目前,专家们已在讨论关于过去及现在为人类做了30余年供能贡献的矿物性燃料正日趋资源耗尽状况这一严重问题。
有人预测因为碳氢化合物类燃料资源的日趋耗尽,必将导致未来燃料供应市场的紧张,甚至危机,事情真会有这么严重吗?
让我们考虑一下石油供应状况:自本世纪70年代以来,人们曾反复多次提出地球石油资源储量有限、可能会在5~20年的短时段内被人类耗尽这种警言;但目前经专家探明地球石油储量仍然较丰富,若按现今使用规模计算,它足够人类再继续应用40-50年之久;若按持续扩大性使用规模计算也能满足人类几十年的应用所需。此外,地球还蕴藏着大量油页岩和柏油砂资源,据估算这些资源的含油量等同于或略大于已探明的地球石油储量的总量,更重要的是人们目前已开始认真考虑这些替补油资源的经济应用可行性了,若其应用一旦获得成功,世界石油资源供给量有望增加一倍之多。
天然气和甲烷资源储量丰富
据专家指出,地球天然气资源的储量远大于潜在的石油资源储量。许多国家(包括一些石油资源贫缺国)都具有丰富的天然气资源。但令人遗憾的是,目前大多数汽车并不能靠直接燃烧天然气而驱动行驶。
为此,人们一直在探研不缀。石油公司及相关研究人员新近已推出了若干将天然气转化成液体燃料的成功技术,包括发明新工艺及改进老工艺,从而使天然气的实用化及取代汽油可行性取得了相当程度的进展,值得指出的是,将天然气转变成柴油发动机适用的液体燃料,其结果燃料是一种含硫量低、有益于环保、为低排放汽车所需的洁净式能源,由美国埃克森石油公司在阿拉伯半岛卡塔尔国构建的一套价值10亿美元之高的天然气转换成液体燃料设备就是这方而的一个技术典例,另外,目前马来西亚国的一家“壳牌”石油炼制厂正用天然气制取、生产着液体燃料其它一些事例还包括用远洋船载设备将海上钻井平台采集的天然气转制成液体燃料的提案。
然而这种技术上的可行性从燃料供应可持续发展宏观角度审视堪称是一种突破、正因为此由,尽管天然气储采之地位居遥远场点,但因为人们可将其就地转制成液体燃料并经由常规运输方法运至需方市场,故它的使用价值正日益为人们看好,一些原油资源贫缺但却拥有丰富天然气储量的国家大有成为燃料独立国或燃料出口国的潜在优势。
甲醇,是另一种由天然气制取出的液体燃料,目前世界各地有许多工厂都生产它,但由于甲醇的运输不能与现在运送石油的运输管线兼容,即石油资源耗尽后将空闲运输管线设施转运甲醇这在安全等技术问题上存在着大障碍,故也不宜以它作为未来经济可行的主导替补燃料。试问,那未来社会燃料供应市场将靠何种品类去“撑大梁”呢?
有一种称为“甲烷水合物”的物质近些年来引起了人们注意。这种“甲烷水合物”系由海底有机物质被细菌分解后产生的,但前提条件必须是在水下且处于较低温度较高压力环境下,因为具有这种环境可使水下经细菌分解有机物所产生的甲烷气体被吸储于海床下位的冰晶层中——这种含甲烷气体特殊形态的冰晶物质即“甲烷水合物”。据估算,全球“甲烷水合物”的含能储量相当于全球天然气含能储量的4倍。甲烷能的提用可先将其转制为液体燃料后再供人们应用,转制生产所用设备与天然气转制液体燃料设备兼容,二者可互用,无需再另外设计新种类处理系统,
但截至目前为止,尚未问世任何一种可经济有效性由“甲烷水合物”制取出甲烷气体的实用化装置。为长远考虑,有关组织正以巨额奖金激励人们去发明各种相关技术以便能使这种特殊燃料资源得以实用:此情此状颇类似于人们千方百计想要从北海深层之下经济有效地采用原油那样,是一种困难极大的挑战,且专家们已指出近期将解决不了这一难题。作为能源贫缺国的日本等国,目前对“甲烷水合物”制取甲烷气则最为积极热心,其出台的悬赏额度值居高不下,颇具刺激性。
太空技术对人类寻找新能源的启发
因为碳氢化合物的天然形成需耗时亿万年,故当它真的在有朝一日被耗尽时是决无可能有后续形成品补此空缺的,那时油井将不出油、车轮将不转动……人类所有文明生活方式将黯然失色。
但有理性有聪明才智的人类为何不能走出一条自制燃料的光明之路呢?
燃料的可持续性并不意味着我们人类必须要像节衣缩食那样克制自己,尽量去少耗能、多储能以留待日后细水长流应用,或以宝贵的农田及肥料作为制取生物质能的代价,这种思维模式及做法必导致步入获用燃料能源的死结之中。人类完全可以靠自己的聪明才智走出一条自制碳氢化合物燃料的光明之路。
美国航空航天局在为以更迅速更经济的方式去探查火星而做准备工作时曾研究出一种新型制取碳氢化合物燃料的特殊方案——直接由二氧化碳(二氧化碳是火星大气层的主要构成成分)制取碳氢化合物。美国航空航天局计划在宇航员登陆火星之前先行向火星发送一个小型自动生产化学厂及一个核动力热电厂,其目的是通过这两个小型工厂产出氢气及电力,将火星大气中富含的二氧化碳转制成碳氢化合物燃料(甲烷)、水、氧气,供随后登上火星之陆的宇航员们使用。这些登陆宇航员们可应用以这种方式制取出的甲烷和氧为其登陆车提供驱动动力以及为宇航器返回地球所用的火箭供能。
人们为什么不能将这种为太空探险而研究出的人工制取碳氢化合物方案转用于地球上呢?我们完全可以考虑将地球上的废弃气体——二氧化碳借助于同水中的氢结合而人工制取出碳氢化合物——甲烷的生产燃料之措。其中二氧化碳的撷取源可定位于低品相煤矿、垃圾、饲料下脚废料、燃煤电厂及其它厂矿的烟囱尘灰......
我们甚至可模拟植物的自然作用机制而持续性地人工制取燃料—直接由大气中撷取二氧化碳,以电解法由水中撷取氢,再以二氧化碳和氢作为基本原料,施以必要催化条件而源源不断地制取出液体碳氢化合物燃料来。而制取工艺中所必需的电能来源可取自电网的非高峰电或水力电、核电、地而太阳能采集器发出的电、卫星太阳能电站供应的电、核聚变动力电……
换种思路去考虑这种人工制取碳氢化合物液体燃料的运作,就会觉得它不仅能使生产出的燃料与现有需能设备及交通机具兼容适用,更有深层意义的要素还在于这种人工制取燃料实际上是一种化学贮存电能的特殊方式或廉价转用方式——它可使交通器具行驶便利、又可将多余的电能吸储进来用以制取碳氢化合物液体燃料储备留用,当然也可供加油服务站用于为汽车加油。
未来燃料来源具有多样性
未来将存在有多种为人类交通运输车辆提供汽油或柴油发动机燃料的替代能源。但值得指出的是,开发阶段需注入大量投资,因而取自于日光、水、空气的转制燃料有可能成本较高。与此同时,投资者也会因此而得以经济回报。
当然,各种新种类替代燃料的制取技术不可能一步到位地呈现完美至极,但我们目前的燃料供应也还不至于在短时期内马上发生危机。由于过渡阶段仍相对较长久,故给人们争取到了相对较为充足的寻新替旧、开拓进取的时间。
以超前眼光预瞻未来,人们会认识到今日舍得在甲烷水合物提制燃料、沙漠太阳能采集、烟囱二氧化碳提能、各种新燃料开发生产技术等领域投资的有识之士最终将会成为富有者,尽管这需要有一个过渡期的等待才能显其效。
就最终目的而言,过渡期的存在无疑是研究者、企业家、投资者们“备战”、“磨刀”的绝好时机。有了这一“备战”、“磨刀”期,他们可不必马上匆匆迎战而有较充足的时间去不断攻取完善由各种资源转制人造汽油、人造柴油的工艺技术。当石油价格逐渐上涨而人造燃料则成本不断下降两者在某一价位上相平衡时,新型燃料就具有了向消费市场大举进军的实力。过渡时期可谓为这些新燃料的成长奠定了时间基础。
未来的赢家将是那些富有的能源公司,此未来期时日不会太长,这些公司的名字我们大多熟悉——像Shell公司、Arco公司、BP公司、Exxon公司等,它们正规划着要持续向世界各地消费市场提供燃料并由此获利。
我们不应以偏窄视野去看待未来,从而得出全球燃料能源越来越短缺、稀少的悲观结论,人类的足智多谋将会促使许多可持续发展的燃料源替代物及其制取技术相继问世。我们目前正处于需要寻找出更多的接续性燃料源去稳定经济发展进取步伐的关键时刻,为此请多开发一些人类的智力资源以更好地完成这一历史使命吧。
[The Futurist,1998年11月]