Advancing e-methanol systems via direct air carbon capture, CO2 hydrogenation, and hydrothermal co-electrolysis
Notice bibliographique
Résumé
Climate change mitigation is increasingly driven by the urgent need for carbon-neutral fuels and chemicals, particularly in sectors where direct electrification is impractical. Among emerging solutions, e-methanol, synthesized from captured CO 2 and green hydrogen, has been recognized as a scalable liquid energy carrier compatible with existing infrastructure. However, current system designs often evaluate carbon capture, hydrogen production, and methanol (MeOH) synthesis in isolation, with limited emphasis on integration or region-specific deployment. In this study, a novel process design, simulation model, and life cycle CO 2 performance analysis have been developed for two integrated e-MeOH production pathways based on Direct Air Capture (DAC): one using direct CO 2 hydrogenation (DS) and the other relying on hydrothermal co-electrolysis synthesis (HS). In both configurations, internal integrations are leveraged, such as the use of raw MeOH as an internal fuel, electrolytic oxygen reuse, and thermal integration between subsystems. The hydrothermal co-electrolysis pathway was found to outperform the direct synthesis route in both environmental and energy metrics. For a conceptual 0.3 Mt/y MeOH plant located in Japan, cradle-to-gate emissions were reduced to −0.367 kg-CO 2 eq/kg-MeOH for HS, compared to 0.519 for DS and 1.370 for the conventional route. Greater heat recovery further lowered energy demand. A regional sensitivity analysis indicated that in regions with low-carbon electricity (for example, in Canada), DAC-based e-methanol could achieve near-zero emissions. These findings underscore the importance of process integration and geographic energy context in determining e-methanol viability. A quantitative basis is provided to inform the scalable and regionally adaptive implementation of synthetic fuel technologies. • DAC-integrated e-MeOH routes achieve up to 127% reduction in cradle-to-gate CO 2 emissions. • Raw methanol reuse and electrolyzer O 2 improve thermal integration and system efficiency. • Simulated systems produce 0.3 Mt/y e-MeOH from 0.48 Mt/y captured CO 2 with DAC. • Hydrothermal co-electrolysis enables deeper heat recovery and lower emissions than conventional routes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».