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美国教授研发从页岩中提取天然气能源

2020-03-24 作者:生命科学   |   浏览(171)

目前世界上,天然气等燃料是保证全球经济持续增长的主要因素,也是世界上的主要能源,但是,美国教授最新研究显示,可以使用更加经济的方法生产天然气,该项研究的就是将地下页岩地层的中寻找。从页岩中提取天然气的方式,或许可以在一定程度上提供能源供应。

图片 1 联合国图片/Gill Fickling煤炭的开采可能会对水资源带来污染,受到污染的水将无法再用于工业生产、农业灌溉和生物饮用。

在今年的早些时候,美国总统奥巴马指示能源部部长朱棣文成立一个研究小组,研究页岩气体生产上的安全以及所可能产生的环境问题。斯坦福大学的地球物理学教授马克佐拜克最近发表了一篇报告,其中就谈到了用页岩中的气体作为能量的来源之一。而为什么页岩天然气为成为一个美国能源部所注视的主要能源提供方式呢,从根本上讲,这是由于一些的技术突破。早在一百多年前,我们就已经知道,页岩地层中富含着有机质,而从岩石中提取天然气明显在当时看起来是根本不可能的事儿。

联合国贸易和发展会议今天发布一份有关页岩气的报告表示,各国在采用“水力压裂法”开采页岩气能源的同时,仍须充分考虑利弊,保持谨慎态度。

然而,在过去的5到10年之内,已经有研究表明,通过精确控制的优质钻探,可以提高页岩的水力压裂限制,进而提高页岩中天然气的渗透性。根据能源部的情报显示,在美国和全世界角度看,天然气的储量是绝对巨大的。另外,还根据一些科学家的估计,按目前的能源消费率,还有足够的天然气可以持续使用100年。

页岩气是蕴藏在页岩层中的天然气。目前主要通过“水力压裂法”进行开采,该方法将大量掺有化学物质的水注入页岩层中,击碎岩石,释放其中的天然气,作为能源供人类使用。与石油和煤炭相比,天然气是相对清洁的能源,但燃烧天然气同样会产生二氧化碳,且对于开采过程本身是否危害环境,目前各国态度不一。

而在涉及全球变暖的问题上,我们燃烧天然气应该要好于燃烧煤或者石油。而煤炭的燃烧在目前提供了大约美国50%的电力供应,并且产生了全美40%的二氧化碳的排放量,以及其他的污染物的数量。如果全部使用天然气进行发电和电力供应,那碳排放量就会减少大约一半的水平。在一项最新的研究报告中,斯坦福大学的地球物理学马克佐拜克教授和斯蒂夫戈利克教授认为:从美国本土页岩中提取的天然气的数量可以达到足够多的水平,可以完全取代煤炭在未来的20-30年进行发电。

20世纪中期,“水力压裂法”在美国的迅速发展带来了页岩气行业的繁荣,美国天然气产量显著增长,能源价格大幅降低,但部分欧洲国家却对使用“水力压裂法”开采页岩气颁布了禁令。

比起目前在大量汽车和卡车上使用的汽油或者柴油,天然气也是一个非常清洁的燃料,根据估计,如果世界上使用汽油和柴油为动力的汽车全部改用天然气,可以减少大约25%的二氧化碳的排放量。而使用天然气作为主要能源,还可以大大地减少对石油进口的依赖。因而,天然气也是一个非常理想的后备能源,比如太阳能和风能,更有优势,而天然气发电厂可以快速启动生产,比燃烧煤的发电厂更加的地清洁。

为应对全球能源和气候的双重挑战,实现可持续发展议程“确保人人获得负担得起的、可靠和可持续的现代能源”,以及《巴黎协定》有关限制温室气体排放的紧迫目标,对页岩气这一新兴能源资源应该采取何种态度,是摆在各国政策制定者面前的问题。

如果使用页岩天然气作为能源供应,是否会对太阳能、风能或者水能的建设产生影响呢?当然是不会。对于使用天然气进行能源补给,是摆脱化石燃料依赖性的一种方式,也是一种过渡燃料。全球能源供应体系的非常巨大的,即使我们大力发展风能、水能和太阳能,到本世纪中叶,我们还将使用化石燃料作为主要能源,因为这些能源不能完全代替化石燃料。

为此,联合国贸易和发展会议今天发布一份报告,就页岩气对经济和就业的贡献、对未来能源版图的影响,以及对环境带来的挑战等问题展开详尽的分析,做出独立的结论,为政策制定者和利益相关方提供“一个客观公正的视角”。

而特别是当前的时期内,对能源需求的将大幅度地上升,特别是中国、印度和一些发展中国家,在同一时期内大量使用化石燃料,在提升本国的经济和生活质量标准的同事,也在产生大量化石燃料的污染物。而我们必须解决能源问题的同时,也应该看到能源与环境之间的存在的多方面的问题,我们需要通过节约能源和提高能源利用率的手段进行发展,充分地利用可再生能源。对斯坦福大学的科学家来说,页岩的天然气资源提供了一个非常好的机会,可以在未来的数十年内作为清洁且充足的能源过渡使用,同时还可以满足现有的经济发展对能源的极度依赖。我们也可以通过进一步的研究,降低页岩天然气在生产过程中对环境所造成的影响。

贸发会议秘书长基图伊(Mukhisa Kituyi)表示,“气候变化意味着所有国家都必须逐渐脱离包括页岩气在内的化石燃料,这是一项重要且紧迫的战略。但是考虑到世界需要能源来消除贫困,推动发展,因而拥有页岩气储备的国家,在短期内制定相关能源政策的时候,应该充分了解其利弊。”

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