面对日益严重的环境污染,全世界都在期盼着清洁燃料能够早日普及。同时,从节能的角度,清洁燃料也是替代燃料,同样具有十分重要的战略地位。
1.天然气与液化石油气
随着石油化学工业的发展,液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料,已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面,液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等,可用于生产合成塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料,由于其热值高、无烟尘、无炭渣,操作使用方便,已广泛地进入人们的生活领域。此外,液化石油气还用于切割金属,用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。
中国的液化石油气产业整体来说是健康的,对进口气的依赖程度在逐步下降。中国未来若干年液化天然气和液化石油气前景看好,而液化石油气将是中国长期短缺的能源产品。由于石油资源的制约,同期国内液化石油气的产量远远不能满足这一消费需求,因此国内液化石油气的缺口日益扩大,液化石油气将有巨大的市场空间。
2.秸秆煤
秸秆煤是将充分发酵的秸秆碎未经块煤机压制成块,再经过晾晒风干,最终变为5~10厘米长、4厘米宽、3厘米厚,表面颜色乌黑的“煤块”。秸秆被压制成块状后,因为密度大幅增加,每立方米重达一吨以上,再加上里面含有特殊添加剂,就如同压缩饼干一样,看似个小,却隐藏着很大的能量。
若是将“秸秆煤”与普通木炭相比,其强度、燃烧性能都有了进一步提高,燃烧过程也更稳定、充分,燃烧时间大约提高了两倍以上。经环保部门检测,“秸秆煤”的含硫量和燃烧过程中二氧化碳的排放量极低,属于环保清洁能源。其燃烧后的灰烬仍然是“草木灰”,富含钙、镁、磷、钾等元素,可直接用到农田。
3.二甲醚
二甲醚作为一种基本化工原料,由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性,使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和制冷剂,减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性,使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料,可以明显降低甲醛生产成本,在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气,其储运和燃烧的安全性、预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气,可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。它也是柴油发动机的理想燃料,与甲醇燃料汽车相比,不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。
4.新研制的混合燃料
混合燃料,即海藻与麻疯树的提炼物。美国大陆航空公司2009年1月10日宣布,其第一架采用生物燃料的商用飞机近日试飞成功。这拉开了2009年包括中国在内的一系列新燃料飞机试验的序幕,再次唤起了人们对搭乘绿色飞机出行的梦想。
其中,为比较采用混合生物燃料与传统燃料的性能,试飞飞机1号引擎100%采用传统喷气燃料,2号引擎采用50%麻疯树和藻类提取物燃料与50%传统喷气燃料。这种混合生物燃料能极大地减少碳排放。麻疯树和藻类在其生命周期内能够大量消耗碳。
为减少油料依赖、降低成本和实现航空减排,新燃料飞机是一条必由出路。除美国大陆航空公司外,新西兰、巴西等国航空界都在进行生物能源飞行实验。生物能源的使用,不免引起人们对于粮食安全问题的担忧。但与用玉米等粮食提取燃料不同,海藻与麻疯树提取物混合生物燃料不会对粮食作物或水资源供给造成负面影响,还可以减少森林砍伐。
七、威力无比的能源——核能
核能又称原子能,是原子核结构发生变化时所放出的能量。从人类能源需求的前景来看,发展核能更是我们的必由之路,这是因为核能有其无法取代的优点。
1.核能是地球上储量最为丰富的能源,又是高效的能源。
一吨金属铀裂变所产生的能量,相当于270万吨标准煤。按照地球上有机燃料的储量和人类耗能的情况来估算,地球上煤的储量大概不到200多年即将耗尽,石油则只够用三四十年。人类已经面临如何选择后继能源的问题。地球上已探明的核裂变燃料,即铀矿和钍矿资源,按照现在的探明贮量计算,相当于有机燃料的20倍,只要合理开发利用,完全有能力替代和弥补有机燃料的短缺和枯竭。如果人类的核技术进一步得到改善和加强,我们居住的地球上还存在大量的聚变核燃料氘,氘经过提炼能通过聚变反应产生更大的核能。1吨氘聚变产生的能量相当于1100万吨标准煤。自然界每吨海水或河水中均含有3克氘,所以,将来聚变反应堆成功后,1吨海水即相当于33吨标准煤。那时,人类将不再为能源问题所困扰。
2.核电是清洁的能源,有利于保护环境。
利用核能既能不产生烟尘、二氧化硫和氮氧化物,又不产生二氧化碳等对环境有危害的物质。核电站严格按照国际上公认的安全规范和卫生规范设计,对放射性三废,按照尽力回收储存,不往环境排放的原则,进行严格的回收处理。即使是一些残留的尾水尾气往自然环境里排放,也都是经过处理过的,其有害物质的数量微乎其微。核电站运行经验证明,每发1000亿度电,放射性排放总剂量平均1.2希,而烧煤电站的灰渣中放射性物质总剂量约为每发1000亿度电3.5希。可见即使仅从放射性排放角度看,核发电也比火力发电要小得多。
3.核电的经济性优于火电。
电厂每度电的成本是由建造折旧费、燃料费和运行费这三部分组成。核电厂由于特别考虑安全和质量,因而建造费高于火电厂,一般要高出30~50%,但燃料费则比火电厂低得多。火电厂的燃料费约占发电成本的40~60%,而核电厂的燃料费则只占20~30%。根据数据表明,各种成本总的计算起来,核电厂的发电成本要比火电厂低15~50%。
4.以核燃料代替煤和石油,有利于资源的合理利用。
煤和石油都是化学工业和纺织工业的宝贵原料,它们能制造出多种的产品。它们在地球上的蕴藏量是很有限的;作为原料,它们要比仅作为燃料产生的价值高得多。所以,从合理利用资源的角度来说,也应逐步以核燃料代替有机燃料。
总之,核能的优点逐步会为人们所正确认知。核能的利用是解决能源问题的必由之路。可以预见,在21世纪,核能在能源中的比例必将逐步加大,从而改善能源结构,并将彻底解决人类对能源的需求。
但是,人们在承认核能优点的同时,也认识到核能本身也存在很多的缺陷,特别是人们往往会担心核电站会因发生事故而污染环境和危害人类。前苏联切尔诺贝利核电站事故和日本福岛核事故发生后,这种担心骤增。其实,自从世界上首座核电站运营以来至今已60年,现在全球已有400多座核电反应堆运行了6000多堆年,造成环境严重污染和人员伤亡事故的,也是极其少的几个例子。这几次事故,有其独特的条件,是很少会发生的现象。