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可怕的石油-老高與小茉

大家好,我是老高,今天我们来说一说,石油之所以叫“石”油,是因为它最初是在岩石中发现的,一种从石头缝里流出来的油,所以叫石油。人类很早以前就发现石油了,大概距今5000年前在美索不达米亚,也就是苏美尔文明,现在伊拉克那个地方,就发现了石油。但是这个不是挖出来的,是它自己从地底下冒出来的。但当时人们并不知道这种黑色的液体是什么,但是已经发现这个东西非常有用。因为他们发现这个东西可以用来黏合石头,也可以抹在船身上防止漏水。

关于石油最早的,也是最有名的文献记载,就是《旧约圣经》,这个我以前说过,就是说巴别塔的时候。圣经说人们建造这个通天的巴别塔,就是用的砖头和“沥青”,这个“沥青”就是石油。那么修巴别塔的地方就是古巴比伦,就是美索不达米亚,也就是人类最早发现石油的地方。所以人类利用石油的历史,和人类文明的长度是差不多的。

在最早的时候,其实也已经知道石油可以燃烧了,但是由于勘探技术的限制,根本没有开采,只能等着它自己冒出来,没有木头来得方便。所以它作为能量载体的属性,一直是被忽略的。那么人类真正开始大量利用石油,是100多年前。随着工业革命的发展,能量消耗越来越大,汽车飞机开始普及,第一次世界大战,这些都推动石油作为能源的需求,开始爆发式的增长。经过100年的发展,它现在已经成为社会发展的核心资源。

一说到石油,很多人第一印象可能就是燃料,感觉只要不开车不坐车,就和石油没有关系,其实不是这样。我们大部分的生活用品,都多多少少和石油是有关系的,甚至直接就是石油产品。比如典型的石油产品就是塑料,还有就是衣服的纤维,很多是来自于石油的,药物、化妆品、轮胎、橡胶,这些都是以石油为原材料。

石油从地里挖出来之后,会在石油加工厂进行蒸馏分层,每一层都可以转化成不同的东西。比如蒸馏的最上层,就是家里用的煤气,打火机里面的瓦斯。第二层就是汽油了。第三层是石脑油,这个是塑胶、衣服纤维、化妆品的原材料。第四层是煤油,这个是飞机的燃料。第五层是柴油,卡车、巴士、发电机的燃料。第六层是重油,大型轮船的燃料,还有工业锅炉的燃料。第七层是润滑油,工厂里很多大的设备机械,都是要用到很多润滑油的,防止机器磨损。第八层是石蜡,是制作防水材料的原材料。第九层也是最下面一层,就是最浓厚的一层,是用来铺路的沥青,也可以用来做防水。所以石油不说是万能的,也浑身上下都是宝,没有一滴是浪费的。小到我们每天的吃穿住行,大到人类社会的发展,石油是离不开的。

也正因为如此,最近美国和伊朗打仗,全世界的物价都在升,因为几乎所有的商品都和石油有关。关键它是一个重度消耗品,现在全世界每天要消耗一亿桶石油,所以近100多年各个国家就为了石油,打得不可开交。当然争夺也不仅仅是因为它消耗大,还有两个更重要的原因:一个就是石油分布极端不均衡。

大部分国家没有石油,或者就算有品质也不好,开采难度很大,只有少数国家有品质又好,又容易开采的优质石油。而这些国家都集中在了中东。但是目前探明石油储量最多的国家,不是中东国家,是委内瑞拉。它的石油储量占全世界的17%,第二名是沙特阿拉伯15%,第三名是伊朗12%。那么委内瑞拉虽然储量大,但是大部分都是超重油,勘探和加工的成本都很高。超重油就是石油里面最浓厚那个部分。而沙特和伊朗的油非常容易开采,油的品质也是非常好的。但不管是哪里吧,都不太平是吧,有石油就很难太平。

再一个造成石油争夺的原因,就是一直以来我们都坚信它是有限的。其实100年前开始就有专家计算说,石油可能只能再用个二三十年。这个说法一直在持续,我小时候也听说过。但是这么多年过去了石油并没有枯竭,而且现在基本上也不怎么提石油即将枯竭的事情。为什么石油一直说要用完了却用不完呢?主要是因为不断发现了很多新的油田,而且由于技术的发展,原先勘探不到的石油也勘探到了。最典型的例子就是美国,美国是现在世界上第一产油国,依靠的就是先进的采油技术,把原先封在岩石内部的石油都给弄出来了。

就是很多石油,它不是在一个很空隙的区间里,你拿个管子就能抽出来的,它是直接封在岩石里面的,很细碎的。正常情况是绝对弄不出来的,但是美国的石油公司,就用强大的水压把这些岩石都压碎了,里面的油就流出来,就开采出来了。还有就是,石油的利用效率现在也大幅提升了,就造成石油的枯竭期限在不断地被推后。同时也造成了石油其实并不昂贵,现在在打仗价格涨起来了,原先原油的价格,其实和平常喝的矿泉水的价格是差不多的,平均每升只要0.5美元左右。所以以目前全球探明的量,和每年消耗速度来算的话,说是再用个四五十年是没有问题的。

那么总能不断地发现新的油田,是否说明石油其实是不会枯竭呢?那么说到这个问题,我们就先说一下石油身上最大的一个谜团,就是石油这个东西究竟是什么,它是怎么产生的。石油从成分上来说,是一种非常复杂的混合物,最主要的成分是成千上万种碳氢化合物。说是成千上万种东西混在一起,但也不是瞎混的,含有的物质都有一定的比例,就好像有一个复杂的配方,混合成的一个东西。打个不恰当的比方就像可口可乐一样,虽然我们知道它是由多种东西混合而成的,但是具体都有些什么东西,怎么个比例,就是不太清楚。

当然石油的配方,肯定比可口可乐要复杂多了,它里面含有的物质有上万种。那么这种神秘的液体是怎么来的呢?是哪里来的呢?目前主流观点认为,石油是远古生物主要是动物,也主要是微生物,经过地球复杂的加工把它变成石油。而煤炭是来自远古的植物。这也就是说人类现在社会发展用到的最大的能源,煤炭和石油都来自于远古生命。我们的祖先死掉了之后也没浪费,变成了巨大的能源留在地球上。那么生物变成石油的过程大概是这样的:就是远古生物死掉之后,不一定非是大的生物,其实大部分不是大生物,反倒都是海洋里的藻类、微生物,死掉之后就沉入海底的淤泥之中。

深海是极度缺氧的,它们的尸体在当时的环境中,长时间保存也不会腐烂。那么经年累月,这些不断沉下来的生物遗体,就会形成厚厚的一层含有有机物的沉积层。这个沉积层不断地积累不断地下沉,经过百万年就会变成沉积岩。沉积岩再随着地壳的运动不断地下沉,温度就开始上升了。深海是很冷的,沉到地底下之后温度和压力都在上升。岩石中的有机物,在经过百万年的高温高压,就不断地被熬制成一种黑色的液体渗出岩石外面,这个就是石油。

再进一步熬下去就会变成天然气,所以石油和天然气往往是伴生的。那么熬出来这些石油和天然气,再经过百万上千万年的汇集,最终就形成地下的油田,我们才能把它取出来。所以动物尸体到石油,可能不用上亿年的时间,但是要形成油田就要上亿年。不过大家注意,这个石油形成的过程并不是我们观察到的,也没有什么很直观的证据,是我们推测的。所以石油是否真的是由远古生物来的,是不一定的。

那么既然我们没有看到生物变成石油的过程,甚至连中间过程也没有发现,怎么知道石油很有可能是由这些生物来的呢?其实是有比较有力的间接证据的。第一个就是目前发现的大部分油田,都在富含有机物的沉积岩里,而且它们也都在远古海洋的底部。靠着推测,我们也找到了很多新的油田,所以这个推测被认为是合理的。第二个就是目前大部分石油中,都发现了甾烷等一些特殊的有机物。甾烷这个名字大家可能都没听过,它是细胞膜中才会有的物质,目前已知只有生物能合成,所以它也被叫做生物标志物。

第三就是碳-12。碳有很多同位素,我们以前经常提到的是碳-14,生物体中碳-12的含量是比较高的,这一生物特征在石油中也是有的。如果石油是自然生成的话,碳-12的含量不会那种异常的高,也就是说石油中,是含有大量生物痕迹的。通过这个证据,目前主流是比较坚定相信,如果它是由远古生物来的,那么它就是不可再生的。因为产生石油不光是需要动物的尸体,还是需要很多苛刻的条件的。

比如尸体不能腐烂,需要大量的沉积,你都腐烂掉了就没法沉积了,刚好地壳运动又把它们压到地下,熬制了上亿年。具备条件的地球历史时期,是非常短暂的,非常偶然。现在地球的环境,其实就不太符合产石油的条件,所以如果石油来自远古生物,那它就是不可再生资源。在这我也稍微说一个题外话,就是如果石油真的来自生命,假如有一天我们在月球或者在火星上发现石油的话,那这个意义就非同凡响了。

好,这个就是主流的假说。除了这个主流假说之外,其实还存在一个无机成因假说。这个假说虽然支持的学者比较少,但非常的顽强,每年就会被人们提起。这个假说说,石油并不是由远古的生命形成的,它是由地球内部的无机物,经过高温高压的化学反应,再加上水的作用不断生成。无机起源也有一些证据。

据说目前已经发现了上百个商业级的油田,是不在沉积岩岩层中,而是在岩浆岩的岩层中,就是花岗岩、玄武岩之类的这些岩层。岩浆岩是由岩浆冷却形成,里面是不会有生物沉积的,不会有大量的有机物的。后来又发现这种油田下面大部分有断层,断层就是由于地壳运动,岩层自上而下裂开的这么一些地方。这些裂口,相当于一个个通往地球深处的通道。所以怀疑石油其实是在地球更深的地方,地球的内部形成的,然后通过这些断层这些通道不断地上升,最终停留在了一些岩层中间,就是我们目前勘探到的油田。

那么石油如果是在地球内部,通过稳定的化学反应不断生成,那它就是取之不尽用之不竭,只是它们在非常深的地方我们探测不到。那么这种油田最典型的就是越南的最大的油田,这个白虎油田就在花岗岩的岩层里。本来认为不该有石油的地方,结果发现一个超大的油田,它支撑了越南几十年的能源,甚至越南成为了石油出口国,所以这个油田真的是一个奇迹。这个油田所在的花岗岩岩层,是在沉积岩的下面的。

如果这个是沉积岩形成的石油,因为石油比较轻嘛它会往上走,结果它在沉积岩的下面,这个就用有机成因不好解释。那么无机成因有一个证据就是,石油中通常含有氦元素,这些元素是典型的非生物元素。刚才说了石油里有典型的生物元素,它也有典型的非生物元素。既然有典型的生物元素也有非生物元素,所以有些人就说,你不能抓着里面的生物元素,就一口咬定它来自于生物。而氦是典型的地幔元素,暗示着这个石油有可能来自地球更深的地方。第三个就是目前发现了一些油田有自动回补的现象,就是有些油田明明已经抽光了,结果两年里面又出现了好多石油,不是出现一点点是非常多。

这个就被认为是地球内部在给它不断地供给,只是供给的速度可能不是那种井喷式的,所以它抽完了,又慢慢供给了之后又产生了一些。这些就被认为是无机成因的一些证据。虽然也有一定的道理,但是目前大部分证据还是指向有机成因,所以主流仍然认为是由远古生物形成的。

但是无机成因从另一个角度来看,确实提供了一个美好的可能性。就是如果石油真的是地球自身不断生成的一种能源的话,那么就不会有能源危机了,人类也不必为了石油而大打出手了是吧。所以每当发生冲突或战争的时候,这个石油的无机成因就又会被提起。我刚才不是说了嘛,这个理论每年就会被提起一次,其实就和这个有关。那么既然石油这么重要它又不可再生,是否可以人造呢?其实人造石油在100多年前就已经有了。

1925年的时候德国人就通过复杂的工艺,把煤炭转化成了人造石油。后来德国发动二战靠的就是这个技术,因为一旦打仗德国就被封锁了,德国本土石油资源是非常少的,一直是依靠进口的,但是它的煤炭是比较多的,仗着这个煤转油的技术,造出了大量的人造柴油,驱动坦克飞机,帮助德国在整个欧洲战场上维持高强度的作战。二战之后德国这个技术,最先就被美国拿走了。当然现在全世界各国都有这个技术了,而且现在更进步了,不光煤炭可以转石油,天然气也可以转,生物质也可以转。

这种人造石油和天然石油相比更加纯净,天然石油有很多的杂质,而且不同地方出产的石油品质也都不一样,人造石油就没有这个问题。成分非常稳定,更容易加工转换率更高,比天然石油好处多很多。但最大的问题就是成本太高。不过当时德国打仗是没有办法,它只能自己造石油再贵它也得造。人造石油前期投入非常巨大,造一个人造石油工厂,一般前期投入需要十亿到上百亿美元。而造石油又要消耗大量的能量,其实这个石油并不是单纯的化学反应,它是需要用到大量的能源,比如说电能。投入大成本高,就造成商业资本不会踏足这个领域,因为完全不划算嘛。毕竟现在地底下挖石油成本极低,像沙特的话挖一桶油只要几美元,能卖几十甚至上百美元,绝对的暴利。所以人造石油,目前主要作为国家的战略资源储备。而中国和南非在人造石油产能方面,是全球领先的。

那么说了石油这么多好,下面我来说说,其实相对于它的好,它的问题也是非常明显的。首先第一个问题就是环境污染问题,也是它最直观最严重的问题。石油燃烧会排放大量的二氧化碳、氮氧化物以及一些颗粒物,这就会直接导致全球变暖、雾霾,还有呼吸系统疾病。第二个就是石油泄漏问题。石油泄漏虽然不经常发生,但是一旦泄漏,特别是在海上泄漏的话,就会造成严重的海洋生态破坏,鸟类、鱼类会大量死亡,恢复往往需要十年甚至上百年的时间。第三就是石油引发的地缘政治问题。

石油往往是引发大规模战争的根源,为什么100年前石油开始大规模使用之后,就发生了第一次和第二次世界大战呢?为何中东一直在打仗呢?如果未来发现新的油田,是否会引发新的争端呢?比如现在有一些学者认为,北极和南极可能蕴藏大量的石油。如果真的发现有,那么新的争端新的矛盾似乎又要出现了。所以相对于找到新的油田,赶快地找到石油的替代品可能更为重要。但是想用一种东西替代石油,现在基本认为是不可能的。因为我们刚才说了,石油的功能太多了,这个东西又能燃烧又能做衣服,又能做药又能做化妆品,上哪找这种全能的选手呢?所以要想替代石油必须分类替代。比如说找一个东西替代它燃烧的功能,找另一个东西替代它作为原材料的功能。

而目前作为燃料的功能已经渐渐被取代了,大家现在看到越来越多的电车,新能源汽车,其实就是在取代石油。但是作为飞机燃料这个部分,目前是很难被取代的,因为现在要合成飞机燃料成本太高,所以仍然需要依赖使用石油。那么关于塑料的部分,用过3D打印机的观众,可能都知道PLA这种材料,就是一种类似塑料的东西。这个材料是用玉米中的淀粉为原材料,质感非常像塑料,但是其实这个材料目前成本是比较高的,性能也不是很好,很脆不耐热,和传统的塑料在很多方面是没有办法比的。所以目前是不能完全取代塑料的。

剩下的部分也都没有好的替代物,比如说药品、化妆品这些领域,石油仍然处于一个不可替代的地位。当然这方面的研究仍然在持续之中,希望有一天石油真的可以被更加清洁、更加普遍的一种能源所取代,这个世界变得更干净也更加和平。好那么今天就先说到这,我们下期再见,Bye Bye。

 

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