，系統(tǒng)整體的CO₂排放量相同）。當(dāng)然,，來(lái)自生物質(zhì)和DAC的情況下不會(huì)發(fā)生負(fù)排放,。

另外，在圖2中,，對(duì)來(lái)自化石燃料的CO₂和來(lái)自DAC的CO₂在甲烷化中的利用情況進(jìn)行了比較,。來(lái)自火力發(fā)電廠的CO₂無(wú)論如何都會(huì)擴(kuò)散到大氣中。在擴(kuò)散之前分離回收CO₂和利用直接空氣捕捉技術(shù)（DAC）從大氣中分離回收CO₂的意義相同,。也就是說(shuō),，甲烷化中使用的CO₂，無(wú)論是來(lái)自化石燃料的CO₂還是來(lái)自DAC的CO₂都是一樣的。換言之,，如果有火力發(fā)電廠的話(huà),，利用其產(chǎn)生的CO₂是沒(méi)有問(wèn)題的，但不會(huì)僅為甲烷化而新建并運(yùn)營(yíng)火力發(fā)電廠,。

在歐洲,，存在一種觀點(diǎn)：用于甲烷化的CO₂必須來(lái)自生物質(zhì)或DAC。但對(duì)甲烷化原理進(jìn)行科學(xué)解釋后發(fā)現(xiàn),，這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,。這一觀點(diǎn)的背后體現(xiàn)了歐洲對(duì)化石燃料使用的限制。從結(jié)果來(lái)看,，只是表明不認(rèn)可利用來(lái)自化石燃料的CO₂的合成燃料制造工藝（包括甲烷化）,，并沒(méi)有涉及合成燃料的本質(zhì)。

因此,，在原理和原則上，如果氫氣被充分低碳化,，則來(lái)自CN甲烷的CO₂再排放就沒(méi)有問(wèn)題,，并且CO₂源也沒(méi)有問(wèn)題。在第二篇中,，將討論到2050年及之前的過(guò)渡期內(nèi),，需要大幅削減來(lái)自化石燃料的CO₂排放量的情況下，包括CN甲烷在內(nèi)的合成燃料應(yīng)以何種形式存在,。

注釋及參考文獻(xiàn)：

（可上下滑動(dòng)查看）

●日立造船：制氫&甲烷化設(shè)施公開(kāi)

●日本資源能源廳：推進(jìn)開(kāi)發(fā)由CO2和氫制造的“合成液體燃料”，旨在2040年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

●利用全球最大規(guī)模甲烷化設(shè)備進(jìn)行CCU等實(shí)用化技術(shù)的開(kāi)發(fā)

●大阪瓦斯：成功試制新型SOEC,！實(shí)現(xiàn)“甲烷化”技術(shù)的關(guān)鍵

●專(zhuān)欄：Fuel Cells in 2070 | 以DMFC為中心，展望50年后的甲醇和燃料電池

●可吸收CO2的混凝土引發(fā)關(guān)注,，每立方米可固定100公斤以上

●三菱重工工程：已完成CO2吸收液實(shí)證實(shí)驗(yàn)，吸收率高達(dá)99.8%

●甲烷重整技術(shù)研究進(jìn)展

●利用兆瓦級(jí)水電解裝置進(jìn)行氫能實(shí)證實(shí)驗(yàn)