165年的石油统治即将结束。但没有它,我们还能活下去吗?

撰文:汉娜.奥斯本
专家表示,石油开采可能有一天,会成为过去时代的遗迹。(图片:Future)
在17世纪到20世纪之间,人类为了获取油杀死了数百万头鲸鱼。他们剥去鲸脂,在水中旋转这些标志性的生物,并像削苹果皮一样,以巨大的螺旋状机器去除其脂肪。鲸脂被煮成油,然后过滤装入桶中,用于从油灯到工业润滑油的各种用途。
这是一个给社会带来光明的血腥过程。
“这太可怕了,”查尔斯·诺德霍夫在谈到他1895年在捕鲸船上的经历时写道。“然而,老捕鲸人却乐此不疲。恶臭的烟雾是他们鼻孔里的香,在他们看来,肮脏的油是未来金钱和快乐的光辉代表。”
100多年来,对鲸脂的极度渴望将蓝鲸、座头鲸和北大西洋露脊鲸推向了灭绝的边缘。
现在,商业捕鲸几乎被禁止,鲸脂只用于少数产品,鲸鱼数量有所回升。
石油也将发生类似的海洋变化,尽管何时以及如何发生仍令人难以置信的模糊。
剑桥大学生存风险研究中心研究附属机构的卢克·肯普告诉《生活科学》,最好的超级预测者与机器学习相结合,只能提前一年准确预测地缘政治事件。充其量,“我们有可以画的一般的图片。”
但总体趋势是明确的,我们已经将大部分家庭能源使用,从石油中转移出来。专家表示,随着气候变化促使我们加快转型,我们正在开发新技术,帮助世界更快地摆脱对石油的依赖。在航运和塑料等少数行业,长期死亡动物的腐烂骨骼,将在未来很长一段时间内成为主要能源。
但一个后石油时代即将到来。
英国阿伯丁大学石油地质学教授戴维·麦克唐纳告诉《生活科学》:“捕鲸业是一个很好的类比。”。在鼎盛时期,“捕鲸业规模巨大。”但在过去的几十年里,“出现了势不可挡的衰退,”他说。
石油的起源
几千年来,人类一直在使用石油。事实上,大约4万年前,现在的叙利亚人用沥青——原油的副产品——把把手粘在工具上。快进到35000年前,美索不达米亚人用同样的粘性物质,给他们的船防水。巴比伦人用它建造空中花园,埃及人用它来防腐木乃伊。
在中国,早在公元前500年,人们就燃烧原油和天然气取暖和照明。到公元4世纪,他们开始钻探这些自然资源,并通过竹管运输。
但直到1859年,埃德温·德雷克上校在宾夕法尼亚州大放异彩,石油才被大规模开采。凭借1500多年前中国使用的同样但现代化的钻井技术,德雷克在69.5英尺(21米)深的地方打下了一个油藏,美国石油工业诞生了。
原油由简单的碳和氢串组成,由沉入沼泽、湖泊和海洋底部的动植物残骸形成。数百万年来,沙子和岩石层覆盖着它们,强烈的热量和压力将这些遗骸转化为石油和天然气。然后,它们被锁在水库里——一些靠近地表,另一些在数千英尺以下——天然气藏在一个油湖的顶部。
在过去的165年里,原油几乎改变了社会的方方面面。
如果石油明天消失,全球贸易将因航运和航空业陷入停顿而崩溃。如果没有石油为大规模农业提供燃料,也没有包装来保持食品新鲜,粮食安全将岌岌可危。如果没有医院所需的无菌设备,医疗保健将倒退几代人。如果没有制造太阳能电池板或风力涡轮机所需的组件,可再生能源项目将被停止。
飞机、火车、船只和汽车
当然,我们摆脱石油依赖的过渡过程将比这温和得多,我们基本上已经停止使用石油发电了。去年10月,国际能源局的一份报告发现,石油需求将在本十年达到峰值。
电动汽车的兴起,将迎来下一轮石油使用量的大幅下降。
根据国际能源署2018年的一份报告,目前,道路车辆几乎占全球原油使用量的50%。但这一比例在未来几十年将大幅下降。据估计,到2030年,电动汽车销量将占全球市场的三分之二以上。根据预测未来燃料使用的英国石油公司《2023年能源展望》,如果我们特别积极地在2050年前,将化石燃料排放量削减四分之三,电动汽车行业可能要为,“石油总需求减少的一半以上”负责。
在50年后,这种汽车驱动的石油使用量,大部分可能会被消除。
航空业也在很大程度上依赖石油作为燃料。飞机可以使用几十年,建造成本高达数千万至数亿美元。但这一领域的技术发展很快,新飞机的燃油效率远高于40年前的飞机,该行业致力于到2050年实现净零排放。
可持续航空燃料将是甩开石油的关键。这些生物燃料来源于工业过程中使用的原材料,包括废物、生物质、食用油和动物脂肪废物。该种燃料还有一个额外的好处,那就是与当前的飞机发动机兼容,它们可以与传统的喷气飞机燃料混合50%。波音公司计划到2030年,使其所有商用飞机都能使用可持续航空燃料飞行。英国石油公司估计,到2050年,如果我们积极减少碳排放,该种燃料将占航空燃料的30%至45%。
航运是一个更棘手的问题。船靠油航行就像飞机一样,它们的建造成本极高,可以持续几十年,而且很难逐步淘汰。世界贸易约90%由国际航运业进行,目前有105000多艘商船在海洋中航行,约占当今石油消费量的5%。
根据国际航运协会的说法,如果没有在地球各地运输货物的船只,“世界的一半将挨饿,另一半将结冰”。这个行业的问题是,你不能仅仅改变燃料。
瑞典隆德大学副高级讲师佛雷德瑞克.鲍尔,研究能源和工业系统的低碳创新。他不相信航运业能够在短期内摆脱石油。鲍尔说,国际海事组织于2018年发布了第一份气候战略,在放弃化石燃料方面总体上“非常保守”。
氢是一种潜在的替代燃料。船舶可以用氢燃料电池进行改装,但这种策略也会带来问题。例如,为了保持液态,燃料必须在极低的温度下储存。它的能量密度很低,增加了每艘船所需的存储量,氢也具有极强的爆炸性。
氢动力船仍处于早期阶段。第一批使用这项技术的渡轮和小型船只正在测试中,但大型氢燃料海洋货船仍处于设计阶段。
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·阿普特告诉《生活科学》,航运业很可能在几十年内,成为一个贪婪的石油用户。
阿普特说:“如果我观察这个多云的水晶球,我会说长途海上运输,将是100年后我们将看到的大规模石油用户之一。”
塑料棒极了
一次性塑料正在以越来越多的数量乱扔在地球上。它们需要数百年的时间才能降解,然后变成微塑料,堵塞海洋,充满山顶,并且聚集在我们的体内。
麦克唐纳说:“在许多方面,塑料的使用比碳氢化合物的燃烧更危险。如果人类今晚从地球上消失,1000年后,大气中的二氧化碳水平将恢复正常——无论正常情况如何——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,生产成本极低。
目前开采的石油中,约12%用于石化行业,该行业生产塑料和化肥,以及服装、医疗设备、洗涤剂和轮胎。这个数字还会增长:经济合作与发展组织估计,根据目前的政策,到2060年,全球塑料的使用量可能会增加两倍。
塑料非常有用,因为它的密度可以变化。我们可以尝试在食品包装等产品中远离塑料,但逐步淘汰医用塑料更具挑战性。医院里到处都是塑料,包括一次性注射器、静脉输液袋、导管、手套和床单。这不仅仅是因为塑料价格低廉、耐用且具有延展性。它同时也是无菌的,因此有助于遏制感染的传播。
耶鲁大学医疗保健及环境可持续性项目创始主任约迪希尔曼博士告诉《生活科学》:“我甚至无法想象没有塑料的医疗保健,我甚至认为我们不应该去那里。”“我认为,塑料应允许医疗设备和用品进行非常重要的创新,并将继续存在。”
鲍尔说,目前,初级塑料的价格“低得离谱,不可持续”,因此无油替代品无法在成本上与其竞争。
麦克唐纳说,由农作物制成的生物塑料,可以提供一个有希望的方向。但生物燃料的故事是一个警示性故事,大豆田已经占领了美国大片农田,部分原因是它被用作生物燃料。
“我们的农业用地数量有限,”麦克唐纳说。“如果我们把其中的大部分转化为种植燃料,我们该怎么办才能养活人们?这不是一个简单的等式,一切都是相互关联的。”
石油时代终结的开始
石油行业不会因为我们的石油用完而崩溃,还有大量的石油。”麦克唐纳说。
但在某个时候,清洁能源技术将变得如此便宜,以至于钻探和开采石油都没有回报。
麦克唐纳说,第一种被淘汰的方法将是野外钻探,即勘探一个未探明储量的地区。如果你什么都找不到,这是有风险的,而且成本极高。即使是在已知石油储量的地区钻探新井,成本也高得令人瞠目:公司花费数千万至数亿美元来安排油井和钻井平台的工作人员,并使其运行,然后需要数年时间才能盈利。
麦克唐纳说:“你像喝醉的水手一样花钱,希望能拿回一些钱,但这不是一个快速的过程。这就是石油公司之所以庞大的原因——它们必须如此,因为它们承担着巨大的风险。”
仍然,油井将在沙特阿拉伯广阔的砂田中继续开采数十年。在美国,产量将持续到2050年的高水平。
英国埃克塞特大学的复杂性科学家非墨克.内吉斯的研究重点是气候、能源系统和经济建模,她告诉《生活科学》,她希望到2065年,全球石油使用量将减少95%,航空和航运将是剩下的大本营。
麦克唐纳预测,到2050年,下降幅度将“不那么惊人”,下降四分之一。他补充道:“在某个时刻,你会到达一个悬崖,它会很快下降。”
一些专家根本无法想象后石油时代的未来。研究能源趋势的研究公司ClearView的董事,总经理凯文.布克告诉《生活科学》,人工智能和地质工程将改变石油开采和精炼,但石油不会消失,直到一种尚不存在的技术,如聚变能源,使其过时。
但推动脱碳意味着石油最终将成为我们历史上的昙花一现。就像工业捕鲸一样,我们对捕鲸的兴趣会消散,直到只剩下几个小据点。
50到100年后,美国的井架和油田,可能会开始看起来像美国西部的废弃矿山博物馆和淘金热鬼城——这些旅游景点描绘了,一幅过去的生活方式和稳定经济的画面。