即便有一天我們不再把煤炭當(dāng)做是一種能源,也并不意味著我們不能把它用于別的地方。通過我們技術(shù)魔法,煤炭不但可以取代木頭用于制造各種家具,還可以取代很多種金屬、塑料以及其他我們賴以生存的原材料。
試想一下,有一天我們不再砍伐森林,不再燒煤,地球?qū)?huì)多么感激我們?
我的同事、著名地質(zhì)學(xué)家邁克爾·坎貝爾一直在思考這個(gè)問題。像是在做一個(gè)清醒夢(又稱為清明夢,意思是在夢中可以保持清醒,并且知道自己正在做夢),坎貝爾設(shè)想人類可以生活和工作在一種固態(tài)碳的大環(huán)境下,在那里煤炭將成為一種比木材更為有效率且比更便宜的原材料。
能源行業(yè)和華爾街已經(jīng)開始為一種新原料的未來做準(zhǔn)備了。以非燃燒資源存在的煤炭,將會(huì)推動(dòng)那些以碳為基礎(chǔ)的行業(yè)迅速增長,從而取代以木頭為基礎(chǔ)的、鐵為基礎(chǔ)的以及塑料為基礎(chǔ)的產(chǎn)品,比如說家具、電線桿、房屋建筑及裝修材料、繩索、工業(yè)皮帶、汽車車身和其他產(chǎn)品等。
想象一下,用煤炭制成的樹脂椅子,可以禁得住一頭大象的重量,能100年不朽,而且造型非???!此外,這些碳產(chǎn)品還可能被廣泛應(yīng)用于太空探索,人類外太空居住。此外,通過使用高密度和超纖維碳材料,我們可以保護(hù)宇航員免受多種形式的輻射和高能粒子的沖擊。這種新的碳技術(shù)也將可以為太空電梯提供超強(qiáng)碳纖維帶等。此外,碳還可以被用于制造納米管和巴克球。
美國擁有全球最大的煤炭資源,而現(xiàn)在絕大多數(shù)的煤炭資源被用于發(fā)電,向大氣層釋放了大量的微粒,比如說一氧化碳、二氧化碳、汞和其他污染物。
需要清楚的是,我們并不是在講科幻故事。當(dāng)前,碳化纖維和碳納米管已經(jīng)被用于增強(qiáng)塑料、耐高溫復(fù)合材料、手機(jī)配件、魚竿、高爾夫球桿、自行車框架、跑車車身、波音787夢幻客機(jī)機(jī)身、臺(tái)球桿以及灰口鑄鐵等。
這種材料的神奇來自于石墨烯的原子結(jié)構(gòu),其單原子厚度的碳原子層密集地排列在蜂窩晶格中,基本上一個(gè)原子尺寸的絲網(wǎng)欄由碳原子和他們的共價(jià)鍵所組成。石墨只是由石墨烯薄片堆疊在一起組成的自然物質(zhì)之一。石墨烯具的特點(diǎn)如下:
-自然界最硬的材料(單位重量比鋼重200倍);
-能與塑料、水泥等其它材料混合在一起;
-高度撓性的;
-世界上能夠被使用的最薄的材料(1億個(gè)石墨烯堆積高度不足1英寸);
-比銅更能導(dǎo)熱和導(dǎo)電;
-在半導(dǎo)體中可以替代硅;
-革新了太陽能的采集方式;
-顯著提高了鋰離子電池的性能。
現(xiàn)如今,石墨烯的商業(yè)化已經(jīng)展開了競爭。大學(xué)、企業(yè),以及亞洲、歐洲和北美國家的政府正為此做出努力。煤炭將通過非燃燒的方式為未來世界做出貢獻(xiàn)。
在我看來,“清潔煤”的確是一種自相矛盾的說法。但是,先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)將它變成現(xiàn)實(shí)。
然而,不再把煤碳作為一種發(fā)電來源,又會(huì)改變我們之前的最佳可持續(xù)能源組合。 如此一來,我們需要新的能源組合,旨在消除我們對(duì)海外石油的依賴,并且將目前每年54億噸的碳排放量減少到1960年的水平(每年29億噸),以及提供經(jīng)濟(jì)、可靠的能源供給。
到2040年,以下能源組合在美國將是非常可行的:
-徹底將煤炭排除在能源提供之外,并逐步將煤炭視為常用的超級(jí)材料;
-利用天然氣(包括沼氣)提供45%的電力供應(yīng);
-將GenIII核電力增加至電力供應(yīng)的35%;
-增加可再生能源達(dá)到電力供應(yīng)的20%;
-氣動(dòng)車輛和柴油車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)增加到超過每加侖50英里/加侖;
-全部車輛中電動(dòng)車占比達(dá)到40%;
-10%的汽車使用天然氣驅(qū)動(dòng);
-在建筑施工、照明和供暖、城市發(fā)展,智能電網(wǎng),熱電聯(lián)產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能和效率目標(biāo),推進(jìn)熱能利用。
上述事情都是可以做到的。事實(shí)上,有些已經(jīng)完成。我們僅是需要一些正在產(chǎn)生的東西,比如更好的電池技術(shù)和建筑設(shè)計(jì)等。
其他國家也擁有巨大的煤炭儲(chǔ)量,從而為為它們的新固態(tài)碳經(jīng)濟(jì)提供支撐。在不久的將來,我們將不用再以燃燒為目的在世界范圍內(nèi)運(yùn)輸煤炭,我們會(huì)運(yùn)輸其他原材料和成品來改變我們生活的方式。
要知道,人類很擅長創(chuàng)造性的思考。我們只需要將它付諸實(shí)踐。
本文作者詹姆斯·孔卡(James Conca),是《福布斯》雜志特約撰稿人。
責(zé)任編輯: 張磊