读《黑石头的爱与恨:煤的故事》有感

煤是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料,主要是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的。它是十八世纪以来人类使用的主要能源之一,进入二十一世纪以来,虽然煤的重要性大不如从前,但在目前和未来很长的一段时间之内煤仍是人类生产生活必不可缺的能量来源之一。本书作者巴巴拉·弗里兹以客观宏大的视角,揭示了煤在人类发展进程中的巨大制动力和致命破坏力。毋庸置疑的是,煤虽然具有许多缺陷,但却带领人类穿越了漫长的工业时代,并赐予了人类力量来建设一个不再需要煤的生活环境。
我们知道,煤是一种在地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石能源,但我们平时已很少有机会直接接触到它。当然,因为笔者一直生活在东北的一个产煤的边境小城,对煤有着更多的印象,小时候每家每户都要储煤,一年四季都要用来烧炉子做饭,到了冬天烧炕取暖;毕业后到了一家火力发电厂工作,更是每日都和煤打交道,现在任职的公司主营业务更是煤的买卖。算起来,也算是和煤打了半辈子交道了。

当然,虽然平日很少有机会接触到,但煤在我们的生活中发挥着巨大的作用。比如,近些来年,虽然新能源发电占比越来越大,但全国总发电量中,仍有近70%的电是由以煤为燃料的传统火力发电厂产生的;炼钢厂炼钢更要靠煤。

在2019年10月11日召开的国家能源委员会第四次全体会议上,李克强总理指出:根据我国以煤为主的能源资源禀赋,科学规划煤炭开发布局,加快输煤输电大通道建设,推动煤炭安全绿色开采和煤电清洁高效发展,有效开发利用煤层气。这一定位,对于煤炭产业的发展指明了方向。

根据统计,在中国的一次能源消费中,煤长期占到70%左右的高比例。业界公认的观点,预计到2030年中国煤炭消费量会有所下降,但仍会占一次能源消费总量的55%左右。可见,在目前和未来很长的一段时间内,煤依旧是我们不可或缺的重要能源之一。

煤作为一种重要的能源,虽然一直以来都面临的着较大的争议,但客观来说,深刻影响了人类文明的发展进程。

有的经济学家把过去两千年的历史分成两段,一段是前1800年,另一段是后200年。前1800年里,全球人均收入增长了只有50%,也就是说,如果你在公元零年的收入是100元钱,那你在公元1800年的收入就是150元钱,只增加了50元钱。而后200年里,经济增长的速度突然起飞,短短200年里,增长了10倍。

这是怎么做到的呢?

答案很简单,因为18世纪60年代英国爆发了工业革命。

那是什么条件引爆了工业革命呢?

学术界对这个问题有过不计其数的讨论。有人说,是因为英国制度好,保护私人产权,可以鼓励生产和创新;有人说,是因为英国科学发达,人民有文化,所以发明了蒸汽机。这些解释当然都有道理,但其实都经不起仔细推敲。其实主要是英国有储量丰富,且易开采的煤,英国在这个阶段开始大量使用煤,进而引爆了工业革命。

煤是怎么引爆英国工业革命的呢?

简单来说,工业革命的发展离不开充足的铁,但对工业革命初期的英国来说,最缺的就是铁。在当时铁的产量由森林的面积来决定,这是因为炼铁时需要大量的木炭。当时的炼铁技术,需要把木炭与铁矿石混在一起烧。木炭不仅要提供热量,还能提供大量的碳,这样碳就能和铁矿石中的氧快速结合释放出二氧化碳,提升炼铁的效率。
但是这样的炼铁方式需要消耗大量的木材。大约100公斤的木材才只能炼出1公斤的铁。一个普通的炼铁厂一年就要消耗400英亩的森林。而当时炼铁厂需要木材,普通家庭的生活也需要木材,所以到了18世纪初,英国森林的覆盖率已经比之前下降了10%。木材在当时甚至变成了一种战略储备资源,成为了一种限购限量的商品。整个18世纪,英国铁产量的一半,都要依靠从瑞典等森林资源丰富的国家进口的木材。所以,稀缺的木材就成了制约当时英国铁产量的主要因素。

那后来这种局面是怎么改变的呢?这就要说到煤了。英国是煤炭储量丰富的国家之一。在西方历史中,煤最早就是在英国被发现的。

尽管煤比木材储量丰富,而且价格也更便宜。但如果把煤混在铁矿石里一起烧也会产生新的问题,因为煤中的杂质会污染铁,这样炼出来的铁基本上就是废铁,没法用。所以,不能用煤来代替木材。直到18世纪中期,英国人在煤的使用上有了一个新的方式,就是把煤放在火上烤,煤就变成“焦炭”,这个方法其实跟把木头变成木炭差不多。烤制的过程就去除了煤里面的杂质,这样煤就可以用来炼铁了。有了焦炭,英国便摆脱了对木材的依赖,铁产量大幅提高。廉价的煤终于代替了昂贵又稀缺的木材,成为了工业上最主要的能源。

煤在一方面为炼铁提供了焦炭,也在另一方面为炼铁提供了强大的动力。不过还有一个因素制约着铁的产量,而解决这个问题的就是蒸汽机。有了蒸汽机之后,炼铁的障碍都被扫平了。从此,廉价又高产的铁熔浆源源不断地从熔炉中涌出。短短几年之间,英国就摇身一变,成为世界上的产铁大国。

正是因为煤代替了木炭,才使得铁的产量提高了。铁的产量提高了又可以生产制造出更多的蒸汽机。而蒸汽机又进一步促进了煤和铁的产量,让这些原材料变得更便宜,从而也降低了制造蒸汽机的成本,让更多的产业能够使用这种高效蒸汽动力装置。煤、铁、蒸汽机三者彼此相互促进,生产效率得到大幅提高。

到1830年,英国煤产量占世界煤产量的80%。到1848年,英国的铁产量比世界其他国家铁产量的总和还多。蒸汽机的使用让生产效率比农耕时代提高了好几个数量级。工厂代替了手工业,成为英国的支柱产业。工业规模越来越大,机械化程度越来越高,商品数量和种类也越来越丰富。帮助英国成了当时世界的生产中心,它的市场和势力范围延伸到了全世界,一个日不落帝国就此诞生了。而这一切的改变都是因为对煤的使用。

在煤引爆了英国的工业革命之后,原为英国殖民地的美国,已探明的煤炭储量接近2500亿吨,居世界第一。这是什么概念呢?我们知道中国也是储煤大国,但是美国的储量比排名第三的中国高出一倍还多。所以,美国人也会开玩笑的称自己的国家是“煤炭界的沙特阿拉伯”。

美国的崛起同样和煤息息相关。

美国早期的工业大都集中在东海岸的弗吉尼亚州和马萨诸塞州,因为这里是早期殖民者的聚集地。而后来发现的大量煤田却位于东海岸以西200公里外的匹兹堡。我们看英国早期的工业城市,像曼彻斯特啊,纽卡斯尔啊,都是因为产煤所以才发展成为工业城市的。但是美国早期的工业城市却是以人口聚集程度来划分的,哪里人多工厂就建在那里。这就给美国工业的发展制造了一个瓶颈,明明有煤,但是却需要耗费大量的人力和畜力来运煤,使用成本变得很高。

为了解决煤炭使用成本的问题,美国人开凿了利哈伊运河。利哈伊运河的开通,使运煤的周期从原先的6天时间,缩短为一天半,让使用煤炭的成本大幅降低,深处内陆地区的煤炭通过运河送到费城的工厂和数万个家庭中。

19世纪30年代,这些在地上人工开凿出来的运河,在将煤运送到各个工业城市的同时,也建构起了一张美国最大的运河网。开发和运销煤炭的高额利润,吸引着大批资本家和来自欧洲的熟练矿工移民。随着机器和人流的涌入,美国工业化的速度开始加快。这些“黑金”的淘金者和黄金的淘金者一样,成了带动美国内陆地区经济繁荣的动力之一。

庞大的水路交通网盘活了物资的流动和人口的迁徙,但是随着煤炭需求量的增加,运河交通系统也显现出了一些不足。不过这也催生了另外一种更快、更便捷的交通系统出现,这就是美国铁路网,而铁路网的出现也进一步提升了美国经济崛起的速度。

同时,煤更是催生了美国影响至今的新型劳工政策。

美国南北战争期间,以煤、铁为主的北方工业力量战胜了以农业为主的南方,最终让美国成为了一个统一的国家。也正是因为南北战争,煤炭产业才在美国的权利分配格局中占据了主导地位。煤炭企业控制着整个国家的经济命脉,牵动着每一位工厂主的锅炉和数百万美国家庭的壁炉。煤炭企业也发展成了一个垄断联盟:煤炭卡特尔,它们几乎控制着美国所有的煤矿。

在1890年前后,美国超过英国成为煤产量世界第一的国家。在各种使用的能源中,煤炭占比达到71%。这种能源格局造成的直接后果就是,直到20世纪初,美国煤矿工人运动,一直受到官方和社会舆论的压制。

随着煤炭卡特尔的不断扩大,矿工群体的规模和斗争能力逐渐超越了官方和煤炭企业的控制。1902年,矿工联合会组织了一次声势浩大的大罢工,迫使当时的总统西奥多·罗斯福介入煤炭业劳资纠纷,并作出了对矿工相对有利的裁决。而随之而来的第一次世界大战和大萧条,进一步加强了煤矿业和矿工在美国经济和政治格局中的权重。战争和工人的罢工造成能源极其短缺,这就进一步迫使美国政府在制定劳工政策、处理劳资关系时变得更具开放性和包容性。通过接触、谈判和立法的方式调整煤矿业劳资纠纷,逐渐成为美国劳工政策的样板,延伸到其他劳资领域。所以从某种意义上说,煤矿工人运动催生出了美国新型的劳工政策。这种劳工政策为美国的崛起提供了保障。

以上是作者在书中重点介绍的煤对人类文明进程的影响。另外,书中也全面分析了煤对今天世界形势的影响。

简单来说,气候问题是今天世界上的一个十分重大的政治议题。按照作者的分析,其实,所谓的气候问题无非就是对煤的使用问题进行的一个包装,作用就是发达国家限制发展中国家经济增长的一种手段。

根据书中的数据,自工业革命以来,人类燃烧化石能源导致大气层中二氧化碳的浓度由原先的280ppm上升到400ppm,增加了三分之一还多。通过计算机模拟预测,如果不采取减排措施的话,那到了2100年,二氧化碳的浓度还会更高,导致气温会再升高1.4至5.8摄氏度。造成的结果就是,海平面上升淹没沿海城市;海洋生物因为海水温度升高而大量死亡;出现更多的极端天气给人类带来生命和财产的损失;甚至还有可能打破地球几百万年来稳定的生态平衡。

当然,制造二氧化碳的不只有煤,石油和天然气也要承担相当大的责任。在美国燃烧化石能源所产生的二氧化碳中,43%是由石油制造的,21%是天然气,煤产生的二氧化碳占36%。光看数字,你可能会说,排放二氧化碳最多的不是煤而是石油。但是,煤却是三种能源中燃烧效率最低的。比如说同样是产生1兆瓦的电量,天然气所排放的二氧化碳不到煤的三分之一,也就是说,在保持总发电量不变的情况下,用的煤最多,排放的二氧化碳也越多。这是使用煤炭产生的后果之一。还有就是煤除了制造更多的二氧化碳以外,还释放出了二氧化硫、臭氧、氮氧化物等有毒有害气体。这些气体就是形成酸雨,制造雾霾的主要原因。

从这个角度来讲,煤的使用确实对环境造成了很大的影响,当然是一个气候问题。但这本所谓气候问题的本质其实是一个经济问题。也就是,发达国家希望通过限制煤的使用量来抑制发展中国家经济的增长。

那怎么理解这个观点呢?

作者在书中拿美国来举例。美国是一个能源消费大国,发电长期以煤电为主。2005年以前,煤电发电量的比重一直超过50%,直到2012年美国煤电发电比重才有所下降,不过也高达38%,超出比重第二的天然气气电8个百分点。通过对比各种能源的价格,我们就可以看出,能源的价格直接影响了各种发电方式的比例。在煤、油、气三种能源中,煤炭价格最低,每吨是90美元,其次为天然气150美元,石油价格最高,每吨是874美元。

所以,降低煤炭的使用量,就意味着各种消费品成本的增加,而这并不利于经济的增长。所以,发达国家就把使用煤的问题,包装成一个气候问题来限制发展中国家的经济增长,这才是气候问题的本质。

那在这个问题上,发达国家是怎么做的呢?

作者在书中还是拿美国来举例。美国在1998加入了《京都议定书》,然后呼吁并迫使其他国家也来加入,这样就能限制其他国家的发展,降低对美国地位的威胁。而到了2001年,当时的布什政府又宣布退出《京都议定书》。因为就美国的自身利益来说,是不能放弃对煤的使用的。

那问题来了,每个国家都只关注自身的经济和政治利益,可是煤对气候环境造成的影响那么严重,也不能不引起重视吧?我们到底要不要继续使用煤呢?

就目前的情况来说,人类还无法找到一种既廉价又可行的替代煤的能源,所以我们依旧要使用煤。而烧煤造成的环境污染问题,特别是困扰我们的雾霾问题也不是没有办法解决。在许多发达国家,政府会严格要求煤电厂和工厂的排烟管道里加装“净化装置”。这种净化装置并不是我们平时用的那种过滤器,而是一种喷射装置。它把一种化学液体直接喷射到排气管中,煤烟里的硫和氮就会与这些化学液体发生反应,沉淀成粉末状的颗粒。最后再用真空吸尘器将这些颗粒打扫干净。这种净化装置能有效减少煤烟中70%~90%的挥发物,效果非常不错。

以中国为例,截至2017年末,达到超低排放限值的以煤为燃料的火力发电机组已达7亿千瓦,占全部煤电机组的71%;我国电力行业二氧化硫、氮氧化物、烟尘三项污染物的排放总量已从峰值的2950万吨下降到2017年的260万吨,降幅高达92%。全国以煤为燃料的火力发电厂100%实现脱硫后排放。

而针对二氧化碳排放的问题,现在也有一个比较时髦的概念,叫做“碳回收”。意思就是把烟囱中排放出的二氧化碳吸收起来,并永久地处理掉。碳回收技术现在还处在试验阶段,一旦日后技术成熟了,那温室气体排放的问题也可以得到解决。

所以,当下我们更应该共同想办法把煤对环境的影响降到最低。这才是有关煤的使用最切实又紧迫的问题。

仅记于2019年10月31日22时25分。

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