香橙弦
石油的工業化過程
石油被稱為“工業的血液”,是當今世界的主要能源。石油的工業化過程可以分成找油、采油、煉油和運輸四個環節。
首先是找油。人類找油的歷史,可以分為四個階段。第一個階段,撞大運階段。石油勘探人員主要依靠一些罕見的地表現象來找油,比如天然石油滲漏點、焦油巖或焦油湖等。第二階段,用測振儀來勘探石油。第一臺測振儀,是在第一次世界大戰期間發明的,原本是德國軍隊用來精準定位盟軍的位置。第一次世界大戰結束后,美國發明了反射測振儀,來探測地底下是否存在含油結構。1928年12月4日,美國利用反射測振儀,打下了第一口井。第三個階段,計算機的三維可視化技術運用在石油勘探上,呈現地下巖層構造。第四個階段,電法測井技術應用,識別地下的物質。
在采油環節,中國人貢獻了智慧。漢朝川蜀地區的民眾采用沖擊鉆法開采天然氣,再用竹筒輸送,后放在大型鑄鐵鍋下燃燒,以蒸發鹵水,生產出珍貴的鹽。沖擊鉆法技術一直沿用到19世紀末。1895年,由沖擊鉆法技術改良的旋轉鉆機技術問世,石油開采迎來嶄新時代。
勘探到的油,實際上是原油。原油就是沒有經過處理、分餾、提純的石油,也叫天然石油。所以,勘探到油后,并不會立即開采,而是先進行研判和規劃。研判和規劃的內容主要有兩個方面:一個方面,依據終端的需求,來看應該煉出怎樣的油品;另一方面,煉出油品后,怎樣運輸出去。我們在日常生活中使用的汽油、柴油、潤滑油等,就是原油依據終端的需求煉出來的不同油品。這就是煉油環節。
相比煤炭等燃料,石油的優點之一是便于長距離運輸。原油或者煉出來的油品,運輸到全球各地,主要依靠兩種方式:陸路的輸油管道、水路的超級油輪。幾乎所有的出口原油,都是用油輪運輸的。原油是全球交易量最大的單一大宗商品。2016年,原油出口量超過20億噸。相比之下,煤炭出口量為14億噸,鐵礦石出口量幾乎與煤炭相同,而天然氣出口量為8億多噸。
石油對人類社會的影響
石油給人類社會帶來的影響,主要體現在三個方面:第一個是運輸業,第二個是農業,第三個是塑料制品在日常生活中的使用。
2016年,汽車和飛機所消耗的汽油,占到全球煉油廠產量的三分之一。石油影響農業,主要表現在兩個方面:一方面是耕種、收割的機械化;另一方面是農用化學品的使用,如肥料、防蟲劑、除草劑等。比如,化肥最主要的成分是氮肥,生產氮肥的原料過去是煤,現在主要是用天然氣和石油。
耕種、收割的機械化,極大地解放了勞動力。為農業機械化提供動力支持的正是汽油和柴油。農用化學品的使用,又極大提高了農作物的生產效率。傳統農業的生產是靠天吃飯,歷史上就出現過農作物遭遇蟲災導致農民顆粒無收的情況,進而導致糧食危機。現代農業因為石油的賦能,農業機械化和農用化學品的共同發展,讓農業生產力得到飛速增長,讓“稻花香里說豐年”變為了常態。
除此之外,石油也深深地嵌入每個人的生活中。我們都會接觸或使用塑料制品,而塑料制品正是由石油中提取的原料合成的。這種塑料制品應用最大最廣泛的場所是醫院。外科手術用的手套、柔性管、靜脈輸液包、無菌包裝等,都是從石油中誕生出來的。
塑料制品是石油作為非燃料的第一大用途。石油作為非燃料的第二大用途,是鋪設道路的瀝青。瀝青路更容易維護,只要路基完好無損,表層瀝青就可以剝離和回收。在發達國家,回收量最大的材料,不是鋁罐或紙板紙張,而是瀝青。2015年,世界各地的煉油廠生產了近9000萬噸瀝青,其中85%用于鋪路。同年,美國從磨損道路表面回收了7000萬噸瀝青,其中約有90%用來重新生產新的瀝青。
石油終結論
石油還能用多久?關于這個問題的答案,幾乎是“一邊倒”,認為石油的時代要結束了:一方面覺得石油很快就要被開采完了;另一方面認為隨著新能源的開發和利用,石油這種會造成環境污染的化石燃料將逐漸被替代。
《石油簡史:從科技進步到改變世界》的作者瓦茨拉夫·斯米爾認為,今天的我們已不再依賴石油,各種新能源已紛至沓來,但這并不代表石油退出了舞臺,相反,至少21世紀,石油依然會是主要的能源。
瓦茨拉夫·斯米爾說,如果純粹從石油存在的時間來看,只要地球不毀滅,石油就永遠存在。即使采用我們能想到的最先進的開采技術,巖石的儲集層中也仍然會留下大量原先就有的石油。其次,雖然在能源脫碳化浪潮持續升溫的大背景下,許多化石燃料被非化石燃料所替代,比如,利用風力產生電能或機械能的能源、利用光產生的光能等,但是,有些石油的用途是難以取代的,比如,目前以及未來運輸領域依然依賴石油。
我們需要正視的是,石油帶給我們好處的同時,也讓我們付出了更大的代價,比如,石油在推動現代經濟發展過程中造成的環境污染,像海洋石油污染、石油燃燒產生的煙霧等。為此,人類一直在尋找化石燃料的替代品,比如風力發電、光伏發電等,都是人類在能源轉換上所做的努力。
然而,能源轉換的過程,通常非常漫長,時間跨度長達幾十年,而不是短短數年。其中的原因,主要有兩點:第一點,人們觀念的制約;第二點,為建設龐大的基礎設施,以促進非碳能源的安全使用,所付出的成本非常高。“但我們應該看到,通往那個時代的道路雖荊棘密布,卻也回報豐厚并充滿了機遇,因為現代文明終將擺脫對化石能源的依賴。”瓦茨拉夫·斯米爾說。
編輯 鐘健 12497681@qq.com