如果不可再生能源都用完了,我们的生活会发生怎样的变化?
当不可再生能源开始枯竭的时候,我们所知道的一些石油煤炭,天然气,核能。
按理说煤炭在我们日常生活中,已经是很少使用了。但是还是存在很多大型工厂需要以煤炭来煅炼生产维持生计,石油也是,我们日常必须的。像现在的汽车,大多数都是用汽油。
那么当这些不可再生能源都使用完之后,我们就不可能再使用汽车上路了。虽说现在也有推出新能源汽车,但是新能源汽车还不太成熟。如果使用新能源汽车和使用汽油汽车的用户一样多的话,那么我们需要大量的供电才能满足这些汽车。所以很容易造成电能的超负荷。那么没有了煤炭,那么很多工厂自然也会倒闭。
至少有三种可以长期和大量利用的能源可以保证人类至少是部分人类的生存和需要。这就是太阳能,风能,水能。这三种能源属于可再生资源,而且如果合理利用的话,数量也比较庞大。现在之所以没有大规模利用,那是因为我们还可以找到更为廉价的石油,天然气,煤等不可再生能源。但当能源将近枯竭时,昂贵的开采成本和高昂的价格必然促使人们向利用可再生资源的方向去转变。
2020年是个不平凡的年,因为新冠肺炎的侵袭,让全人类都遭受重创。我国是第一个做出反应,并掌控疫情的国家,这是让国人非常骄傲的。虽然刚开始爆发了,但是反应还算及时,没有让疫情进一步扩大。(文章最后有我个人对文章重点的总结,赶时间的话可以直接跳到最后面看总结。)
过年的时候,大家出行都少了,大部分都在家里,避免与其他接触。那时候汽油的价格变得非常便宜,很多人感叹已经很久没有见过这么低的油价了。近几年不断上升的油价,终于在疫情面前低下了头,不敢骄傲。
起初,我以为是因为全国人民减少了出行,汽油用得少了,价格自然也就降下来了。毕竟汽油的原材料石油是不可再生资源,用一点少一点,未来的价格也只有上升,不可能降低。所以,人类才不断在选择和研发新能源,一方面是为了避免二氧化碳的排放,另一方面就是因为石油是不可再生资源,会有用完的一天。
然而,四月份的一条新闻让我震惊了,美国的原油期货价格跌破零元,收于-37.63美元/桶。虽然期货价格并不是现货价格,但是也反应了原油低迷的状态。这条新闻引起了我对石油的关注,所以我去好好了解了石油。
大家可能会发现,我刚才又说石油,又说原油。所以首先,我们先把两者的关系来理清楚。
石油一般是气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然的产状。是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。
原油一般是指直接从地下或者是海底开采上未经加工的石油,是一种黑褐色并带有绿色荧光,具有特殊气味的粘稠性油状液体。
但是我们习惯上所说的石油,其实就是原油的定义,也就是单指粘稠性油状液体。但是石油的定义其实要比原油更大一点。因为石油除了包含了液态的原油,还有气态和固态的其他烃类物质。
石油的产品可是遍布了我们生活的方方面面,并不只燃料一种用途。所以假设有一天石油被我们用完了,那么我们并不只是没有了一种最常用的燃料,影响了出行。而是生活都有可能受到影响。
让我们来看看石油的产品有哪些吧。第一个就是刚刚提到了燃料了,小到锅炉和燃油灯,大到飞机和船舶,都是需要使用燃料来发挥自己的作用。石油通过各种物理和化学方法处理后,分别可以得出不同的燃油,众多品种的燃油可以满足各种器械和设备。
第二个是沥青。在我们的城市里,比较主要的道路都是使用沥青铺路。因为使用沥青铺路的好处多多,表面平整、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨损、不扬尘、易清洗、施工期短、可分段修建、养护维修简便、可再生利用,这些都是优点。
第三个是润滑油。我们的车辆和家中各种机械,在会产生摩擦的地方,只要涂上润滑油,就可以减少摩擦,从而减少磨损、延长寿命,也可以让使用更加顺畅。另外还有散热、绝缘和密封的功能。连我们人使用的凡士林也都属于润滑油,只不过我们会把凡士林处理得更适合人类使用而已。
第四个是溶溶剂。在化工行业,这个是少不了的。除了制备各种试剂外,还可以利用它们的之间会反应或者相溶的性质来洗涤。比如,当我们弄到了油漆的时候,可以拿汽油或者煤油来洗涤。
既然我们那么需要石油,就让我们来探寻一下石油的由来吧。说实话,目前为止并没有一种确切的定论。最主流的两种说法分别是生物成油理论(有机成因理论)和非生物成油理论(无机成因理论)。让我们分别来了解一下。
生物成油理论(有机成因理论):这种理论认为,石油是古代有机物(动物和藻类)死亡以后,被埋在厚厚的沉积岩(沉积岩就是大量的植物和动物死亡后,其身体的有机物质不断分解,与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成)下,经过漫长的地质年代与淤泥混合。
地下的高温和高压下逐渐转化,先形成腊状的油页岩,再退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。慢慢聚集到一起的石油就形成了油田。
这种理论可以说是最主流的,我们的教材中也是使用这套理论来告诉我们石油的成因。所以我们从小都知道石油是一种不可再生能源,总有一天会用完。我们需要节省能源,减少能源的消耗。那么如果有一天告诉你石油是取之不竭的或者是短期之内不会被用完,你会是什么感想呢?请看看另外一种理论吧。
非生物成油理论(无机成因理论):这个理论其实是在不断发展的理论,因为科学家觉得生物成油理论还是有漏洞的,所以一直都在研究石油的成因。我国大庆油田勘探开发研究院的崔永强博士曾指出,天文学、地质学、科学实验和勘探开发实践中,我们发现烃类的大规模存在并不以生命物质的存在为前提。比如土卫六上发现了大量甲烷。
并且还有一点可以证明生物成油理论是错误的,那就是熵,也就是热力学第二定律。化学热力学计算表明,所有生命分子的化学势均小于甲烷,且随其聚合度的增大而减小。相反,乙烷以上烃类分子的化学势均大于甲烷,且随其聚合度的增加而增加。从生命分子演化到烃类分子,是一个从低化学势演化到高化学势的过程,它违背热力学第二定律关于自发过程必须向熵增方向演化的规定。
崔永强博士还发表了论文《现代石油地质学——幔源油气理论》来阐释石油的形成,其中指出石油和岩浆都是地幔流体作用的不同产物,都是源于烃碱流体。烃碱流体中的烃类组分就是幔源油气的源头。幔源油气是现代石油地质学的核心。
用最简单的话来说(想要看具体原理,请自行搜索论文),就是地幔中高温高压的条件,使得石油形成。然后因为地壳运动,烃碱流体就向空出来的位置富集。
总得来说,依照现在的科学认知,我们原来所了解的生物成油理论其实已经被推翻了。并且按照现在石油开采情况来看,石油的产量只有增加,没有减少。我们也从来没有听说过有油田被采完。
但是,这并不代表我们就可以随意挥霍石油能源,因为二氧化碳的增加,确实对我们的环境造成了非常大的影响。从环保的角度,让我们确实应该减少石油能源的燃烧。就今年疫情影响导致的汽车减少出行,其实就已经可以看到环境的改善。所以无论油价高地都好,请从我做起!
个人觉得是重点的总结:
1.石油一般是气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然的产状。是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。
2.原油一般是指直接从地下或者是海底开采上未经加工的石油,是一种黑褐色并带有绿色荧光,具有特殊气味的粘稠性油状液体。
3.但是我们习惯上所说的石油,其实就是原油的定义,也就是单指粘稠性油状液体。但是石油的定义其实要比原油更大一点。因为石油除了包含了液态的原油,还有气态和固态的其他烃类物质。
4.石油的产品可是遍布了我们生活的方方面面。第一个是燃料,第二个是沥青,第三个是润滑油,第四个是溶溶剂。
5.石油的由来,最主流的两种说法分别是生物成油理论(有机成因理论)和非生物成油理论(无机成因理论)。
6.生物成油理论(有机成因理论)是说古代有机物(动物和藻类)死亡以后,由于地下的高温和高压下逐渐转化为石油。
7.非生物成油理论(无机成因理论)是说地幔中高温高压的条件,使得石油形成。然后因为地壳运动,烃碱流体就向空出来的位置富集。
8.依照现在的科学认知,我们原来所了解的生物成油理论其实已经被推翻了。但是,这并不代表我们就可以随意挥霍石油能源,因为二氧化碳的增加,确实对我们的环境造成了非常大的影响。从环保的角度,让我们确实应该减少石油能源的燃烧。
不可再生能源,又称非再生能源、耗竭性能源,与可再生能源对应,是无法经过短时间内再生的能源,而且它们的消耗速度远远超过它们再生的速度。煤炭、石油、天然气等化石燃料与核燃料、矿产等均属于不可再生能源,如该能源一旦耗尽,将不能开采出更多的可用储备供将来使用。
不可再生能源核燃料
核能发电提供约6%和世界的13%-14%的电,核技术需要核燃料作为能源,但核燃料在世界上的浓度相对很低,开采相对困难,目前只有19个国家能够开采到铀矿。 核电厂、医院、农业、工业、食品业与科学研究等都会产生出放射性废料,世界上有许多国家虽然没有核电厂但是也有放射性废料处理厂。
化石燃料
由于使用化石燃料的内燃机技术在17世纪被迅速发展,因此化石燃料被现代社会大量使用。然而化石燃料是不可再生的,目前人类使用的主要能源仍然依赖不可再生能源,而且主要能源快速消耗的同时,需求还不断增加。可是所有耗竭性能源都需要数百万年时间慢慢形成,在人类的时间尺度上,它们都不能被及时再补充,是不可再生的资源。由于不可再生能源在短时间内无法被制造,而人类社会的许多活动都会消耗不可再生能源,导致其价格不断攀升。
可再生能源生物质能
生物质能是指能够当作燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。也包括以生物可降解的废弃物(Biodegradable waste)制造的燃料。但那些已经变质成为煤炭或石油等的有机物质除外。
地热能
地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
海洋能
海洋能源(有时也简称为海洋能)是指由波浪、潮汐、洋流、海水盐度的和海洋温度的差异产生能量。海洋能是一种新兴技术,地球上的海洋运动提供庞大的动能力量或运动中的能量。可以利用这种能量发电,以供家庭、运输和工业用电。
太阳能
太阳能一般是指太阳光的辐射能量,自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能,化石燃料可以称为远古的太阳能。自古人类就懂得以阳光晒干物件,也是保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。太阳能使用的方式可分为光热转换(被动式利用)和光电转换两种方式。主动式太阳能技术,包括利用太阳能光伏板和太阳能集热器储存能量。被动式太阳能技术,包括导向建筑物在阳光下,选择材料具有良好的热质量或光分散性能和设计自然空气流通的空间。
水力
在水中的能量亦为人类所驱,因为水比空气的密度高800倍,即使是慢慢流的水都可以产生很大的能量。
风能
空气中随着温度高低,气流会移动,即为“风”, 风力发电机利用风能可以转变成机械能,再将机械能转成电能,现代的风力发电机一开始系由丹麦研究进入商业运行,起始于1970年代后期的石油危机,丹麦意识到自己国家缺乏自产能源,高度仰仗进口能源将危害国家中长期发展,所以在此危机意识下,大力推动风力发电。
现代的风机在1980年后至今有突飞猛进的进步,不论在技术的进步以及成本的下降,都足以和传统电能分庭抗礼。现代风机的单机容量在1.5-3MW之间。由于风的能量与其速度为2的立方比(8倍),所以风速增加一些些,其能产生的能量就大得许多。一般而言,风机的发电量每年在1500-3000满发小时之间。
有人估计,石油和天然气将在70年后枯竭煤200年后枯竭。近年来,石油价格大幅上涨,我们正面临着能源危机。所以,从现在起,要大力开发其他新能源,如太阳能、风能和生物能等。其实,我们现在已经开始使用这些可再生能源了。
太阳能、风能和宏观生物能的利用,已经比较普遍,大家也很熟悉。下面我们介绍一下微生物能的开发和利用。
藻类和细菌等微生物都含有有机碳,地层里的化石燃料都是由它们生成的。如今,科学家利用它们来制取生物能源,制取柴油、乙醇等燃料,5千克藻类可产1升燃料。科学家还发现有的藻类产油率非常高,1公顷藻类1年能产生物燃油95000升而产油最高的同量油棕榈也只有5950升,只有藻类的1/16,它们可以用来制造大量的燃油。
太阳能发电站
太阳能飞机(2009年滑行试验成功、2012年将飞越大西洋)
太阳能飞机“太阳神”号(美国宇航局)
风力发电机
另外,藻类和所有的植物一样,在光合作用过程中吸收二氧化碳。而且藻类的生命周期短、繁殖迅速、生物量大,所以它在生长过程中需要海量的二氧化碳,因此藻类是最理想的碳汇。因此,我们可以将工厂排放的二氧化碳聚集起来,输入可控的藻类人工培养“田”里,供藻类生长繁殖使用,科学家估算,人工养殖1平方千米藻田,一年需供养5万吨二氧化碳。这样,既生产了微生物能源,又消耗了排放的二氧化碳,达到了二氧化碳减排的目的。
封闭式平板状可控藻类培养田(光生物反应器)
未来,我们还可以利用微生物能源技术,将引发和赤潮等危害的藻类汇聚起来,作为天然的材料制造燃油,变害为利。
生物能源