美国为何不搞煤制油

洞妖

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      上世纪30~40年代中期，受困于没有石油资源的德国，为了战争的需要，开发了基于煤的气化和合成气费托合成的“煤制油”（煤间接液化，ctl）技术。1943年高峰期，曾有9座日均产能1300桶（相当于170吨）的ctl工厂，到战后全部关闭。

      ctl油包括合成柴油、合成汽油和合成航空煤油等，其油品质量优于原油提炼的常规油品，燃烧排放尾气的环境影响也远小于常规油品。然而到今天为止，除中国以外，国际上只有计划建造的三四家ctl工厂。特别是美国，拥有全球第一大的煤炭储量，ctl又曾被密集研发过，已成熟到完全可以商业化的程度。但在过去的30多年中，ctl却经历了从密集研发到放弃的过程。个中原因值得我们研究、剖析和借鉴。
美国曾对ctl作过不少研究
早在第二次世界大战前，美国就通过了“合成燃油法”，国会批准拨款3000万美元进行研究。二战结束后，美国曾从德国购买ctl技术，在得克萨斯州建立一座日产7000桶煤合成油工厂。
上世纪70年代石油危机之后，国会在1980年通过了《合成燃料法》，并建立了合成燃料公司，计划在5年内达到日产200万桶的产能。
美国空军部很早对通过ctl合成航空煤油表示出浓厚兴趣，认为是确保其能源安全的一张“王牌”。本世纪初，随着国际油价再度攀升，空军部和能源部（doe）联手立项资助对ctl的研发，资助额高达80亿美元。目标是到2025年，ctl航煤供应空军燃油的70%。美国国防部也曾在2001年发起过用国产的煤和天然气生产军用合成油的计划。
ctl在美国如能成为产业，会有巨大的资源优势：美国2006年产煤11.6亿吨。只要拿出15%制车用合成油，即可达到日产100万桶（约合12.5万吨）的水平；按此比例，总计2700亿吨的可采储量，可支撑日产300万桶合成油逾90年。
美国对ctl的研发集中于两种途径，即气化-费托合成和气化-合成甲醇-转化为汽油（mtg汽油）。费托合成反应技术早在上世纪20年代已成熟；到70年代，美孚研究与发展公司投资研究mtg汽油，到2004年，将每桶油的成本降至35~40美元。
进入到上世纪90年代，国际合成油/气研发的重点转向天然气变油（gtl）。2006年9月16日，在加州爱德华兹空军基地，举行了用syntroleum公司生产的gtl航煤作b-52轰炸机燃油的试飞试验获得成功，但煤制费托合成油的ctl最终仍然没能在美国发展起来。
ctl在美国未能产业化的原因
投资需求过大，是美国曾经建起的一些ctl示范厂因此而资金链断裂、最终关闭的主要原因之一。据报道，每形成1桶合成油产能的投资，需10万~12.5万美元（2007年不变价）。建一座日产5万桶（约合6250吨）ctl油的工厂，需投资36亿~60亿美元。美国有的学者，曾用“monumental”（极为巨大的）“astronomical”（天文数字的）等词来形容这种需求。
其次，能源转化效率相对较低（0.41），也是ctl大规模产业化的一个障碍。据测算，每制成2桶ctl柴油（约250kg）需消耗1吨煤。如要用它替代美国现行车用化石柴油量的10%，需要每年多开采4.75亿吨煤，相当于要让正在努力压缩煤炭用量的美国扩大煤炭产量近一半。
此外，环境成本过高。首要的是其过高的耗水率，每制成1吨ctl柴油，需消耗5~7吨水。以曾计划建于蒙大拿州malmstrom空军基地的ctl工厂为例。该厂预计年产ctl航空煤油2750吨，但要耗用1400万吨水，相当于6万人一年的用水量。
然而，ctl在美国未能发展的根本原因，是它的全生命周期co2排放量过高。研究表明，比起常规化石柴油，它的co2排放量要高出160%~190%。如果只计算生产过程的，则ctl要比常规的化石燃油高出20倍。因此，它不符合美国2007年颁布的《能源独立和安全法》的相关规定。
美国的ctl研发主要是受空军部支持和资助的。2009年1月9日，美国空军部正式宣布，放弃malmstrom空军基地ctl工厂的建设计划。有美国学者指出：发展温室气体排放率高出常规石油两倍的ctl，是“不动脑子者”（no-brainer）的主意。