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铝的教训

加伊乌斯·普林尼·西塞留斯·塞坤杜斯(Gaius Plinius Cecilius Secundus),常被人们称为老普林尼或大普林尼(Pliny the Elder),在公元23年出生于意大利。老普林尼是罗马帝国初期的海军和陆军司令,后来又成了一名作家、博物学家和自然哲学家。在他的著作当中,最著名的是《自然史》( Naturalis Historia ,也译为《博物志》)。《自然史》包罗万象,是一本百科全书式的巨著,总共有37卷。这部巨著的内容上至天文、下至地理,其中有1卷是关于宇宙学的,1卷是关于农业的,1卷是关于魔术的,4卷是关于世界地理的,9卷是关于动植物的,还有9卷是关于医药的,最后几卷是关于矿物学的。在其中的第35卷《地球卷》中,老普林尼讲述了一个故事,一个金匠向古罗马皇帝提比略(Tiberius)进献了一个不同寻常的餐盘的故事。

这个盘子真是一件令人目眩神迷的绝妙的东西,它是用一种全新的金属制作而成的,质地很轻,闪闪发光,几乎与银一样亮。这个金匠声称,制作盘子的金属是他从普通的黏土中提取出来的,当然,他采用了一种神秘的技术,而这种技术只有上帝和他知道。金匠没有料到的是,这个皇帝是罗马最伟大的统帅之一,他是一个战争狂,征服了今天欧洲大陆的大部分地区,并在这个过程中积聚了大量的黄金白银;他同时也是一位财务上的行家里手,因此他很清楚,如果人们突然之间都转而青睐于这种闪闪发亮的新金属,而不再喜欢黄金,那么他的财富将会严重缩水。“因此,”老普林尼在书中写道,“提比略并没有给这个金匠预期的奖赏,而是下令将他斩首了。”

这种闪闪发亮的新金属就是铝。毫无疑问,这个金匠成了无头冤魂是全世界的损失,直到差不多2000年之后,铝才被再次发现,那已经是19世纪早期了。在那个时候,铝仍然非常稀少,被认为是世界上最有价值的金属。在拿破仑三世为暹罗国王举办的一个宴会上,只有贵宾才有资格使用铝制餐具,而其他的宾客则只能使用黄金制作的餐具。

铝之所以如此珍贵、罕见,归根结底是因为其化学提炼过程极为复杂。从技术上讲,铝元素仅次于氧元素和硅元素,是地球上蕴藏量最丰富的第三大元素。铝元素的总重量达到了整个地球重量的8.3%。今天,铝已经变得非常便宜了,它随处可见,在许多人看来,这是一种可以随用随弃的东西。但是,拿破仑三世的宴会却证明了事实并非总是如此。由于铝是一种高度亲氧的元素,在自然界中从来没有发现过纯金属铝。铝元素通常都与其他元素紧密地结合在一起,以铝氧化物和铝硅酸盐的形式存在于一种叫做铝土矿的黏土状的矿物当中。

虽然铝土矿的含铝量达到了52%,但是,从中分解出纯铝却是一件十分复杂而难度又极大的工作。不过,在1825-1845年间,汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted)和弗里德里希·维勒(Friedrich Wohler)发现,高温加热无水的氧化铝与钾汞齐,然后通过蒸馏作用除去汞,留下的“残渣”就是纯铝。在1854年,亨利·圣-克莱尔·德维尔(Henri Sainte-Claire Deville)首次实现了萃取铝的工业化生产,使生产成本下降了90%。即便如此,在那时,铝仍然价格不菲,而且供货量极少。

在1886年,美国化学家查尔斯·马丁·霍尔(Charles Martin Hall)和法国人保罗·埃鲁(Paul Héroult)几乎同时独立地发现了一种全新的突破性地提炼铝的技术——电解法,从而改变了一切。霍尔-埃鲁电解法就是现在为我们所熟知的生产电解铝的方法,即利用电力把铝从铝土矿中分解出来。突然之间,世界上的每个人都有可能大量获得这种廉价的、轻便的、柔韧性极好的金属材料了。

在这个故事当中,除了倒霉的金匠被砍头这个情节之外,其实也没有发生什么不同寻常的事情。在人类历史上,类似的故事随处可见:原本非常稀有的某种资源,一旦找到了某种革新的方法,就变得十分丰富了。道理其实非常简单:事物的稀缺性是依赖于环境的。试想一下,假如有一棵硕大无比的橘子树,树上挂满了橘子,当我把较低处的橘子都摘光时,我就摘光了我所能够得着的地方的所有橘子,那么,受我目前能力所限,橘子对我来说就变成一种稀缺资源了。但是,如果有人使用了一种新的技术,发明了梯子,那么,突然之间我又能摘到更高处的橘子了,这样问题就解决了。由此可见,技术是一种解放资源的机制,它可以把过去相当稀缺的资源变得十分充裕。

在这里,不妨再展开说一下,让我们来看看那个经过精心规划的马斯达尔城(Masdar)吧。如今它正在建设当中,由阿布扎比未来能源公司(Abu Dhabi Future Energy Company)承建。这个新城紧邻阿拉伯联合酋长国阿布扎比市,外围有炼油厂和飞机场,将会有5万居民入住,另外,还将会有4万人在那里工作。根据规划,马斯达尔城将达到零废物、零碳排放的标准。在这个城市里,将不允许任何一辆汽车行驶,也不允许燃烧任何矿物燃料。在欧佩克组织(OPEC)内,阿布扎比是第4大石油生产地,它的石油储量占目前所探明的全球石油储量的10%。《财富》杂志曾经把阿布扎比称为世界上最富有的城市。所有这一切都使这件事情变得十分有趣:石油大国阿拉伯联合酋长国愿意花上200亿美元来建造全世界第一个后石油时代的城市。

2009年2月,我去阿布扎比进行了实地探访,发现它确实非常有意思。到达那里不久,我就离开了我所入住的酒店,跳上了一辆出租车,直奔马斯达尔城的建筑工地。我原本以为这会是一次时光之旅,我所入住的酒店是酋长国宫殿酒店,它是迄今为止全世界最昂贵的酒店之一。据我所知,极少数的人愿意花费11500美元(有些人的预算跟我是很不一样的),在这个酒店里包一个镀金的套房,住上一晚。而在1960年发现石油之前,阿布扎比一直都只是一个由游牧者和潜水采珠人所组成的城市。当出租车经过了一个上面写着“欢迎来到未来之城马斯达尔”的标牌时,我才明白我已经来到了“未来之城”马斯达尔。我当时还在幻想,在全世界第一座后石油时代的城市里,我应该能够看到类似于在《星际迷航》中看到的场景。但是,我所看到的却是一片贫瘠的沙漠,上面停着一些建筑拖车。

在参观期间,我有幸见到了杰伊·威瑟斯彭(Jay Witherspoon),他是整个工程的技术总监。威瑟斯彭向我介绍了他们所面临的一些挑战,并解释了造成这些挑战的原因。他说,建造马斯达尔城是基于这样一个理念,即所有人都“生活在同一星球上”(One Planet Living,简称OPL)。威瑟斯彭解释道,如果我要想理解“生活在同一星球上”的真正涵义,那么我必须明白以下三个事实:第一个事实是,目前人类对地球的自然资源的使用已经过度了,超出了资源更新能力的30%;第二个事实是,如果地球上的每个人都想过上一般的欧洲人那样的生活,那就需要3个地球来提供资源;第三个事实是,如果地球上的每个人都希望像一个普通的美国人那样生活,那么要满足我们的愿望,则需要5个地球。“生活在同一星球上”是一个全球性的倡议,旨在缓解地球资源短缺问题。

“生活在同一星球上”的倡议是由百瑞诺发展集团(BioRegional Develop-ment,又译为生命区域发展集团或生态区域发展集团)和世界野生动物基金会发起的,它由10个核心原则组成。这些原则涉及的范围非常广泛,从保护本土文化到研发可持续发展的原材料都有,但是从根本上说,它们的核心无非是人们必须学会如何共享资源。

马斯达尔城项目是有史以来最昂贵的建设项目之一。在建中的这座城市是为了后石油时代而设计的,在未来,石油将会短缺,水资源也将极度缺乏。但是,资源的丰缺在一定意义上是相对的,这正是铝的故事给我们留下的教益。

即使有朝一日这个世界上完全没有了石油,但是,马斯达尔城仍然将沐浴在明媚的阳光当中。阳光是非常充足的。现在已经测定,到达大气层的太阳能总计高达174拍瓦(1拍瓦即10 15 瓦)——误差最多上下浮动3.5%。在这些太阳能中,大约有一半到达了地球表面。目前,人类每年消耗掉的能源大约为16太瓦(1太瓦即10 12 瓦,这是根据2008年的数据计算出来的),然而,每年照射到地球表面的太阳能为这个数字的5000多倍。在这里,我们再一次认为并不存在短缺问题,而只存在一个如何利用的问题。

此外,就水资源短缺的问题而言,马斯达尔城坐落于波斯湾地区——那里有丰富的水资源。而地球本身就是一个水星球,地球表面有70%的地方都覆盖着海洋。只不过这些海洋里的水,跟波斯湾里的水一样,含盐量太高,不适合人类直接消费或者用来灌溉农作物。实际上,地球上的水,97.3%都是咸水,短缺的只是淡水。那么,未来的淡水又从哪里来呢?道理是一样的,既然新的技术能够轻易地把铝从铝土矿中分离出来,那么在不久的将来,人类为什么不能发现某种能够淡化海水的新技术呢?那样的话,马斯达尔城又岂会缺水呢?

因此,要点在于:当我们从技术的视角来看待问题时,真正短缺的资源是很少的,真正的问题主要是如何利用资源。可惜的是,占据主流的观点仍然是:人类正面临着资源短缺的威胁。 o5gVgnUS4Q4YiEINs0772Wk/JsxkjEHLxiwdtVJP1SLWwLPxDRf8WmvZjzcwKiIO

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