什么是国际航运脱碳？彻底解说IMO监管与向氨・甲醇燃料的转型

为何国际航运是"难以脱碳的领域"

首先，让我们了解一下为何国际航运的脱碳如此受到关注，同时又被认为如此困难。与汽车、飞机相比，船舶每运输1吨货物所排放的CO2其实是最少的，是一种"对环境友好"的运输方式。但由于其所运载的货物数量极为庞大，总体排放量因此变得非常巨大。

占全球CO2约3%，相当于一国的排放量

据IMO的调查，截至2018年，国际航运排放的CO2约为7.4亿吨（航运业整体以CO2当量计算约为10.7亿吨），航运业占全球CO2总排放量的约2.9％（约3％）。这一规模相当于德国一国的排放量。随着全球经济的增长，海上运输的需求预计今后将持续增加，若不采取任何对策，排放量预计将进一步扩大。

海洋本身也深受这类排放的影响。大气中增加的CO2大部分会溶入海洋，使海水酸化，对珊瑚与贝类造成打击。详情可参阅海洋酸化与珊瑚礁的文章，以及探讨水温上升对渔业影响的变暖与渔业的文章。对于以海洋为舞台的航运业而言，脱碳同样是守护自身事业根基的问题。

船舶为何无法"电动化"

乘用车的脱碳正逐渐以电动汽车（EV）为主角，但同样的思路并不适用于远洋船舶。像横渡太平洋这样的长距离航行需要庞大的能量，若试图完全依靠电池来供给，船上将被电池占满，反而无法装载真正重要的货物。对船舶而言，能够"以小而轻的方式"储存能量的液体燃料，具有决定性的重要意义。

• 长距离、大功率：远洋船舶有时会连续航行数周而不加油，所需的能量总量与其他运输方式不可同日而语
• 使用寿命长：船龄长达20～30年，如今建造的船舶到2050年代仍将在役航行
• 国际性：船舶航行于公海，仅靠一国的监管难以约束，制定全球统一规则不可或缺
• 燃料基础设施：若没有能在全球各港口加注（燃料补给）的供应网络，就无法普及

长期以来，船舶燃料广泛使用的是"重油"。它价格低廉、易于处理，但燃烧后除了CO2之外，还会排放硫氧化物（SOx）等大气污染物。硫含量的监管已自2020年起有所加强，但如何减少CO2本身却长期被搁置一旁。直到2020年代，国际社会才终于开始认真着手解决这一课题。

不断增长的海上运输与迫近的时间期限

伴随全球人口增长与经济发展，海上运输的需求在过去数十年间持续攀升。从铁矿石、煤炭、谷物、原油到集装箱货物，按数量计算，全球贸易的约八至九成都是通过船舶运输的。尽管效率的提升使单艘船舶的油耗有所改善，但由于运输总量不断增加，整个行业的排放量难以下降。与此同时，船舶使用寿命长这一问题也叠加其中。如今新建造的船舶将持续服役到2050年代，因此若要真正实现"2050年净零"的目标，就必须立即着手建造适应下一代燃料的船舶，否则将来不及。目标年份虽显遥远，但采取行动的时间期限其实已迫在眉睫。

IMO 2023年温室气体战略：通往2050年净零之路

制定国际航运规则的，是联合国专门机构国际海事组织（IMO：International Maritime Organization）。由于航行于公海的船舶无法仅靠特定国家的监管加以约束，因此制定全球统一的目标势在必行。这一历史性的共识，正是2023年7月通过的《2023年温室气体减排战略》。

首次明确写入"2050年前后实现净零"

这一战略最重要的支柱，是IMO首次明确提出"在2050年前后使国际航运的温室气体排放实现实质净零"这一目标。此前的目标仅停留在"到2050年较2008年减半"的水平，而如今则大幅提升，以与《巴黎协定》1.5度目标保持一致的方式设定。全球航运业应当迈向的最终目标，由此得以明确呈现。

2030年、2040年的阶段性目标（检查点）

2050年仍是遥远的未来。因此，该战略设置了衡量中途进展的"阶段性检查点"，以2008年的排放量为基准。为避免数字被孤立解读，目标被设计为"至少（最低线）"与"努力方向"两个层次，这是其中的要点。

与此同时，还提出了到2030年将"零排放或近零排放（排放为零或几乎为零）的燃料、能源与技术"占航运业整体能源使用比例的至少5～10%这一具体数值目标。其目的不仅在于减少CO2本身，更在于推动下一代燃料本身的普及。此外，还包含到2030年将单位运输量CO2排放量——即"碳强度（Carbon Intensity）"——至少改善40%的目标。

为了将这些总量目标落实到实际船舶层面，IMO已经引入了"EEXI（现有船舶能效指数）"以及"CII（燃效实绩评级）"等规则。EEXI衡量船舶设计上的能源效率，CII则以A至E五个等级，每年对实际运营中船舶的效率表现进行评级，评级较差的船舶需要提交改进计划。目标所代表的"理想"，与EEXI、CII所代表的"日常运营约束"，正共同以两条腿的方式，一点点将整个航运业推向低碳化。

为何是"净零"而非"零"

目标被设定为"净零（实质为零）"而非"零"。这体现了这样一种理念：对于无论如何都会残留的排放，通过使用下一代燃料等其他手段加以抵消，最终实现总量相抵为零。此外，措辞中还加入了"2050年前后（by or around 2050）""考虑各国不同情况"等表述，这也体现了该协议为兼顾发展中国家处境而作出的现实性妥协。

净零框架与全球首个航运碳定价机制

仅仅提出目标，船舶本身并不会因此改变，还需要真正能够减少排放的"机制（监管）"。为此，IMO提出了在2025年4月第83次MEPC会议上大致达成一致的"净零框架（IMO Net-Zero Framework）"。这被视为全球首次尝试对整个行业统一施加燃料标准与碳收费义务，因而备受关注。

两大支柱：燃料标准与碳定价

该框架主要由两大机制构成。适用对象为总吨位超过5,000吨的大型船舶，预计将于2027年正式通过，2028年起开始适用。

1. 燃料温室气体强度标准（Global Fuel Standard）：以每单位能量为基准，衡量从燃料制造到燃烧全过程（Well-to-Wake）所排放的温室气体，并逐年收紧其上限。基准值以2008年的93.3 gCO2eq/MJ为准。
2. 碳定价（收费）：对超出标准的排放部分，按每吨（CO2当量）收取费用。所收取的资金存入基金，用于向使用零排放或近零排放燃料的船舶提供奖励等。

每吨100～380美元的两级收费

收费标准根据超标程度分为两个等级。针对大幅超出标准的"高排放"部分，每吨收费380美元；对轻微超标部分，则收费100美元，这一标准适用于2028年至2030年期间。反之，转用零排放或近零排放燃料的船舶则可以从基金中获得奖励，其设计意图在于营造"排放则吃亏、转型则受益"的经济导向。

通过一波三折，推迟一年

收费所筹集资金的用途，同样是重要的议题。目前正在讨论，将基金中积累的资金，除用于奖励使用零排放或近零排放燃料的船舶外，还将用于支持发展中国家航运业的脱碳、完善燃料与港口基础设施，以及研究开发等方面。其中蕴含着这样一种理念：用从排放量较大的发达国家航运业收取的资金，来支撑全球公平的转型（Just Transition）。

不过，这一框架的推进并非一帆风顺。原定于2025年秋季正式通过，但由于产油国等的反对而进展艰难，最终决定将正式通过推迟约一年。环保团体批评"标准过于宽松，无法实现1.5度目标"，而产油国方面则反弹认为"负担过重"，双方意见针锋相对。规则的细节仍在谈判之中，其最终形态取决于今后国际谈判的走向。尽管如此，国际社会就对整个航运业施加全球统一碳价格这一方向达成共识，其意义绝不容小觑。

替代燃料全貌：氨、甲醇、氢、LNG、生物燃料

那么，能够替代重油的燃料究竟有哪些呢？并不存在"只需这一种即可解决问题"的万能燃料，每种燃料各有利弊。本节将从CO2减排效果、易处理程度、面临课题等角度，对主要候选燃料进行梳理。船公司如今正面临着究竟押注哪种燃料这一艰难抉择。

五大主要候选燃料及其特点

这里需要注意的重点是，"即便是同一种燃料，其CO2减排效果也会因制造方式而截然不同"。例如，甲醇和氨若由化石燃料制成，在制造阶段同样会产生CO2。只有使用来自可再生能源的氢，以及利用回收的CO2或空气中氮气制成的"绿色燃料"，才能真正实现脱碳。正因如此，该框架不仅评估燃烧那一瞬间的排放，还评估"从制造到燃烧全过程（Well-to-Wake）"的排放。

为何"不含碳"的燃料才是最有希望的选择

甲醇（CH3OH）的分子中含有碳（C），因此燃烧时必然会产生CO2。绿色甲醇可以通过制造时回收的CO2加以抵消，但如何确保作为原料的CO2或生物质资源，则成为一大课题。而氨（NH3）与氢（H2）的分子中完全不含碳，也就是说，从原理上讲，燃烧它们不会产生CO2。正是这一点，成为氨与氢被视为"终极零碳燃料"最有希望候选者的最大原因。

这种燃料转型，与守护海洋生态系统的努力也是一脉相承的。关于海洋所吸收的碳，可参阅蓝碳的文章；关于海水温度变化对海洋环流的影响，可参阅海水温度与洋流的文章。

此外，在推进脱碳的过程中，了解"颜色"这一概念也有助于加深理解。同样是氢，由化石燃料制成、且制造时产生的CO2未被回收的称为"灰氢"，CO2被回收并封存的称为"蓝氢"，利用可再生能源电力电解水制成的则称为"绿氢"。氨和甲醇也会直接继承这种氢的"颜色"分类。真正能实现脱碳的，是绿色（部分为蓝色）燃料，因此让船舶适应下一代燃料，与如何以清洁方式大量生产该燃料，二者需要作为车之两轮同步推进。

氨燃料船：零碳的最有希望之选及其障碍

在众多候选燃料中，被视为远洋船舶最有希望之选的是氨。作为化肥原料，氨在全球范围内已有大规模制造与运输的实绩，供应网络的基础已然存在，且相对廉价、易于大规模量产，这些都是它的优势所在。然而，要真正投入实际应用，仍有两大必须跨越的障碍。

优势：零碳、可量产、既有基础设施

氨在常温下为气体，但只需稍加冷却或施加压力便会液化，可以相对紧凑地进行储存。相较于直接运输氢气，氨更易于处理，也被寄望承担"氢的运载体（载体）"这一角色。日本国土交通省也将氨定位为具备成为国际航运主力燃料潜力的选项，理由是其相对廉价、制造技术上也容易实现规模化扩产。全球已经存在运输氨的专用船舶、储罐及管道等处理基础设施，这意味着氨作为燃料的普及并非完全从零开始，这一点也是有利因素。

障碍一：强烈的毒性

最大的课题在于氨的毒性。人若高浓度吸入将危及生命，即便是少量，其强烈的刺激性气味也会伤害眼睛与喉咙。在储存于油箱、输送至发动机、再到港口加注这一系列流程中，如何防止万一发生泄漏，成为安全设计的生命线。为保护船员安全，双层管道、泄漏检测、紧急切断等多重安全措施必不可少。

障碍二：难以点燃与"泄漏"

氨本身难以点燃，需要在燃烧方式上下功夫，例如混入少量其他燃料作为引燃火种等方式已被开发出来。更为棘手的是，未燃烧完全的氨会直接随废气排出的"氨泄漏（Ammonia Slip）"问题，以及会产生温室效应约为CO2的300倍的一氧化二氮（N2O）问题。即便不排放CO2，若放任这些问题不管，也会削弱其作为温室应对措施的实际效果，因此通过后处理装置加以去除就显得尤为重要。

全球首艘实用船来自日本

在这一难题上率先取得突破的正是日本。日本邮船（NYK）于2024年8月完成了全球首艘商用氨燃料拖船"魁（Sakigake）"。2024年7月，还首次在全球成功实现了从油罐车直接向船舶加注氨的"陆运车辆对船舶（Truck-to-Ship）"方式。2025年，该船完成了约三个月的示范运营，确认CO2排放可减少90%以上。这已不再是实验室里的构想，而是正在真实的港口与海上运转起来。

继小型拖船之后，下一步是投入远洋航行的大型船舶。以日本邮船为核心的企业联盟已签订4万立方米级氨燃料氨运输船（AFMGC）的建造合同，目标是在2026年11月前后竣工。这艘"以氨为燃料、运输氨货物"的船舶，燃料与货物属于同一物质，是一个具有象征意义的存在，将成为检验氨供应链本身能否真正运转起来的试金石。在加注设备方面，用于在船与船之间安全传输氨的"加注臂（Bunkering Boom）"也已被开发出来，并获得了日本海事协会（ClassNK）颁发的全球首个原则性认可（AiP），船舶、加注设施与安全标准正齐头并进地向前推进。

由于氨相对廉价，且从制造技术角度看易于实现规模化生产，因此被寄予厚望，有望成为国际航运的主力燃料。

——日本国土交通省 脱碳技术相关资料

甲醇燃料船：当下正在推进的现实方案

如果说氨是"未来的最有希望之选"，那么甲醇就是"当下正在推进的现实方案"。甲醇的毒性问题相对较小，且在常温常压下即可以液态形式处理，因此能够较为容易地沿用现有的加注设施，这是其一大优势。随着全球最大的航运公司大举下单订购，其实用化进程一举加速。

常温下为液态，易处理是最大武器

甲醇具有常温常压下呈液态这一对船用燃料而言极为有利的特性。它无需特殊的超低温设备或高压储罐，在港口加注也较为便利。正因如此，在下一代燃料之中，甲醇最早实现了商用大型船舶的投入运营。不过，其单位体积的能量密度不到重油的一半，为达到同样的续航距离需要更大的燃料储罐，这也意味着可装载的货物会相应减少，这是其弱点所在。由于闪点低至12度，且同样具有毒性，因此也需要相应的安全对策。

马士基开创大型甲醇船时代

将这一领域大幅向前推进的，是丹麦航运巨头马士基。该公司在2024年至2025年间，投入了一系列共18艘可装载超过1.6万个集装箱的大型双燃料甲醇船。以全球首艘大型绿色甲醇船"Ane Maersk（安妮·马士基）"为开端，这些船舶陆续投入运营。双燃料发动机具备一项"保险"功能——在无法获得绿色甲醇时，也可以使用传统燃料航行，这为燃料供应网络尚未完善之前的过渡期提供了现实的桥梁。马士基将这些船舶投入连接亚洲与欧洲的主要航线，并计划到本世纪10年代末让大量船舶以绿色甲醇运行，预计可实现每年数百万吨规模的CO2减排。全球最大规模的船队之一实际以新燃料开始商业运营这一事实，向世界表明下一代燃料已经从"实验"阶段迈入了"事业"阶段。

如何确保"绿色甲醇"

甲醇船的真正价值，只有在其燃烧的甲醇确实为"绿色"时才能真正体现。这指的是由可再生能源来源的氢与回收的CO2制成的"电制甲醇（e-methanol）"，以及由废弃物、生物质资源制成的"生物甲醇"。由化石燃料制成的甲醇，其CO2减排效果仅约为10%，因此如何稳定、大量地确保绿色原料，已成为甲醇船普及的最大瓶颈。仅仅建造船舶而燃料不是绿色的话，也毫无意义。马士基为了让首艘绿色甲醇船的处女航顺利进行，专门签订了绿色甲醇采购合同，这一事实充分说明确保燃料供应是何等生死攸关的问题。

日本的造船厂与港口也在推进对甲醇的适应，马士基的甲醇船曾在横滨举行命名仪式，日本也正逐渐被纳入这种新燃料的物流体系之中。在氨作为最有希望之选真正崛起之前，甲醇作为"过渡"角色为脱碳争取时间，这种角色分工正变得愈发现实。

日本造船与航运业的挑战

对于既是造船大国、又是资源依赖航运的海洋国家日本而言，船舶脱碳是关乎产业竞争力的国家级课题。政府与企业正携手合作，力图率先在全球实现零排放船舶的实用化。

国家的支持：官民一体的路线图

日本于2021年10月率先表态，将致力于实现国际航运2050年碳中和的目标。日本国土交通省已提出未来10年总计约350亿日元规模的财政支持，用于零排放船舶的技术开发，并计划氨燃料船于2026年前后、氢燃料船于2027年前后开展示范运营。NEDO（新能源产业技术综合开发机构）的绿色创新基金，也在资金层面支持下一代船舶的开发。

日本三大船东公司的举措

日本邮船、商船三井、川崎汽船这"日本三大船东公司"，均已提出到2050年实现温室气体排放净零的目标，在下一代燃料船舶的开发上走在全球前列。除前文提到完成全球首艘氨燃料拖船的日本邮船外，各公司均在推进具体船舶的建造工作。

• 日本邮船：运营全球首艘商用氨燃料拖船"魁"。运输氨的氨燃料船（AFMGC）也计划于2026年11月竣工
• 商船三井：计划于2026年前后竣工的氨燃料船，作为其首艘净零远洋船舶。已取得氨燃料运输船的设计认可，并推进氢燃料多用途船的示范验证
• 川崎汽船：与伊藤忠商事、日本造船公司（Nihon Shipyard）等企业合作，推进氨燃料散货船商业化的联合开发

"建造技术"与"运营技术"两大支柱

日本的优势在于，建造船舶的造船业（三菱重工、今治造船、日本海洋联合、日本造船公司等）、负责船舶运营的航运业，以及制造发动机的日本机关（Japan Engine Corporation）、IHI原动机等企业厂商，均齐聚于国内。同时，由船级协会日本海事协会（ClassNK）负责制定安全标准，也是一大重要优势。从运载燃料的船舶，到燃烧该燃料实际航行的船舶，整个供应链都能够在国内完成组装，这已成为日本在国际竞争中的一大武器。

不容忽视的是驱动船舶心脏——"发动机"的开发。由于氨与氢的燃烧方式与传统重油截然不同，专用发动机不可或缺。日本的发动机制造商正在推进混入少量其他燃料以辅助点火的方式，以及优化燃烧以抑制泄漏与N2O的技术开发。商船三井已开始进行全球首台面向大型商船的氢燃料发动机陆上试运行，尾道造船正在建造作为示范船的氢燃料多用途船，计划自2028年度起进行为期三年的示范运营。日本不仅在燃料"如何制造"方面，更在"如何安全燃烧"这一最为困难的领域，力图走在全球前列。

尚存的课题与未来

如上所述，监管与技术均已取得长足进步。然而，通往2050年净零之路，仍有若干道高门槛有待跨越。最后，让我们梳理一下今后需要克服的课题。

课题一：绿色燃料的数量与价格

最大的障碍在于一个现实——"绿色燃料本身就不够"。由可再生能源来源的绿氢制成的绿氨与电制甲醇，目前产量仍然有限，价格也远高于传统重油。要实现能以合理价格稳定供应全球船舶所需数量，需要大规模的设备投资与时间。船舶（需求）与燃料（供应）之间"鸡与蛋"的关系该如何理顺，正是当下所面临的问题。而这正是IMO碳定价机制发挥作用之处。通过为排放定价、为清洁燃料提供奖励，昂贵的绿色燃料与传统燃料之间的价差得以缩小，生产者也更容易下定决心进行投资。监管创造需求、需求带动供给这一良性循环，能否尽早启动，将成为2030年代的焦点所在。

课题二：全球港口的加注基础设施

船舶往来于全球各个港口。即便在某个港口能够加注氨燃料，若下一个停靠港无法加注，航行便无法成立。适应新燃料的加注设备（燃料补给据点），需要像网络一样在全球主要港口铺设开来。这绝非一家企业或一个国家所能实现，而是需要国际协作与巨额投资、耗时漫长的工作。

课题三：安全标准与规则的完善

既然要大量处理具有毒性的氨与高度易燃的甲醇，制定保护船员及港口工作人员安全的规则便不可或缺。从船舶设计标准、加注时的操作流程、紧急情况的应对，到船员培训，国际统一的安全标准正在逐步完善之中。技术的进步，需要规则制定与人才培养同步跟上。

现实的过渡期图景

预计到2050年之前，航运业恐怕不会统一为单一的"胜出燃料"，而是会经历一个根据航线与船型不同、灵活选用氨、甲醇、氢、生物燃料、LNG等"多种燃料共存的时代"。双燃料发动机，以及首先通过节能来减少排放的举措，同样是支撑过渡期的重要环节。例如，刻意降低航速以大幅改善油耗的"减速航行（Slow Steaming）"、借助风帆或转子利用风力的"风力辅助推进"，以及优化船体形状以降低水阻、利用气泡减少船底摩擦的技术等，即便是现有船舶，也有许多可以立即着手实施的改进措施。与其等待完美的一招制胜方案，不如秉持从力所能及之处不断积累的态度。

航运脱碳并非仅仅是船公司自身的问题。生产、购买、使用船舶所运输产品的我们每一个人，也都是这一庞大物流体系的一部分。海洋塑料垃圾已经深入到深海的现实，也在深海垃圾问题的文章中有所报道，如何构建不污染海洋、不给海洋增加负担的物流体系，是将海洋恩惠传承给未来的共同课题。当监管、技术与社会意识朝着同一方向前进时，这道"难以脱碳的难题"，终将一点一点地转变为突破口。

总结：航运脱碳是守护海洋与生活未来的挑战

国际航运承担着全球九成的物流，同时排放着全球约3%的CO2。它的脱碳，绝非只是遥远专家们的课题，而是一项守护我们生活与海洋生态系统、切身而迫切的挑战。IMO的2050年净零目标与全球首个碳定价机制搭建起了监管框架，氨、甲醇等下一代燃料，也正作为实现这一目标的技术，真正开始付诸行动。

其中，不含碳的氨作为未来的最有希望之选，易于处理的甲醇作为当下正在推进的现实方案，各自承担着不同的角色。而日本作为在国内同时具备造船技术与航运技术的海洋国家，率先诞生了全球首艘实用船舶，正站在这场转型的最前沿。燃料的数量与价格、港口基础设施、安全规则等课题堆积如山，但监管、技术与投资，正确确实实地向前迈进。