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长达165年的石油时代即将落幕,我们能否在没有石油的情况下生活呢?

与鲸脂的遭遇相似,石油作为主要能源也将在未来几十年内逐渐被其他能源所取代。接下来,让我们一探这一转变的过程。
17世纪至20世纪,人类为了获取石油而大量捕杀鲸鱼,数量高达数百万头。他们残忍地剥去鲸鱼的脂肪,在水中旋转这种标志性生物,像削苹果皮一样,以巨大的螺旋方式一层一层地剥去脂肪。这些鲸脂随后被煮沸成油,再过滤装桶,广泛应用于各种领域,从照明的油灯到工业用的润滑油。
这是一个充满血腥但为社会带来光明的过程。
1895年,查尔斯·诺德霍夫在回忆他的捕鲸经历时写道:那场景太可怕了。然而,对于老捕鲸人来说,这却是他们乐在其中的工作。他们沉醉于腥臭的烟味,视那些肮脏的油为未来金钱和快乐的象征。
一个多世纪以来,由于对鲸鱼脂肪的过度贪婪,蓝鲸、座头鲸和北大西洋露脊鲸等物种已濒临灭绝。
如今,商业捕鲸行为已几乎被全面禁止,鲸脂的使用也仅限于少数产品,鲸鱼的数量因此有所回升。
石油也将面临类似的变革,但具体的时间和方式目前尚不明确。
剑桥大学存在风险研究中心的研究员卢克·坎普在接受《生活科学》采访时表示:我们最多只能描绘出一个大致的轮廓。
但总体趋势已然清晰。我们已经将大部分家庭能源从石油转向了其他能源。随着气候变化问题日益严峻,我们正加速这一转变,并积极开发新技术,以帮助世界更快地摆脱对石油的依赖。在航运和塑料制造等少数行业中,这种曾经辉煌的能源仍将在未来很长一段时间内占据一席之地。
然而,后石油时代终将到来。
阿伯丁大学的石油地质学教授戴维·麦克唐纳告诉《生活科学》:捕鲸业的兴衰是一个很好的历史参照。在其鼎盛时期,捕鲸业曾是一个庞大的产业。但几十年来,它不可避免地走向了衰败。
石油的使用历史可以追溯到数千年前。大约4万年前,在现今的叙利亚地区,人们就开始利用原油的副产品——沥青,来粘合工具的手柄。再往前追溯3.5万年,美索不达米亚人使用相同的物质为船只进行防水处理。巴比伦人借助它建造了空中花园,而埃及人则用它来防腐木乃伊。
在中国,早在公元前500年,人们就已开始燃烧原油和天然气来取暖和照明。到了公元四世纪,人们更是开始钻探这些自然资源,利用竹管进行输送。
但直到1859年,埃德温·“上校”·德雷克在宾夕法尼亚州取得了重大突破,人们才真正开始大规模地开采石油。德雷克借鉴并改进了1500多年前在中国使用的钻井技术,最终在69.5英尺(21米)深的地层中钻出了石油,这标志着美国石油工业的诞生。
原油是由简单的碳氢化合物链组成,它来源于沉入沼泽、湖泊和海洋底部的动植物残骸。这些残骸在数百万年的时间里被沙层和岩石覆盖,经过高温高压的转化,最终形成了石油和天然气。它们被封存在地壳的储油层中,有些靠近地表,有些则深埋于数千英尺之下,而这些储油层的上方通常蕴藏着丰富的天然气。
过去165年里,原油几乎改变了社会的方方面面。
如果石油突然消失,全球贸易将因海运和航空业的停滞而遭受重创。失去石油这一大规模农业的燃料和食品包装材料,粮食安全将面临严重威胁。医院所需的无菌设备将无法运转,导致医疗保健水平大幅倒退。此外,没有石油作为原料制造太阳能电池板或风力涡轮机的关键部件,可再生能源项目也将陷入困境。
飞机、火车、轮船和汽车等交通工具都将受到深远影响。
当然,我们向无石油时代的过渡将会更加平稳和渐进。目前,我们已经在很大程度上减少了石油在电力生产中的应用。根据国际能源署去年10月发布的报告预测,石油需求将在未来十年内达到峰值。
随着电动汽车(EV)的崛起,我们预计将迎来石油使用量的又一次显著下降。
国际能源机构(IEA2018年的报告显示,目前全球近50%的原油被用于道路交通。但这一比例预计在未来几十年内将大幅下降。据估算,到2030年,电动汽车的销量将占据全球汽车市场的三分之二以上。而根据《英国石油公司2023年能源展望》对未来燃料使用的预测报告,如果我们能在2050年之前积极减少四分之三的化石燃料排放,那么电动汽车行业将有望承担石油总需求减少的一半以上。
可以预见的是,50年后,由汽车消耗的石油将大部分被淘汰。
航空燃料亦主要依赖于石油。飞机的使用寿命长达数十年,其造价从数千万到数亿美元不等。然而,该领域的技术正在迅速发展。与40年前相比,新型飞机的燃油效率显著提高,同时航空业也正致力于在2050年实现净零排放的目标。
在实现这一目标的过程中,可持续航空燃料(SAF)将发挥关键作用,帮助我们摆脱对石油的依赖。这些生物燃料来源于工业生产过程中使用的原材料,包括废弃物、生物质、食用油以及动物脂肪废料。SAF的另一个显著优点是它与现有的飞机发动机兼容,并且与传统喷气燃料的混合比例最高可达到50%。波音公司计划到2030年使其所有商用飞机都能使用SAF。据英国石油公司预测,如果我们积极减少碳排放,到2050年,SAF将占到航空燃料的30%45%
然而,航运业的情况则更为复杂。船舶主要以石油为燃料。与飞机相似,船舶的建造成本也十分高昂,使用寿命长达数十年,因此难以被轻易替代。全球约90%的贸易依赖于国际航运业,目前有超过105,000艘商船在大海上航行,占全球石油消耗量的约5%
据国际海运公会指出,如果没有船舶在全球范围内运输货物,世界上一半的人口将会挨饿,而另一半则会受冻。这个行业面临的挑战在于,不能仅仅通过更换燃料来解决问题。
瑞典隆德大学的副高级讲师弗雷德里克·鲍尔专注于研究能源和工业系统的低碳创新。他对航运业能否迅速摆脱石油持怀疑态度。鲍尔提到,国际海事组织在2018年发布了首份气候战略,但在摆脱化石燃料方面总体上保守得令人难以置信
氢气被视为一种潜在的替代燃料。虽然船舶可以加装氢燃料电池,但这一方案也存在诸多问题。例如,为了保持液态状态,氢气必须在极低的温度下储存。同时,其能量密度较低,这增加了每艘船所需的存储量。此外,氢气还具有极高的爆炸性。
目前,氢动力船舶仍处于早期发展阶段。首批采用这种技术的渡轮和小型船舶正在进行测试,而以氢气为燃料的大型远洋货轮仍处于设计阶段。
卡内基梅隆大学泰珀商学院和工程与公共政策系教授杰伊·阿普特在接受《生活科学》采访时表示,在未来几十年里,航运业可能仍将是一个石油消耗大户。
阿普特教授说:如果让我预测一下未来的话,我认为长途航运将是100年后我们仍能看到的大规模石油使用领域之一。
此外,一次性塑料垃圾的问题也日益严重。这些塑料需要数百年的时间才能降解,之后会变成微塑料污染海洋、堆积在山顶,并聚集在我们的体内。
在许多方面,塑料的使用比燃烧碳氢化合物更加危险。麦克唐纳教授指出,如果人类今晚从地球上消失,1000年后大气中的二氧化碳含量将恢复正常——无论正常是何定义——但海洋和土壤中的塑料将存在数百万年。
合成塑料是由石油制成的,其生产成本非常低。目前开采的石油中约有12%用于石化工业,该工业生产塑料、化肥以及服装、医疗设备、洗涤剂和轮胎等产品。而这一比例预计还将继续增长:据经济合作与发展组织估计,按照目前的政策走向,到2060年全球塑料使用量将增加两倍。
塑料因其密度可变而具有极高的实用性。尽管我们可以尝试在食品包装等产品中减少塑料的使用,但在医疗领域淘汰塑料则更具挑战性。在医院中,塑料无处不在:包括一次性注射器、输液袋、导管、手套以及床单等。塑料不仅价格低廉、耐用且可塑性强,更重要的是它具有无菌特性,从而有助于遏制感染的传播。
耶鲁大学医疗环境可持续发展项目创始主任乔迪·谢尔曼(Jodi Sherman)博士在接受《生活科学》采访时表示:我甚至无法想象没有塑料的医疗环境,我甚至认为我们不应该尝试完全摒弃塑料。我认为塑料为医疗设备和用品的创新提供了非常重要的基础,并将持续发挥其价值。
鲍尔指出目前初级塑料的价格低得离谱且不可持续,因此无油替代品在成本上无法与之竞争。
麦克唐纳认为由农作物制成的生物塑料可能是一条可行的替代路径。然而他也提醒我们警惕生物燃料的前车之鉴:大豆田已经占据了美国大片农田——部分原因是大豆被用作生物燃料的生产原料。
我们的农业用地是有限的。麦克唐纳说,如果我们将大量农田用于种植燃料作物,那么我们该如何确保人类的粮食安全呢?这不是一个简单的等式,所有事物都是相互关联的。
石油末日的序幕
石油工业并不会因为我们耗尽石油而崩溃,因为石油资源仍然丰富。麦克唐纳如此说道。
他继续阐述:然而,随着时间的推移,清洁能源技术将逐渐变得经济实惠,使得钻探和开采石油的成本效益变得不再划算。
据麦克唐纳所述,首先被淘汰的将是野外钻探,这种在储量未经证实的地区进行勘探的方式,不仅风险极高,而且成本巨大。即使在已知石油储量的区域钻探新井,成本也令人咋舌:企业需要投入数千万甚至数亿美元来安装和运行油井与钻机,并且可能需要数年时间才能实现盈利。
麦克唐纳解释说:资金投入如流水,却只能希望赚取微薄的回报。这不是一个迅速见效的过程。这也是石油公司规模庞大的原因——它们必须足够大,才能承受如此巨大的风险。
尽管如此,沙特阿拉伯广袤沙漠中的油井仍将继续抽取石油数十年。而在美国,高产量预计将维持到2050年。
英国埃克塞特大学研究气候、能源系统和经济建模的复杂性科学家Femke Nijsse向《生活科学》透露,她希望到2065年全球石油使用量能减少95%,仅剩航空和航运作为最后的阵地。
麦克唐纳预测,到2050年,全球石油使用量将下降四分之一,但降幅不会那么显著。他补充说:在某个时刻,你将会看到一个断崖式的下降。
一些专家甚至无法想象后石油时代的未来。研究能源趋势的ClearView公司总经理凯文·布克告诉《生活科学》,尽管人工智能和地球工程将改变石油的开采与提炼方式,但在核聚变能源等新技术使石油过时之前,石油仍将存在。
然而,去碳化的推进意味着石油最终将成为历史中的短暂现象。就像工业捕鲸一样,我们对石油的兴趣将逐渐减退,直至仅剩下几个小型据点。
50100年后,美国的石油井架和钻井场可能会变得像美国西部遍布的废弃矿山博物馆和淘金热时期的鬼城一样——成为描绘失落生活方式和已成为过去的经济的旅游景点。
编辑:汉娜·奥斯本,《生活科学》杂志的地球与动物编辑。在加入《生活科学》之前,她曾在《新闻周刊》担任科学编辑多年。更早之前,她还担任过英国《国际商业时报》的科学编辑。汉娜拥有伦敦大学戈德史密斯学院的新闻学硕士学位。
原文链接:
The 165-year reign of oil is coming to an end. But will we ever be able to live without it? | Live Science

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