煤炭不一定非要燒掉——可以用來做家具
煤炭作為能源為世界提供了發展的動力,但用煤炭來做家具會是什么樣子呢?家具迷帶您從這篇科技報道中一探究竟。
你知道,如果我們燃燒煤炭不再是為了獲取能源,那并不意味著我們不可以用煤炭來做別的東西。通過我們的新技術革新,煤炭幾乎可以在所有的應用領域替代木材,更不用說替代那些我們離不開的金屬、塑料和其他材料。
想象一下再也沒有森林砍伐和煤炭燃燒,地球會很感激我們的吧?
作為總部在休斯敦的I2M協會的副總裁兼首席地質學家,以及美國石油地質學家協會(AAPG)能源礦產部門鈾委員會(核和稀土礦物)的主席,我的同邁克爾·D·坎貝爾(Michael D. Campbell)已經對這方面進行了很多思考。就像是一個非常清晰的夢境一樣,邁克爾設想我們可以在一個固態碳的世界中生活和工作,在這里煤炭將從燃燒原料變為比木材更加高效但價格更低廉的材料。
用死去樹木的化石(即煤炭)來阻止對現有森林和其他人類所擁有的東西的破壞,這種想法是合理的。
能源行業和華爾街正開始加緊為未來的新材料做準備(如Cabot Corp和Global Carbon公司)。 這種非燃燒的煤碳資源將推動新的基于煤炭的產業擴張,這些產業將取代那些基于木材、金屬和塑料為主的產品,如家具、電線桿、房屋建筑材料、橫梁、繩索、工業皮帶、車身和其他一系列產品。
想象一下可以承受大象的重量、耐用一百年、并且造型很漂亮的樹脂椅。
這種碳產品可用于太空探索以及人類外太空居住,通過使用高密度和超纖維碳材料,來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。
美國有世界上最多的煤炭資源,目前它們的命運就是被燃用來燒發電,把大量的微粒如二氧化碳、一氧化碳、汞和其他污染物排入大氣層。
這不是科幻小說。碳纖維和碳納米管目前已經用于增強塑料、耐高溫復合材料、手機零件、釣魚竿、高爾夫球桿、自行車架和跑車車、波音787夢幻客機機身的、臺球桿、加固混凝土以及灰口鑄鐵中。
石墨烯的原子結構架構相互疊加形成了一張“云紋圖”
這種材料的魔力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。石墨烯具有以下特點:
————自然界最硬的物質(單位重量比鋼重200倍)
————能與其它材料如塑料和粘合劑混合
————非常活躍
————世界上可用的最薄的材料(1億個石墨烯堆積高度小于一英寸)
————比銅有更好的導熱和導電性能
————在半導體中可以替代硅
————革新了太陽能的采集方式
————極大地提高了鋰離子電池的性能。
碳更驚人的屬性是可以做成納米管和巴克球(編者注:巴克球是碳原子組成的一種天然分子,又稱為碳60。其分子結構類似于巴克敏斯特··富勒設計的某種圓頂而得名)。
石墨烯的商業化已經展開了競爭。(諸如這些公司:Grafoid’ Graphene;Graphene Energy; Ohio Carbon; Cabot Corp; Nokia wpcentral)。 大學、公司(IBM和其他公司)和亞洲、歐洲以及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,為未來世界提供動力。
我曾經只想到“潔凈煤”是一種矛盾的說法,但這種技術使之成為現實。
然而,停止將煤碳作為發電來源,又會改變我們先前的最佳可持續能源組合(賴特和孔卡所著《能源的地緣政治》,2007年出版)。 所以,我們需要新的能源組合,來消除我們對國外石油的依賴,將目前的54億噸/年的碳排放量減少到1960年的29億噸/年,并提供經濟、可靠的能源供給。
到2040年,如下這個能源組合在美國將是非常具有可行性的:(kWhrs:千瓦時)
————將煤炭完全排除在能源提供之外,并逐步作為常用的超級材料
————天然氣包括沼氣提供45%的電力供應(2.4萬億kWhrs /年)
————將GenIII核電力(第三代核電)增加至電力供應的35%(1.9萬億kWhrs /年)
————可再生能源達到電力供應的20%(1.1萬億kWhrs /年)
————氣動車輛和柴油車輛的CAFE標準(即汽車燃油經濟性標準)增加到超過50英里/加侖
————全部車輛中純電動車占比達到40%(1億輛)
————10%的汽車使用天然氣驅動(2500萬輛)
————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,這將每年節省超過1萬億kWhrs 。
通過與現有技術、戰略和制造能力相結合,這些是可以做到的,有些已經完成。我們只需要一些新的正在產生的東西,比如更好的電池技術和建筑設計。這種能源的好的“副作用”便是,期間產生的干凈的空氣和水可以拯救近200萬人的生命。
其他國家也有巨大的煤炭儲量可以為他們的新的固碳經濟提供支持。如果世界上的國家喜歡他們所看到的并進行效仿,那么大氣中二氧化碳的水平將低于350 ppm。但是我們沒有太多的時間搭上這班列車。
在未來,煤炭不進行燃燒而不會破壞煤炭產業以及產業中的工作崗位,這樣的未來是可實現的。我們將不用在世界范圍內運輸煤炭進行焚燒,我們會運輸原材料和成品來改變我們生活的方式。如果中國也看到不燒煤的優點,那么我們將可以很快實現這一未來。
人類很擅長創造性的思考。我們只是需要將它付諸實踐。
(編譯:高單單)