為推動甲醇燃料在汽車產(chǎn)品中應(yīng)用的創(chuàng)新研發(fā),推進(jìn)甲醇汽車的推廣應(yīng)用,拓展甲醇燃料在熱力燃燒領(lǐng)域里更加廣泛地應(yīng)用,結(jié)合黨中央提出的“雙碳”發(fā)展目標(biāo),“甲醇燃料動力燃燒技術(shù)交流會”、“甲醇燃料熱力燃燒技術(shù)交流會”和“甲醇燃料電池技術(shù)體系交流會”等系列活動在近期組織召開,在此期間,筆者再一次頻繁地聽到“甲醇劇毒論”之說。
自2019年工信部等八部委聯(lián)合發(fā)文推動甲醇汽車推廣應(yīng)用以來,甲醇燃料從動力燃燒領(lǐng)域正在向熱力燃燒領(lǐng)域推廣,目前已在工業(yè)鍋(窯)爐、農(nóng)業(yè)工程、果蔬大棚、煙草烘干、食品烘焙、冬季取暖、炊事餐飲等行業(yè)廣泛應(yīng)用。但“甲醇劇毒論”的不斷提及和誤導(dǎo),的確成了甲醇經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中“永不消逝的負(fù)面電波”。在推廣甲醇燃料應(yīng)用進(jìn)程中,此話題不斷再提,據(jù)此,提筆抄錄若干文章內(nèi)容和表述個人觀點,包括認(rèn)識和認(rèn)知,匯聚此處,提供“甲醇劇毒論”者參考比較,希望能摒棄偏見,實事求是地認(rèn)知甲醇。
對甲醇毒性的科學(xué)研究從未放棄 早有結(jié)論
回溯我國開展甲醇燃料應(yīng)用的歷程,對甲醇燃料的腐蝕性和毒性相應(yīng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究工作均有開展?!傲濉逼陂g,北京醫(yī)科大學(xué)與北京市化工局職防所聯(lián)合進(jìn)行了“甲醇/汽油的聯(lián)合毒性研究”攻關(guān)項目,對健康Wistar大鼠做了急性與慢性兩大類實驗,最后得出結(jié)論:以LD50和EC50(半數(shù)側(cè)臥量)為指標(biāo),證明甲醇、汽油之間無增量作用;與甲醇和汽油相比,M15具有較明顯的皮膚原發(fā)刺激作用;呼吸道吸入汽油可致睡眠時間延長,這點上甲醇與汽油無協(xié)同作用;急性吸入汽油可致腦5-HT升高,甲醇不具有類似作用,并且與汽油之間無增毒效應(yīng);急性吸入甲醇及M15對肺表面活性物質(zhì)均無明顯影響;慢性吸入甲醇、汽油及M15對血液ALP、肝臟胱甘肽等均無明顯影響。
在國家“M100甲醇汽車”“七五”攻關(guān)項目中,北京醫(yī)科大學(xué)承擔(dān)了甲醇對人體健康影響的研究。該研究在北京地區(qū)組織了與M100甲醇燃料應(yīng)用有接觸人員和與甲醇無接觸的人員,各為30人的對照組,進(jìn)行連續(xù)三年追蹤健康檢查和動態(tài)觀察。檢查結(jié)果表明,兩組人員并無明顯差別。說明工作環(huán)境甲醇濃度低,吸入量少,對人體無明顯影響。在被檢查的人員中,有部分人與甲醇燃料接觸時間長達(dá)十幾年,皆未發(fā)現(xiàn)對健康有影響。
上述兩個研究課題的綜合結(jié)論是:只要遵守操作規(guī)程,沒有發(fā)現(xiàn)甲醇對人體健康有異常影響。
在2009年工信部正式組織開展的甲醇汽車試點工作中,就明確了適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性為試點考核評價目標(biāo),其中的安全性和環(huán)保性兩個考核評價目標(biāo),就是針對甲醇燃料的毒性提出的。五年試點工作中,甲醇燃料對人體健康影響的研究工作,由國家衛(wèi)生健康委員會中國疾病預(yù)防控制中心負(fù)責(zé),得出的結(jié)論與上世紀(jì)80年代北京醫(yī)科大學(xué)的研究結(jié)論一致。
如今,就在全行業(yè)開展落實“雙碳”目標(biāo),加大力度開展可再生能源甲醇燃料應(yīng)用的進(jìn)程中,“甲醇劇毒論”又悄然聲起,甚至質(zhì)疑者中不乏教授級和專家級人士。筆者認(rèn)為:甲醇毒性問題,既是科學(xué)問題,也是認(rèn)識問題。
早在2018年甲醇汽車試點工作驗收期間,針對即將開展的甲醇汽車和甲醇燃料推廣應(yīng)用,當(dāng)時的工信部甲醇汽車試點工作專家組邀請上海焦化集團(tuán)科技委秘書長謝振華先生,分別撰寫《甲醇毒性問題不應(yīng)成為甲醇汽車推廣障礙》和《相比汽柴油 甲醇燃料對環(huán)境更友好》專題文章, 發(fā)表在2018年7月24日和9月18日的中國汽車報網(wǎng)站上。兩篇文章從不同角度回應(yīng)“甲醇劇毒論”的質(zhì)疑。在此,筆者推薦上述兩篇文章,希望持有“甲醇劇毒論”的人士能客觀認(rèn)知。
對甲醇毒性的定義和評定,我們來看看國家標(biāo)準(zhǔn)是如何給出的。在國家標(biāo)準(zhǔn)GBZ 230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中,對職業(yè)性經(jīng)常長時間連續(xù)接觸同一有毒物質(zhì)可能造成的毒性危害做出了分級評價。GBZ 230-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了毒物危害指數(shù)(THI),依據(jù)THI各種毒物的危害程度分為:極度危害、高度危害、中度危害、輕度危害四個分級:輕度危害(Ⅳ級)THI<35;中度危害(Ⅲ級)THI≧35<50;高度危害(Ⅱ級)THI≧50<65;極度危害(Ⅰ級)THI≧65。將甲醇、汽油的相關(guān)性質(zhì)、數(shù)據(jù)輸入THI公式計算得出:甲醇THI=20,汽油THI=28。雖然二者在職業(yè)性接觸毒物危害程度分級中都?xì)w于輕度危害等級,但是以危害指數(shù)綜合評價二者毒性表現(xiàn)的結(jié)果,甲醇的毒性低于汽油。
毛澤東同志在第二次國內(nèi)革命戰(zhàn)爭時期的一九三七年七月,發(fā)表了《實踐論》—論認(rèn)識和實踐的關(guān)系—知和行的關(guān)系著名文章,文中提到:世界上最可笑的是那些“知識里手”,有了道聽途說的一知半解,便自封為“天下第一”,適足見其不自量而已。知識的問題是一個科學(xué)的問題,來不得半點的虛偽和驕傲,決定地需要的倒是其反面——誠實和謙遜的態(tài)度。你要有知識,你就得參加變革現(xiàn)實的實踐。你要知道梨子的滋味,你就得變革梨子,親口吃一吃。你要知道原子的組成同性質(zhì),你就得實行物理學(xué)和化學(xué)的實驗,變革原子的情況。
我國科技工作者,就是堅持“你要知道梨子的滋味,你就得變革梨子,親口吃一吃”的實踐檢驗的基本原則,得出了對“甲醇毒性”的科學(xué)研究和明確結(jié)論。
國際能源應(yīng)用領(lǐng)域?qū)状既剂先缡钦f
如果持有“甲醇劇毒論”的人士不認(rèn)同中國標(biāo)準(zhǔn)給出的有關(guān)定義,筆者在此轉(zhuǎn)述部分國外機(jī)構(gòu)對甲醇毒性的解釋說明。
1999年,全球甲醇行業(yè)協(xié)會(MI)提出的《甲醇在環(huán)境中的傳遞與消失評價》研究報告中,就甲醇對人類健康和環(huán)境的潛在影響,給出了如下結(jié)論:
A.相對汽油而言甲醇是比較安全的,且對環(huán)境更為有益,汽油排放造成的危害比甲醇排放更為嚴(yán)重,而且在環(huán)境中持續(xù)的時間更長。
B.甲醇既不是誘變性的,也不是致癌性的。證據(jù)表明:只有大劑量甲醇存在時才能對人類和動物產(chǎn)生毒害。通常人們認(rèn)為甲醇比汽油毒性更大,實際甲醇蒸汽壓的臨界值(TLV)只比汽油稍低一點,美國能源部認(rèn)為所有的汽油對健康危害都比純甲醇要大。
C.當(dāng)甲醇泄入土壤、地下水和地表水中就會很快受到嗜氧菌和厭氧菌作用進(jìn)行生物降解,因此,甲醇不可能持續(xù)存留。甲醇對人類和本地微生物的毒性要比常用的汽油低。因此,甲醇與常用的汽油相比應(yīng)該是環(huán)境更友好的燃料。
2018年,國際海事組織貨物和集裝箱運輸小組委員會工作組,對法國及意大利提交的甲醇蒸汽毒性研究回應(yīng)如下:甲醇毒性暴露對船舶運營商的風(fēng)險較小,調(diào)查結(jié)果表明,在海洋船舶環(huán)境中,操作員吸入的甲醇蒸汽量不會引起任何擔(dān)憂,因此,無需對甲醇提出新的運輸要求。因此,甲醇蒸汽的風(fēng)險狀況和對船舶運營商構(gòu)成的潛在威脅可以忽略不計。
該答復(fù)意見還指出:甲醇比汽油具有消防安全優(yōu)勢;點火難,燃燒慢,釋放的熱量低。根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署(U.S.Environmental Protection Agency)的數(shù)據(jù),甲醇與汽油相比具有許多消防安全優(yōu)勢,這是因為甲醇具有多種物理和化學(xué)特性,包括:1)較低的揮發(fā)性,因為甲醇不像汽油那樣容易蒸發(fā)或形成蒸汽(在相同條件下,暴露的汽油將比暴露的甲醇釋放出2-4倍的蒸汽;2) 更高的可燃性要求,因為甲醇蒸汽在空氣中的濃度必須是汽油蒸汽的4倍,才能點火;3) 較低的蒸汽密度,因為汽油蒸汽的密度是空氣的2-5倍,而甲醇蒸汽的密度僅略高于空氣,且擴(kuò)散速度更快,達(dá)到不可燃濃度;4) 熱量釋放率較低,因為甲醇燃燒速度比汽油快25%,甲醇燃燒釋放熱量的速度僅為汽油燃燒速度的八分之一。
2020年1月,全球可再生能源署(IRENA)與全球甲醇行業(yè)協(xié)會(MI)合作的《Innovation Outlook-Renewable Methanol》(創(chuàng)新前景-可再生甲醇)研究報告向全球發(fā)布,該報告中文版將于年底在中國北京面向全球發(fā)布。該研究報告對甲醇在自然界中的降解,給出了如下描述:少量濃度的甲醇自然存在于人體內(nèi)、食物和飲料、水果、蔬菜、啤酒、葡萄酒等中。甲醇是水溶性的,易于生物降解。甲醇在水中完全溶解,當(dāng)釋放到水中時,它會迅速分散到低濃度,使自然發(fā)生的微生物在相對較短的時間內(nèi)降解。
2020年11月4日至11日,國際海事組織(IMO)海上安全委員會(MSC)第102次會議(MSC 102),正式批準(zhǔn)了通函MSC.1/Circ.1622《甲醇/乙醇燃料船舶安全導(dǎo)則》,為此類船舶的設(shè)計、建造、檢驗和監(jiān)管提供了國際通用的安全標(biāo)準(zhǔn)。
2020年11月5日,全球最先進(jìn)的造船廠之一,德國豪華游輪制造商Meyer Werft的Daniel Sahnen先生,在瑞典隆德隆大學(xué)甲醇日的活動中,發(fā)表了題為“甲醇作為船用燃料的關(guān)鍵方面”的研究報告,報告系統(tǒng)地介紹了甲醇作為船用燃料應(yīng)用的實驗數(shù)據(jù),甲醇燃料與其它燃料毒性的對比,提出了安全操作規(guī)則要求,以此證明甲醇作為豪華游輪(人群聚集、空間密集、環(huán)境密閉)動力燃料的環(huán)保及安全特性。
2021年8月,A.P. 穆勒-馬士基宣布與韓國現(xiàn)代重工 (Hyundai Heavy Industries)簽署協(xié)議,訂造8艘大型碳中和甲醇集裝箱船,該批船舶每艘運力約為16000標(biāo)箱(20英尺集裝箱),其中第一艘將于2024 年第一季度投入遠(yuǎn)洋航線運營。該協(xié)議還包括在 2025 年增訂4 艘船舶的選擇權(quán)。這一系列甲醇集裝箱船將替換馬士基現(xiàn)有船隊中船齡較長的船舶,預(yù)計每年可減少約 100 萬噸二氧化碳排放。作為行業(yè)首創(chuàng),這批船舶將為馬士基的客戶提供真正的大規(guī)模碳中和遠(yuǎn)洋運輸解決方案。
認(rèn)知甲醇燃料 當(dāng)與汽、柴油一視同仁
甲醇有毒,源于甲醇中的甲醛。汽油有毒,源于汽油中的苯。二者毒性對人體健康都有害處,只是由于使用環(huán)境、使用場景和使用時間長短不同?,F(xiàn)如今,與汽油、柴油的密切接觸,已經(jīng)成為了人類生活中不變的日常。當(dāng)我們已經(jīng)習(xí)慣于被汽油和柴油所包圍,在并未對甲醇有全面認(rèn)知的情況下,仍堅持“甲醇劇毒論”者,是抵觸甲醇作為燃料還是認(rèn)知不夠全面呢?
在2021年我國高考試題中,二氧化碳催化加氫制甲醇為高考甲(乙)卷理綜試題。對此,筆者曾經(jīng)撰文《為高考甲(乙)卷理綜試題出題老師點贊—有感中國自立的甲醇經(jīng)濟(jì)》。
在全國高考甲卷理綜試題中,第28題(14分)題面為:二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題:(略)。第35題. [化學(xué)---選修3: 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)] (15分)題面為:我國科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級太陽能燃料合成項目被形象地稱為“ 液態(tài)陽光”計劃。該項目通過太陽能發(fā)電電解水制氫,再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇?;卮鹣铝袉栴}(略)。
在全國高考乙卷理綜試題中,第7題題面為:我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境、實現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要?!疤贾泻汀笔侵付趸嫉呐欧趴偭亢蜏p少量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是:
A、將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料 B、大規(guī)模開采可燃冰作為新能源
C、通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染 D、研發(fā)催化劑將二氧化碳還原為甲醇。
今年使用兩卷高考生占比超過50%以上。相信會有百萬以上的考生在考場面對這三道考題;會有數(shù)百萬考生和他們的老師、家人和親友知道了這三道題的答案;還會在未來的5-8年時間里,有數(shù)千萬以上的高考生,會在預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)時接觸到這三道題。這就意味著在未來的兩個五年計劃里“2030碳排放達(dá)峰”和八個五年計劃里“2060碳中和”,將有數(shù)千萬投入國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的學(xué)子,非常清晰地知道什么是“碳排放達(dá)峰”和“碳中和”?他們將在2060年前,在我國實現(xiàn)“碳中和”的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮重要的作用。就此一點,我們就應(yīng)該為這些出題老師點贊,為決定將此類試題納入高考試題的決策者點贊。
社會傳遞“甲醇有毒說”的源頭,可以追溯到上個世紀(jì)中頁,不法分子用工業(yè)甲醇勾兌假酒販賣,導(dǎo)致飲用者致盲甚致亡,這本屬于違法違規(guī)行為,但由于造成的后果特別惡劣,傷民傷人事件在媒體的傳播下,引發(fā)社會的厭惡,今天的“甲醇劇毒論”,就是由此演變成了一種以訛傳訛,違背科學(xué)的誤導(dǎo);變成抵觸甲醇燃料發(fā)展的偽學(xué)說;變成推廣可再生能源甲醇燃料,發(fā)展甲醇經(jīng)濟(jì)的障礙。
甲醇本是化工產(chǎn)品,人們從能源安全,從可再生能源發(fā)展的角度,將甲醇作為燃料來用,甲醇有此功能,可以擔(dān)此重任。事實上,正如人們不會講汽油、柴油視為飲料喝下去,在生活日常中,也極少有人會把甲醇作為飲料飲用。順便奉送筆者在中國汽車報專家講堂 2021-06-07日署名拙筆文章,《甲醇汽車和甲醇燃料推廣應(yīng)用的幾點新思考》,恭請批評指正。
其實,中國已經(jīng)站在甲醇能源制備和應(yīng)用的世界前沿,我國可再生能源發(fā)展?jié)摿薮?,“甲醇劇毒論”的說法該適可而止了。在百年未有的大變革中,堅持開展降低石油(包括天然氣)對外依存度的工作,保障能源安全,讓能源實現(xiàn)自主可控,就如同國防安全一樣重要。
2021年9月13日星期一
作者:工信部甲醇汽車推廣應(yīng)用專家指導(dǎo)委員會秘書長魏安力
隨文附送:甲醇制取蛋白技術(shù)介紹,期待能給提出“甲醇劇毒論”者們耳目一新的感知和科學(xué)普及。
甲醇蛋白與衍生的生物蛋白再生纖維素纖維
甲醇蛋白又稱微生物蛋白,是將甲醇作為營養(yǎng)源,在微生物發(fā)酵過程中形成的單細(xì)胞菌體中提取的單細(xì)胞蛋白,與傳統(tǒng)飼料所用的蛋白如大豆、魚粉等相比,具有極高營養(yǎng)價值,粗蛋白含量最高可達(dá)80%,且含有豐富的氨基酸、維生素、生物酶等。作為添加劑適量加入飼料后,可大幅度提高喂養(yǎng)效果,改善豬、羊、雞等動物的肉質(zhì)口感。甲醇蛋白可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)飼料的不足,降低成本,促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展。
早在1984年,國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國家經(jīng)委《1984-2000年全國飼料工業(yè)發(fā)展綱要(試行草案)》的通知中(國辦發(fā)[1984]111號),就提出要求,把甲醇蛋白列為飼料工業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)品之一,并要求化工部門抓好建設(shè)。
近年來我國甲醇工業(yè)發(fā)展十分迅猛,大量的甲醇急需下游產(chǎn)品的消化,在甲醇蛋白生產(chǎn)中,原料甲醇的成本占總成本的50%以上,加之近幾年蛋白質(zhì)飼料日益短缺。今天的甲醇經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè),無論從甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用,還是滿足飼料工業(yè)的需求,甲醇蛋白都是一種十分重要且極具市場潛力和發(fā)展前景的產(chǎn)品。
由于口服甲醇具有毒性,以甲醇為營養(yǎng)源所生產(chǎn)的甲醇蛋白在推廣過程中受到很大質(zhì)疑,全世界各國研究機(jī)構(gòu)紛紛開展試驗驗證,反復(fù)研究其安全性。英國ICI公司歷經(jīng)8年的時間,消耗500噸甲醇蛋白喂養(yǎng)鼠類、家畜類動物約30萬只,最終通過試驗驗證分析,得出甲醇蛋白是一種安全無毒的動物飼料添加劑的證明。
我國原中國科學(xué)院山西生物所和太原化肥廠早在1992年通過對大、小鼠急性毒性試驗,相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)表于飼料工業(yè)雜志(飼料工業(yè).1992,(11)37-40),研究結(jié)果表明,甲醇蛋白為無毒性產(chǎn)品,所測蛋白苯含量,低于糧食中的含量,甲醇蛋白是一種安全飼料添加劑,喂養(yǎng)蛋雞應(yīng)用試驗表明,可代替魚粉使用,產(chǎn)蛋率明顯提高。生產(chǎn)甲醇蛋白勿需依賴耕地的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式,每生產(chǎn) 1 萬噸甲醇蛋白至少可節(jié)約 3.5 萬畝耕地,若甲醇蛋白生產(chǎn)規(guī)模為 10 萬噸/年,可節(jié)約 35 萬畝耕地,對于我國人多地少的國情,意義重大。
甲醇蛋白還可以生產(chǎn)生物蛋白再生纖維素,形成了一條煤炭—甲醇—甲醇蛋白—生物蛋白—再生纖維素纖維的全新產(chǎn)業(yè)鏈。生物蛋白再生纖維素纖維具有天然蛋白纖維的特性,生物蛋白再生纖維素纖維面料柔軟滑爽、透氣爽身、懸垂飄逸,耐酸耐堿,耐霉菌性能與羊毛、蠶絲相似,耐蟲蛀性能優(yōu)于羊毛、蠶絲,吸濕性與棉紡織品相當(dāng),導(dǎo)濕透氣性遠(yuǎn)優(yōu)于棉。甲醇生物蛋白再生纖維素纖維,長絲可以替代蠶絲,短絲可以替代羊絨,且生產(chǎn)不受氣候條件影響,原料豐富,成本較低,能夠滿足人民群眾對高檔服裝日益增長的需求。甲醇生物蛋白再生纖維素纖維的生產(chǎn)過程殘渣,還可以當(dāng)作生物菌肥,可提高農(nóng)作物產(chǎn)量20-30%,減少化肥用量50%。利用該技術(shù)生產(chǎn)的微生物菌肥產(chǎn)品,與其他產(chǎn)品相比,肥效相當(dāng),但成本可減少30%-40%。
如果我們用“液態(tài)陽光能源”合成制取的甲醇來獲取甲醇生物蛋白,將會產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,對實現(xiàn)“碳中和”也有顯著貢獻(xiàn)。