即便有一天我們不再把煤炭當做是一種能源,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,地球將會多么感激我們?
我的同事、著名地質學家邁克爾·坎貝爾一直在思考這個問題。像是在做一個清醒夢(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),坎貝爾設想人類可以生活和工作在一種固態碳的大環境下,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。
能源行業和華爾街已經開始為一種新原料的未來做準備了。以非燃燒資源存在的煤炭,將會推動那些以碳為基礎的行業迅速增長,從而取代以木頭為基礎的、鐵為基礎的以及塑料為基礎的產品,比如說家具、電線桿、房屋建筑及裝修材料、繩索、工業皮帶、汽車車身和其他產品等。
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,而且造型非常酷!此外,這些碳產品還可能被廣泛應用于太空探索,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。這種新的碳技術也將可以為太空電梯提供超強碳纖維帶等。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,而現在絕大多數的煤炭資源被用于發電,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。當前,碳化纖維和碳納米管已經被用于增強塑料、耐高溫復合材料、手機配件、魚竿、高爾夫球桿、自行車框架、跑車車身、波音787夢幻客機機身、臺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構,其單原子厚度的碳原子層密集地排列在蜂窩晶格中,基本上一個原子尺寸的絲網欄由碳原子和他們的共價鍵所組成。石墨只是由石墨烯薄片堆疊在一起組成的自然物質之一。石墨烯具的特點如下:
-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(1億個石墨烯堆積高度不足1英寸);
-比銅更能導熱和導電;
-在半導體中可以替代硅;
-革新了太陽能的采集方式;
-顯著提高了鋰離子電池的性能。
現如今,石墨烯的商業化已經展開了競爭。大學、企業,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。
在我看來,“清潔煤”的確是一種自相矛盾的說法。但是,先進的技術已經將它變成現實。
然而,不再把煤碳作為一種發電來源,又會改變我們之前的最佳可持續能源組合。 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),以及提供經濟、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材料;
-利用天然氣(包括沼氣)提供45%的電力供應;
-將GenIII核電力增加至電力供應的35%;
-增加可再生能源達到電力供應的20%;
-氣動車輛和柴油車輛的燃油經濟性標準增加到超過每加侖50英里/加侖;
-全部車輛中電動車占比達到40%;
-10%的汽車使用天然氣驅動;
-在建筑施工、照明和供暖、城市發展,智能電網,熱電聯產中實現節能和效率目標,推進熱能利用。
上述事情都是可以做到的。事實上,有些已經完成。我們僅是需要一些正在產生的東西,比如更好的電池技術和建筑設計等。
其他國家也擁有巨大的煤炭儲量,從而為為它們的新固態碳經濟提供支撐。在不久的將來,我們將不用再以燃燒為目的在世界范圍內運輸煤炭,我們會運輸其他原材料和成品來改變我們生活的方式。
要知道,人類很擅長創造性的思考。我們只需要將它付諸實踐。
本文作者詹姆斯·孔卡(James Conca),是《福布斯》雜志特約撰稿人。
責任編輯: 張磊