《Fluid Phase Equilibria》：Renewable Liquefied Natural Gas (LNG) as a carbon-neutral marine fuel: analysis of the energetic, economic, and environmental performance of different production routes
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液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）若源自可再生能源，可在海运业脱碳中发挥重要作用。当前研究针对两种主要的可再生LNG生产路径：一是利用绿色氢气与二氧化碳进行甲烷化反应合成电制LNG（e-LNG），二是通过有机废弃物厌氧消化及提纯
液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）若源自可再生能源，可在海运业脱碳中发挥重要作用。当前研究针对两种主要的可再生LNG生产路径：一是利用绿色氢气与二氧化碳进行甲烷化反应合成电制LNG（e-LNG），二是通过有机废弃物厌氧消化及提纯制备生物LNG（bio-LNG）。研究人员以意大利东北部某港口的加注需求为基准，采用过程模拟方法构建工业规模的生产工艺，并基于能量回报比（EROEI）、平准化甲烷成本（LCOM）及生命周期评价（LCA）三类量化指标，对不同路径进行能量效率、经济收益与环境影响的综合比较。结果显示，受水电解制氢的高能耗影响，四种可再生LNG路线中，bio-LNG在能量效率与环境绩效方面表现最佳，其成本在有废弃物处理收益的情况下可与化石LNG相当，但原料可获得性是其规模化应用的主要限制因素。
本研究发表于《Fluid Phase Equilibria》，针对海运业碳排放占全球约3%且国际海事组织（IMO）设定了2030年减碳40%、2050年减半目标的背景，指出传统重油与船用柴油排放强度大，而LNG虽可降低氮氧化物与硫氧化物排放，但若来源于化石燃料仍无法实现真正脱碳。因此，研究人员将可再生LNG视为过渡与长期解决方案，比较了电制LNG（e-LNG）和生物LNG（bio-LNG）两类路径的综合绩效。
研究人员采用Aspen Plus v12.1进行全流程模拟，涵盖四个路线：①空气捕集二氧化碳的电制LNG（e-LNG + DAC）；②工业烟气捕集二氧化碳的电制LNG（e-LNG + flue gas）；③厌氧消化结合低温精馏的生物LNG（bio-LNG + cryogenic distillation）；④厌氧消化结合化学甲烷化的生物LNG（bio-LNG + methanation）。研究基于意大利Trieste港的年需求150,000 m3LNG，采用2025年意大利可再生能源电力组合（EROEImix= 39.64），并以能量回报比（EROEI）、平准化甲烷成本（LCOM）、生命周期评价（LCA）为核心指标。
在结果部分，能量与经济绩效显示：e-LNG路线电力消耗最高，其中DAC路线热耗与电耗均显著高于烟气捕集路线；bio-LNG路线总能耗最低。EROEI值分别为：e-LNG+DAC 4.06、e-LNG+flue gas 5.96、bio-LNG+cryogenic distillation 4.13、bio-LNG+methanation 5.38，均低于化石天然气的8。LCOM方面，e-LNG路线成本为320–403 �/MWh，远高于化石LNG的43–58 �/MWh；bio-LNG低温精馏路线成本为54 �/MWh，接近化石水平，而甲烷化路线因电解氢成本较高升至124 �/MWh。
生命周期评价结果表明：e-LNG路线在大多数环境影响类别中得分最高，主要源于电解氢的高能耗与上游设备制造排放；bio-LNG低温精馏路线在气候变化（尤其是化石二氧化碳排放）、臭氧消耗、光化学臭氧形成及化石资源消耗方面优于化石LNG，但在淡水生态毒性和海洋富营养化方面表现较差；bio-LNG甲烷化路线介于两者之间。若生产过程所需热能由自产LNG提供，e-LNG+DAC的环境负荷平均增加约40%，而bio-LNG路线增幅较小甚至部分指标下降。
讨论与结论部分强调，所有可再生LNG路径的EROEI均低于化石基准，但数值仍在可接受范围；从成本与环境双重维度看，bio-LNG低温精馏是唯一兼具低排放与成本竞争力的方案；涉及甲烷化的路线均受电解氢高能耗制约；e-LNG的气候效益有限，甚至在某些情景下高于化石LNG。原料供应不足是bio-LNG推广的主要瓶颈，未来可探索生物质气化等替代制氢路径以提升整体可持续性。
