本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
煤炭是致命的。除了像5月13日在土耳其索玛发生的造成300多名矿工丧生的骇人听闻的矿难之外,每年还有13,000名美国人因 燃烧最肮脏的化石燃料造成的空气污染而过早死亡。
煤炭是一种生活方式,无论在土耳其、怀俄明州还是中国山西省,它都能提供就业机会和廉价能源。据估计,美国仍有5万名煤矿工人在26个州的500多个矿井工作。在全球范围内,煤炭仍然是世界能源的主要来源,这种燃烧的黑色岩石已成为21世纪增长最快的能源。
换句话说,煤炭既是祸根也是福音。那么,有没有办法让煤炭更安全、更清洁呢?
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没有人必须死亡
煤矿开采中最大的危险是爆炸,无论是甲烷气体从煤层中泄漏出来积聚,还是煤尘本身被点燃。在1900年至2011年间,美国有超过1万名煤矿工人在这种爆炸中丧生,占煤矿事故死亡人数的绝大多数。但是,采取适当的安全预防措施,即使是爆炸性气体和粉尘,煤矿开采也可能是安全的。
唯一的问题是,实施这些安全措施可能会降低从地下采煤并将其运送到发电厂锅炉或炼钢厂熔炉的效率。索玛灾难中造成骇人听闻的死亡人数的部分原因是事故发生在换班期间,当时更多的矿工在矿井内。降低死亡率的一个简单解决方案是确保一个班次的矿工安全撤离后再让下一个班次的矿工上班。
其他导致矿工死亡的重大原因——如西弗吉尼亚州最近的煤矿事故中造成的伤亡那样被坍塌物压死,或被机械压死——可以通过技术来解决,例如允许重型采矿设备检测是否有矿工在其附近的装置。这种近距离探测装置已经存在并且可以使用,并在澳大利亚和加拿大等国家的矿井中实施。但是,正如长期担任西弗吉尼亚州记者的肯·沃德(Ken Ward, Jr.)在他的博客Coal Tattoo中指出,在美国矿井中要求使用这种装置的规则在白宫和西弗吉尼亚州官员那里都停滞不前。“煤矿灾难是可以预防的,”沃德在5月15日写道。“为什么我们不结束煤矿死亡和灾难呢?”
土耳其遇难矿工显然也缺乏的另一种避免灾难的技术是所谓的“自救”,即在整个矿井中部署逃生资源,以帮助矿工在发生爆炸、坍塌或其他事故时自救。这不仅仅是像面罩这样可以使致命空气变得可呼吸的技术,或者更好的通讯设备,更重要的是要花时间进行演习——至少根据美国国家科学院的说法,该院于2013年3月发布了一份关于如何改进地下煤矿自救选择的报告。
当然,任何用于演习的时间都可能是本可以用来采煤的时间。
清洁煤炭
在土耳其,索玛矿工们正忙于开采所谓的褐煤,这种煤炭的能量低于其他种类的燃烧岩石。这种棕色煤实际上只是被掩埋和压缩的泥炭。无论是从燃烧时释放的导致气候变化的温室气体,还是各种其他形式的空气污染来看,褐煤都是污染最严重的化石燃料中最污染的形式。
但在密西西比州肯珀县,一座与褐煤矿相连的新发电厂可能为这种肮脏煤炭的另一种未来指明了方向。《大众科学》去年采访了能源部长欧内斯特·莫尼兹,他解释说:“他们在那里开采褐煤,然后直接投入使用。我们将走向低碳,但我们认为,只要有足够的投资,所有燃料都将在低碳世界中占有一席之地。”
肯珀综合气化联合循环发电厂将首先将褐煤转化为燃料气体,同时去除导致空气污染的污染物,包括捕获燃烧燃料时本应排放到大气中的二氧化碳的约三分之二。然后,捕获的二氧化碳通过管道输送到100公里外的一个旧油田,在那里被泵入地下以冲洗出更多的原油,将一部分二氧化碳放回其来源地,尽管是以不同的形式。这种提高石油采收率旨在解决这种更清洁煤炭的主要问题:成本。
煤炭是昂贵的
肯珀发电厂是包括西弗吉尼亚州的登山者项目在内的几个示范项目的成果,旨在表明燃烧煤炭不必导致气候变化。但是,由于清洁煤炭意味着使其更加昂贵,因此这些努力受到了阻碍。
煤炭之所以便宜,唯一的原因是煤炭的人力成本未包含在其价格中。从地下采煤的公司不必支付费用来安全地将其放回原处,在燃烧后它已变成有毒灰烬。燃烧煤炭的公司也不必支付因空气污染而患上呼吸系统疾病的人的医疗费用。至少在短期内,没有人为将二氧化碳排放到大气中付费,二氧化碳正在大气中稳步积累,捕获越来越多的热量并改变全球气候。似乎经济学的悲观科学将人们困在了与最肮脏的化石燃料的虐待关系中。