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全球頁岩氣爭奪戰-《頁岩氣》

PanSci_96
・2014/09/17 ・3106字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

歐洲能源是否能實現「脫俄入歐」的目標?

歐洲知名研究機構如德國大地研究中心(GFZ)、法國石油協會(IFP)、荷蘭應用科學研究院(TNO),歷時三年時間探勘歐洲境內的頁岩氣礦區,殼牌與英國BP亦提供資金贊助研究。除了企業致力於頁岩氣的探勘之外,德國、奧地利、匈牙利等國也予以高度關注。


 

北美以外的頁岩氣評估發展動向

歐洲的動向

  • 德國(GFZ)、法國(IFP)、荷蘭(TNO)的研究機構致力於探勘歐洲境內的頁岩氣礦區,自二○○九年起進行為期三年的地質評估。殼牌與英國BP提供資金贊助研究。
  • 除了企業致力於頁岩氣的探勘之外,德國、奧地利、匈牙利等國也予以高度關注。
  • 天然氣價格較北美高,對歐洲境內的天然氣寄予厚望。抵制俄羅斯出產的天然氣?需要面對的問題比美國多,例如輸送管線的架設、土地取得、稅制上的獎勵措施等等。

對中國、印度、埃及、南亞的影響

  • 須注意技術、基礎設施等方面的風險對開採成本的影響。

 

目前瑞典、波蘭、匈牙利、英國、德國、法國、奧地利等國均著手進行評估頁岩氣的開發,世界石油工程師協會(SPE)則預估,歐洲的頁岩氣資源量可望達到550兆立方呎(16兆m3)。

歐洲目前的頁岩氣開發尚在初期階段,知識技術仍不足夠。再加上缺乏美國那樣起帶頭作用的中堅企業,同時天然氣輸送網與處理設備等基礎設施也未臻完善。

歐洲是經由俄羅斯等國的輸送管線進口天然氣,使得天然氣價格比北美還高。因此英國、法國、德國等歐洲各國為擺脫俄羅斯天然氣公司(Gazprom)的長期購買合約,均急於著手探勘頁岩氣。

早一步進行開發評估的波蘭,已在國內發現大規模的頁岩氣礦區,有可能為將來的能源安全保障框架帶來重大變革。根據美國能源資訊局在二○一一年四月所發表的報告顯示,波蘭的頁岩氣技術上可採蘊藏量預估為5.3兆m3。這是二○○九年波蘭國內天然氣消耗量的320年分,遠超過歐洲全體消耗量的十年分,波蘭的頁岩氣蘊藏量因此超越法國,為歐洲最大儲量。

有鑑於此,波蘭於二○○五年至二○○七年起,將採礦權賦予具有開採實績的美國企業。除了雪弗龍與埃克森美孚等石油大廠以外,多數具備頁岩氣開發實績的中堅企業也相繼投入。三井物產即於二○一一年六月,從美國的馬拉松石油公司(Marathon Oil)取得一部分波蘭的頁岩氣礦區權益,並計劃在五年期間進行開採作業。

波蘭政府大力開發頁岩氣的背景因素,在於藉此降低向俄羅斯進口能源的依賴度。目前波蘭90%以上的電力來自燃煤火力發電,想要達到二氧化碳減排的目標,只得增加天然氣火力發電的比重。然而,波蘭一年的天然氣消耗量有九成是向俄羅斯進口。二○一○年十月,波蘭與俄羅斯簽署的長期購買合約中,天然氣進口量由一年75億m3增加到90億m3,截止期限至二○二二年為止。此舉使波蘭產生危機意識,擔心將來可能由俄羅斯一手掌控天然氣的供給。

降低對俄羅斯的能源依賴,也是歐盟(EU)其他各國共同的想法。目前歐盟全體的天然氣進口量,有四成來自俄羅斯,其中80%是經由烏克蘭所控制的管線輸送。

過去因為天然氣供應價格與延遲付款等事宜,使歐盟和俄羅斯、烏克蘭之間展開數度交鋒,俄羅斯更揚言停止供應天然氣。

另一方面,歐洲各國本身的問題也不少。法國的頁岩氣技術上可採蘊藏量與波蘭相去不遠,但是因為「環境污染」的問題而使開發受挫。理由是使用「水力壓裂」技術開採頁岩氣時,須將大量化學物質與水以高壓形式注入地下,不免使人擔心會有污染地下含水層的風險。二○一一年五月,隨即通過禁止在巴黎盆地開採頁岩氣的法案。對法國而言,國內75%的電力是倚靠核能發電,自然沒有開採頁岩氣的需求,而波蘭等東歐國家更是法國核能相關企業的潛在市場。然而,必須正視的問題是,這些國家如果加速建設以頁岩氣為燃料的火力發電廠,法國極有可能失去核電出口對象國。

儘管如此,歐洲各國想要擺脫天然氣超級大國俄羅斯的桎梏,仍不是一件容易的事。德國自從宣布放棄核電以來,與俄羅斯的關係比以往更加密切,為確保俄羅斯能夠穩定供給天然氣而展開一連串行動。在這樣的情況下,波蘭也不是孤立無援的。二○一一年五月,美國總統歐巴馬與波蘭總統科莫羅夫斯基會談的重要議題,即是「導彈防禦(Missile Defense)」以及「開發頁岩氣」。目的即在於將美國石油產業開發頁岩氣的知識技術運用在波蘭,藉此搶得龐大商機,削弱俄羅斯在歐洲的影響力。

由此可知,歐洲如果想要加快開發頁岩氣的腳步,首先要及早建立完善的開發結構,例如提高埋藏量的探勘準確度、累積開發經驗,以及避免因業者爭相投入而打亂天然氣的價格。對歐洲來說,探勘頁岩氣的重要意義在於增加天然氣的自給率,歐洲頁岩氣的開發一旦步上軌道,俄羅斯天然氣公司(Gazprom)的天然氣價格就得與石油製品價格連動,從經濟合理性的觀點來看,俄羅斯的天然氣就會在歐洲市場失去競爭力。問題在於歐洲對於建設開發頁岩氣相關基礎設施的限制仍多,想要與美國同樣掀起頁岩氣革命還言之尚早。儘管頁岩氣並未如美國那樣在歐洲備受矚目,但中長期來看,其重要性仍然不容小覷。

 

中國超越美國,蘊藏量全世界最大

中國投入探勘頁岩氣的起步比歐洲更晚。目前殼牌與中國石油天然氣股份有限公司(PetroChina)合作探勘四川盆地(圖2-2),英國BP則與中國石油化工股份有限公司(Sinopec)著手評估中國西南部開里地區(貴州省)、東部黃橋地區(江蘇省)的頁岩氣資源潛力。

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而美國能源資訊局在二○一一年四月所發表的頁岩氣資源量評估報告,為能源相關人士帶來不少衝擊。報告顯示,中國四川盆地與內陸的塔里木盆地,兩地的頁岩氣技術上可採蘊藏量合計高達36兆m3。這項數據遠超過美國,使中國的頁岩氣蘊藏量為全世界最大(圖2-3)。

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中國政府因此推出了頁岩氣增產的相關計劃,提出二○二○年的產量目標為150億m3,二○三○則提高至1,100億m3。另一方面,根據國際能源總署(International Energy Agency,IEA)在二○一○年發表的中國天然氣供需預測報告,認為中國在二○二○年的生產總值缺口(GDP gap,須進口的量)為800億m3,二○三○年則增至1,640億m3。換句話說,如同中國所宣稱的,中國一旦全面開發頁岩氣,對天然氣的進口需求即可減少540億m3之多。

 

世界頁岩氣資源量分析

為協助評估全球頁岩氣資源量,美國國務院於二○一○年四月發布了「全球頁岩氣倡議(Global Shale Gas Initiative,GSGI)」,將全球的頁岩氣潛力國分為兩大類。

第一類國家,目前雖然是天然氣進口國,但是生產天然氣的基礎設施已臻完善,頁岩氣的預估資源量也能滿足國內的天然氣消耗量。這類國家可謂已具備開頁岩氣的動機。

具體來說,有法國、波蘭、土耳其、烏克蘭、南非、摩洛哥、智利等國家。尤其是南非把天然氣轉換為液態燃料的天然氣合成油(gas-to-liquid,GTL)技術,以及將煤炭轉成液態燃料的煤炭液化(Coal to LiquidsCTL)技術相當值得期待。

第二類國家,國內的頁岩氣的預估資源量豐富,例如200兆立方呎,足可供應國內消耗量與出口,同時也具備生產天然氣的基礎設施。

這類國家除了美國以外,還包括加拿大、墨西哥、中國、澳洲、利比亞、阿爾及利亞、阿根廷、巴西等國。主要的特徵是國內已擁有天然氣生產基礎設施,不僅可促進頁岩氣的開採,也能在能源市場上與其他天然氣資源展開競爭。

根據劍橋能源諮詢公司(IHS CERA)在二○一一年五月於「Global LNG Roundtable」所作的預測,全球的頁岩氣開發潛力國家中,除了歐洲以外,其他國家想要實現大規模的開採,至少得耗費五十年以上(以二○一○年為基準)。特別是在資源潛力最高的亞洲,例如中國,頁岩氣極有可能對液化天然氣構成潛在威脅。

本文10485500_994853233864824_8237961731596013909_o摘自《石油之後,主導人類未來100年命運的新能源霸主:頁岩氣》,由臉譜出版

 

 

 

 

 


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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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