天然氣——家用燃料
全世界所用的能源中,有超過百分之20是天然氣(瓦斯)。天然氣是從哪裡來的呢?這種燃料怎樣轉為可用的氣體?現在,世上天然氣的存量還有多少呢?
很多科學家相信,很久很久以前的植物和動物屍體(包括浮游生物)腐爛之後就慢慢變成天然氣。根據這個說法,沉澱物一層層堆積,當中的微生物上有沉澱物和淤泥的壓力,下有地心的熱力,過了一段很長的時間之後,就把有機質轉變為煤、天然氣、石油等化石燃料。隨著時間過去,大部分的天然氣會流入岩石間的空隙中,有時會形成巨大的地下天然氣儲存庫,也就是天然氣田,而在這上面有一層實心的岩石將這些氣體密封在地底下。有些天然氣田非常大,藏有好幾萬億(兆)立方米的天然氣。那麼,怎樣才能找到天然氣田呢?
探測天然氣
探測天然氣的工具包括,進行遙感探測的人造衛星、全球衛星定位系統(GPS)、電腦和反射震測裝置,這些工具使人更容易準確地探測天然氣田的位置。反射震測法的原理是探測地下岩石層的反射聲波,科學家會收集這些聲波繪出聲波圖,再根據這個圖來判斷地底下是否有天然氣田。而通常人會用一點點炸藥或安裝在特別貨車上的震動器來製造聲波。聲波傳遞至地殼後再反射回接收器,接收器會將資料傳到電腦,電腦再將地底下的岩石層以3D立體動畫呈現出來。科學家看岩石層的立體動畫就可以判斷哪裡可能有天然氣田。
海上探勘天然氣田時,則利用高壓空氣槍將壓縮的空氣、水蒸氣或水射入海裡製造聲波,聲波傳遞至海底地層後反射回水中的接收器,再經由拖曳於探測船尾的長電纜傳回船上。之後,研究員可以用接收器的資料繪製電腦動畫,分析海底下的能源分布。
由於開發天然氣田的費用很高,所以天然氣田一定要有足夠的蘊藏量才會開採。首先,地質學家要確定兩件事,一是氣體壓力,二是天然氣田的蘊藏量。地質學家可以用一種測量儀來準確地測量氣體壓力,但天然氣田的蘊藏量就比較難估計。不過有一個方法可以測量,就是先測出天然氣田的壓力,記下讀數,然後放出一定數量的氣體,接著再測量天然氣田的壓力。如果氣體壓力讀數沒什麼改變,就表示這天然氣田的蘊藏量很多;要是氣體壓力讀數改變很大,就表示這天然氣田的蘊藏量很少。
轉為可用的氣體
天然氣抽出來之後就會經由管道送到提煉廠,提煉廠會剔除不用的化學物質,比如二氧化碳、氫化硫、二氧化硫和水氣,因為水氣會使管道生鏽。剔除不用的化學物質後會用低溫蒸餾天然氣,把有不燃性的氮除掉,並萃取出有用的氦、丁烷、乙烷、丙烷。最後剩下的就是濃度很高的純甲烷,而甲烷是無色、無味、易燃的。正因為甲烷是天然的產品,所以又叫做天然氣。
為了讓人可以安全地使用天然氣,天然氣公司都會添加少量的臭味劑,就是硫磺化合物,要是天然氣意外泄漏,人也可以聞到,並關掉天然氣,這樣就不會造成氣體爆炸。雖然有這個小缺點,但比起其他的化石燃料例如煤和石油來說,天然氣實在是乾淨多了。
為了方便運送,有些天然氣會冷卻到很低的溫度,變成液化天然氣。丁烷、丙烷通常會轉為液化石油氣(LPG),在有些國家,人做飯時通常會用液化石油氣。另外,公共汽車、拖拉車、貨車和其他車輛,也常常使用液化石油氣。現在,丁烷、丙烷這兩種化學物質也可以用來製造一些產品,例如,塑料、溶劑、人造纖維和一些有機產品。
資源有限
天然氣和所有的化石燃料都是很有限的資源。據估計,全世界可用的天然氣資源還有百分之45尚未開發。如果這個數據是正確的話,根據目前的使用速度,天然氣還可以使用大約60年。但很多地方的能源消耗量不斷增加,所以這個推測也許很不正確。
世上有些地方工業化的速度非常驚人,這可能讓人以為地球上的資源是取之不竭用之不盡的,其實不是!當然,除了化石燃料之外,人還可以使用核能以及再生能源例如太陽能、風力發電,但這些能源能否滿足人類愈來愈大的需求呢?這些能源又會不會污染環境?讓人可以安全使用呢?只有時間過去才會知道。
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(排版後的式樣,見出版物)
天然氣抽出來之後就會經由管道送到提煉廠,處理之後會供家庭用或商業用
[圖解]
天然氣井
提煉廠
天然氣公司
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這個特別的儀器會製造聲波,聲波會反射回接收器
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地質學家會分析聲波的3D電腦動畫圖
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上圖:© Lloyd Sutton/Alamy; 下圖:© Chris Pearsall/Alamy