英国bp石油公司研究报告论文

目前“减碳”成了热门话题， 碳好像成了一只人人喊打的过街老鼠。 可是要搞清楚 ，这里所减的碳是指导致气候变化的二氧化碳（CO2），千万不要误解为逢碳必减，因为碳对我们人类很重要，而且适量的二氧化碳也是我们人类必需的，要减的是过量的CO2。

碳是自然界最普遍的元素之一，是地球上能够形成生命的最核心要素，没有碳，就没有生命。碳与我们日常生活息息相关。在人类的发展 历史 上，碳不仅是食物的来源、能量的来源，更是材料的来源。

原英国石油（BP）公司首席执行官约翰.布朗勋爵写了一本书，叫《七个改变了世界的元素》。这七个元素分别是铁、碳、金、银、铀、钛和硅。在布朗勋爵眼里，碳如钢铁，是帮助人类建成了当今现代 社会 的“七大元素”之一，功不可没。下面就来说说“七大元素”之一的碳。

碳是一种不可思议的元素。以一种方式排列碳原子，它们就会变成柔软柔韧的石墨。换一种方式重新排列，你会得到金刚石，世界上最坚硬的材料之一。

碳也是地球上大多数生命的关键成分; 制造第一个纹身的颜料; 石墨烯是技术奇迹的基础，这种材料比钢铁更坚固，比橡胶更柔韧。

碳以碳-12的形式在自然界存在，它几乎构成了宇宙中99%的碳; 另外碳-13约占1%; 还有碳-14，它只占碳总量的很小一部分，但在测定有机物体的年代方面非常重要。

1）碳的基本信息

2）碳是如何形成的:从恒星到生命

碳是在恒星内部产生的，尽管它不是在大爆炸中产生的。根据Swinburne天体物理和超级计算中心的资料，它在恒星的内部通过一个被称为三重alpha过程的反应形成。在这个过程中，三个氦核发生聚变。当一颗大质量恒星变成超新星时，碳会散射，并能被合并成下一代恒星和行星。

在燃烧了大部分氢的老星星中，剩余的氦会聚集起来。每个氦原子核有两个质子和两个中子。在超过1亿开尔文(179,999,华氏度)的高温下，氦核开始聚变，首先成对形成不稳定的4质子铍核，最终，当足够多的铍核出现时，变成一个铍和一个氦。最后的结果是: 原子中有6个质子和6个中子。

碳是一个模式制造者。它可以与自己连接，形成长而有弹性的链，称为聚合物。由于它的电子排列，它还可以与多达四个其他原子结合。原子被排列成原子核，原子核被电子云包围，电子在离原子核不同距离的地方轰鸣（zinging）。根据加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)资料，化学家将这些距离视为壳层，并通过每个壳层的内容来定义原子的属性。碳有两个电子层，第一个电子层有两个电子，第二个电子层有八个可能的电子空间中的四个。当原子成键时，它们在最外层共用电子。碳的最外层有四个空的空间，使它能与其他四个原子结合(它还可以通过形成双键和三键稳定地与更少的原子结合)。

碳是一种非金属，它可以与自身和许多其他化学元素结合。据化学解释网站，近1000万种碳化合物已经被发现，科学家估计，碳是95%的已知碳化合物的基石。因为它比其他任何元素都能形成更多的化合物，所以被称为“元素之王”。由于碳具有与许多其他元素结合的惊人能力，这是它对几乎所有生命都至关重要的主要原因。

碳元素的发现已经湮没在 历史 长河中，这种元素在史前人类以木炭的形式被发现。根据世界煤炭协会(world coal Association)的数据，碳作为煤炭仍然是全球主要的燃料来源，提供了世界约37%的电力。煤炭也是钢铁生产的关键成分，而碳的另一种形式石墨是一种常见的工业润滑剂。

碳-14是一种碳的放射性同位素，考古学家使用它来确定物体和遗骸的年代。碳-14自然存在于大气中。根据爱荷华州立大学无损评估中心，植物在呼吸作用中吸收它，在呼吸作用中，它们将光合作用中产生的糖转化为它们用来生长和维持其他过程的能量。动物通过吃植物或其他以植物为食的动物将碳-14吸收到体内。据亚利桑那大学，碳-14有5,730年的半衰期，这意味着在那之后，样本中一半的碳-14会衰变。

因为有机体死后会停止吸收碳-14，所以科学家可以用碳-14的半衰期作为一种时钟来测量有机体死后的时间。这种方法适用于曾经有生命的生物体，包括由木头或其他植物材料制成的物体。

3）我们所知的碳

4）正在进行的碳研究

碳是一种长期研究的元素，但这并不意味着没有更多的元素可以发现。事实上，与我们的史前祖先燃烧木炭元素相同的碳元素可能是下一代 科技 材料的关键。

1985年，德克萨斯州莱斯大学的Rick Smalley和Robert Curl及其同事发现了一种新的碳形式。根据美国化学学会的资料，通过用激光汽化石墨，科学家们创造了一种由纯碳组成的神秘的新分子。这个分子原来是一个由60个碳原子组成的足球形状的球体。研究小组将他们的发现命名为巴克敏斯特富勒烯，以一位设计了测地圆顶的建筑师的名字命名。这种分子现在被更普遍地称为“巴基球”。发现它的研究人员获得了1996年的诺贝尔化学奖。

根据2009年发表在《化学信息与建模杂志》上的一项研究，人们发现巴克球可以抑制艾滋病毒的传播; 医学研究人员正致力于将药物一个分子接一个分子地附着在巴基球上，以便将药物直接输送到体内的感染或肿瘤部位 ; 这包括哥伦比亚大学、赖斯大学和其他大学的研究。

2021年，中国燕山大学田永军（Yongjun Tian）领导的研究人员发现，通过压缩巴基球，他们可以制造出迄今为止所见过的最坚硬的非晶体材料，几乎和钻石一样坚硬。

其他被称为富勒烯的新型纯碳分子也被发现，包括椭圆形的“巴克耶蛋”（buckyeggs)和具有惊人导电性能的碳纳米管。碳化学的热度仍然足以让人获得诺贝尔奖: 2010年，来自日本和美国的研究人员因研究出如何使用钯原子将碳原子连接在一起而获奖，据诺贝尔基金会(Nobel Foundation)称，这是一种能够制造大型复杂碳分子的方法。

科学家和工程师们正在利用这些碳纳米材料来制造直接来自科幻小说的材料。《纳米快报》2010年的一篇论文报道了一种柔性、导电纺织品的发明，这种纺织品浸入碳纳米管“墨水”中，可用于储存能量，或许为可穿戴电池、太阳能电池和其他电子产品铺平了道路。这种墨水现在可以从化学供应公司买到。

然而，如今碳研究是最热门的研究领域之一，可能涉及到“神奇材料”石墨烯。石墨烯是一层只有一个原子厚的碳。它是已知的最坚固的材料，同时仍具有超轻和柔韧性。而且它的导电性比铜好。科学家们仍在发现石墨烯的新特性。例如，2020年，研究人员在《自然物理学》杂志上报告称，通过正确的方式堆叠石墨烯，他们可以使其具有磁性。

大规模生产石墨烯是一个挑战，尽管研究人员在2014年4月报告称，他们可以只使用厨房搅拌机就能大量生产。2020年，荷兰代尔夫特理工大学的科学家开发了一个数学模型来指导大规模生产。如果科学家们能够很容易地制造出大量石墨烯，这种材料将在 科技 领域发挥巨大的作用。想象一下，具有柔韧性、不易破碎、而且恰好又薄如纸的小玩意儿。事实上，碳从木炭和钻石发展到现在已经有了很长的一段路。

5）碳纳米管

碳纳米管(CNT)是一种由碳原子构成的微小的吸管状结构。这些管子在各种电子、磁性和机械技术中都非常有用。这些管子的直径非常小，它们的测量单位是纳米，一纳米是一米的十亿分之一，大约比人类头发还细1万倍。

碳纳米管的强度至少是钢的100倍，但重量只有钢的六分之一，所以它们可以增加几乎任何材料的强度，据理解纳米网的报道，在导电性和导热性方面比铜更好。

纳米技术正被应用于将海水转化为饮用水的研究。在一项新的研究中，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们开发了一种碳纳米管工艺，可以比传统技术更有效地从海水中提取盐。

例如，传统的海水淡化工艺在高压下泵入海水，使其通过反渗透膜。然后，这些膜排斥所有大颗粒，包括盐，只允许干净的水通过。然而，据LLNL说，这些海水淡化厂非常昂贵，只能处理一个县水需求的大约10%。

在碳纳米管研究中，科学家们模拟了生物膜的结构方式: 本质上是膜内部有孔的基质。他们使用的纳米管特别小，比人的头发还要细5万倍以上。这些微小的纳米管可以容纳非常高的水通量，但又太窄了，一次只能有一个水分子通过。最重要的是，盐离子太大了，无法穿过管子。

本文主要据Stephanie Pappas “Carbon: Facts about an element that is a key ingredient for life on Earth”和Anne Marie Helmenstine“10 Facts About Carbon (Atomic Number 6 or C)”编译。

石油，是会枯竭的，这是迟早的事情。不过随着人类技术的发展，人类一定会发现新的替代品，或者发明新的替代品。

英国石油公司(BP)在墨西哥湾漏油事故的内部调查报告中指出，油井爆炸的大部分责任均与BP无关。BP还称，钻探承包商Transocean(RIG)的工作人员没有觉察到危险信号。 BP还为自己饱受外界诟病的油井设计工作进行了辩护。BP指出，由Transocean具体运作的钻探平台上发生的一系列失误导致可燃气体覆盖了平台，为平台的最终爆炸创造了条件。 BP在内部调查声明中还写道：“在40分钟的时间内，Transocean在平台上工作的人员都没有意识到危险状况，也没有针对碳氢化合物流入油井一事采取行动。” BP还对油井的固井工作提出了批评，这些工作是由哈里伯顿公司(Halliburton)(HAL)负责的。此外，BP又一次将批评的矛头指向了封井器，这一关键设备的具体操作方是Transocean。 BP同时承认，自己的代表和Transocean的人员都没有正确解读油井一次安全测试的结果，其实测试结果已指示出油井有溢流的风险。

石油是现代社会最重要的基础能源和化工原料，很难想象石油耗尽后世界的样子，所以从石油被工业化开采以来，我们一直都能听到石油即将耗尽的警告！

非常有意思的警告，而且还能自动续约，我们最新的“合约”是到2030年耗尽石油，到2050年耗尽化石燃料，其中化石燃料包括天然气和煤炭等。一个好可怕的结果，距离现在还有十年！

2019年6月，英国石油公司BP发布了《2019年世界能源统计评审》报告，重新确认了全球石油储量约为17297亿桶，按当前全球的消耗量测算大约可以使用50年左右，跟二十世纪末对石油耗尽时间的预测相比，大约又自动延期了40年左右，耗尽日期被延后到2070年！

未来还能用50年

当然造成这个延期的因素可能很多，能源专家会根据当前的探明储量和现代石油勘探技术做一个综合性的评估，然后根据当前石油消耗模型计算石油可以使用的时间，就像英国石油公司BP的专家们预估的一样，并不是说70年后石油就用完，因为有两个可能，一个是石油探明储量增加，另一个是人类石油消耗量增加，前者大于后者，那么这个期限一直都会推迟，后者大于前者，石油可能就会提前耗尽！

石油和煤炭以及天然气都属于化石能源，主要是远古时期的植物固化的二氧化碳在特殊的地质作用下形成的化石燃料，在这几种燃料中天然气成分比较复杂，所以形成时间长短不一，但石油和煤炭形成至少也需要数百万年以上，现存最早的油田可以追溯到寒武纪！差不多可以是大自然吸收的太阳能！

所以从理论上来看它是有限的，终有一天会用完，不过有另一个无机成因的理论，认为石油可能来自于地球形成时的碳氢沉积物，通过复杂的地质化合作用形成石油，所以从行星级别储量上来看是无限的！但从油田所在位置（分布于沉积岩）中、油藏都是在生物大发展后的地层中被发现（最早的是寒武纪），所以无机成因的可能性极小！

既然是有机成因，为什么说石油1000年都用不完？

这就是一个很有意思的话题了，就如上文我们已经说过的探明储量与石油消耗量，我们来分析下这个“恐怖平衡”现在到什么状态了！

有一个著名的石油产出曲线叫做“哈伯特峰”，这是上世纪五十年代一位名叫哈伯特的地质学家经过分析全球石油生产和消耗数据后得出一个世界石油生产与消耗曲线，预言美国石油生产在1970年代到达顶峰，而世界石油产量则在2010年达到顶峰！

恰好1970年代的美国石油生产被他说中了，后来的事情大家都知道了，石油危机的说法开始不绝于耳，而且还有愈演愈烈之势，但哈伯特没有考虑到的是，随着技术的进步，很多不可能的新油藏和甚至正在形成中的烃类化合物形式都被人类开发出来了，所以这个时间正在不断被推后！

Seven Generations能源公司在亚省Montney地区的页岩油开采基地。

比如墨西哥湾的深水石油勘探与开采，还有加拿大的油砂，甚至在北达科他州通过水力压裂从页岩中开采石油，这些都是非常规的石油开采形式，因此现在的地质学家认为，技术进步后能增加的非常规石油开采量可能将超过十个杰德·克兰佩特(《比佛利山庄》电视剧中虚拟的油田）油田，将会让人类的能源开采翻开全新的一页！

能开采的越来越深

加州大学伯克利分校的Adam Brandt和Alex Farrell撰写的论文指出，全球大约消耗了约5%当前技术可以转换的石油储量，而更多的石油则将随着人类的技术进步逐渐从无法利用转变成可以利用的油储，从非常规转变成了常规！不过我们在这里要说句题外话，当前沙特和俄罗斯正在展开石油供应链的竞争，加大产能压低油价，沙特以低成本开采著称，所以准备干倒俄罗斯石油产业，但很不幸成本更高的美国页岩油首先撑不住了，这非常有趣，各位有兴趣可以查下最近的新闻！

所以说我们并不是将会耗尽石油，只是石油可能会越来越贵，这不是石油储量减少的问题，而是它开采成本将会越来越高，就像欧佩克主要创始人的谢赫·艾哈迈德·扎希·亚马尼说过的一句著名的总结：“石器时代结束了，不是因为缺少石头，石油时代就要结束了，但不是因为缺乏石油”。

因此说地球并不缺石油，它可能永远都开采不完，未来不开采的唯一原因就是其它能源比石油更便宜！