紅燈閃爍，但本·約翰遜對此毫不在意。這位身材修長、飽經風霜的工程師靠在擺滿電腦顯示器的櫃檯旁，描述著加拿大艾伯塔省油砂礦的生活。他的任務是將由礦石和水組成的泥漿“釋放瀝青”，這是一種類似焦油的油，可以提煉成常規原油。他和兩位同事在監測站值班，該監測站位於一個三層樓高的錐形結構底部附近。泥漿和熱水流入倒漏斗的中間。瀝青升到頂部，溢位到周圍的格柵上。
2012 年有一次，瀝青冒出的速度太快，以至於從錐體側面傾瀉而下，淹沒了建築物，水深及脛骨。為了防止這種情況再次發生，感測器跟蹤溫度、壓力和其他引數，如果出現問題，就會發出警告。這種情況經常發生——約翰遜說“每天 1000 次警報”——工程師們已經習慣於關閉聲音。“它不會‘砰、砰、砰’地響，”他說，“因為那會把我們逼瘋。”
森科能源公司的北斯蒂普班克礦是艾伯塔省油砂當前產量的一小部分，約翰遜在那裡操作著許多“分離器單元”之一，該油砂礦的面積相當於佛羅里達州的大小。過去十年油價高企使得此類油砂礦有利可圖，加拿大迅速擴大了生產。僅在 2012 年，艾伯塔省就出口了價值超過 550 億美元的石油，主要出口到美國，因此約翰遜的 crew 不會因警報而停下來也就不足為奇了。
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然而，爭先恐後地開發艾伯塔省油砂正在引發另一種警報——來自氣候科學家。燃燒化石燃料產生的二氧化碳排放正在迅速將世界推向溫室氣體閾值——大氣濃度為百萬分之 450，這對應於 2 攝氏度或更高的升溫——超過這個閾值，一些科學家擔心氣候變化可能會被證明是災難性的。煤炭是化石碳的更大來源，但艾伯塔省油砂的開採和提煉比傳統石油需要更多的能源，從而增加了溫室氣體排放的額外負擔。而且，油砂作業的增長速度遠遠快於大多數其他石油來源。釋放現在被困在油砂中的碳很可能會打破避免 2 攝氏度閾值的任何希望。
艾伯塔省油砂的命運——以及氣候的命運——現在似乎都集中在擬議的基石 XL 輸油管道上。基石 XL 將從艾伯塔省延伸到墨西哥灣沿岸得克薩斯州的煉油廠，將成為油砂原油的主要管道。十多年來，艾伯塔省業務的倡導者一直認為，油砂是美國急需的石油來源，不受中東和國外動盪的影響。所有需要的只是一種將油砂石油從加拿大運輸到使用地的方式——美國以及更遠的歐洲和亞洲。如果像基石 XL 這樣的管道無法建成，那麼其他管道或鐵路也可以做到。但獨立專家表示，基石 XL 對於艾伯塔省油砂產業的持續增長至關重要。
當巴拉克·奧巴馬總統在他的競選連任期間推遲決定是否修建基石 XL 輸油管道時，這一切都沒有被曝光。當這個問題再次出現時，他的決定將承擔更多的責任。
萬億噸
在森科礦區上方的觀景臺上，暴露在艾伯塔省北部冬季的嚴寒中，我不禁想到，如果全球變暖一點點可能會很好。該礦位於麥克默裡堡以北約 30 公里的北方森林工業區，麥克默裡堡是一個繁榮的小鎮，那裡的租金與曼哈頓一樣高，卡車司機年收入 10 萬美元。在下方，沿著一條碎石路，我可以看到一隊卡特彼勒 797F，世界上最大的卡車，每輛都載著 400 公噸成團的油砂。（女性司機非常受歡迎，因為她們對裝置更溫柔，但她們很難找到，因為鎮上的男性人數是女性的三倍。）卡車在巨大的電動鏟和約翰遜的分離設施之間來回穿梭，往返需要 40 分鐘。
卡車將礦石傾倒入一臺小型汽車大小的工業研磨機中，該研磨機為超大的傳送帶供料，傳送帶將油砂輸送到約翰遜幫助監督的分離器單元。一塊礦石可以在短短 30 分鐘內從卡車變成釋放的瀝青。這種黑色粘稠但遊離的瀝青從分離器的頂部冒出泡沫，被收集起來，然後透過管道流入一個小型煉油廠，在那裡經過高溫烹製以去除碳併產生類似於原油的碳氫化合物混合物。或者，將瀝青與矮胖的大型儲罐中的較輕碳氫化合物混合；由此產生的混合物稱為稀釋瀝青（稀釋瀝青），其液體足以透過像基石 XL 這樣的長距離管道自行流動，運往美國的煉油廠。
森科的北斯蒂普班克只是世界上第一個油砂礦的一小部分——也只是該公司礦區綜合體之一，這些礦區每天總共生產超過 30 萬桶石油。森科的資產約佔艾伯塔省油砂採礦總產量的 30%，目前每天接近 200 萬桶——相當於超過 80,000 口油井的產量和美國需求的二十分之一。這些礦山及其廣闊的有毒水殘留湖泊和明亮的黃色元素硫塊已經足夠大，可以從太空看到——一片工業區在北方森林中穩步蔓延。
然而，礦山無形的環保影響可能被證明是最具挑戰性的。避免 2 攝氏度的升溫閾值意味著人類面臨著一些科學家所稱的碳預算：累積碳排放量估計上限為 1 萬億公噸。
碳預算是牛津大學物理學家邁爾斯·艾倫和其他六位科學家的智慧結晶。2009 年，該團隊彙集了氣溫上升的觀測結果，並將它們輸入到未來氣候變化的計算機模型中，該模型除其他外，還考慮了二氧化碳在大氣中持續存在數百年並持續捕獲熱量的事實。他們的 1 萬億公噸預算包括人類活動在現在到 2050 年之間可以安全產生的所有碳，如果我們想保持在升溫閾值以下。我們達到這個限制的速度並不重要。重要的是不要超過它。“碳噸位是根本，”現已退休的美國宇航局氣候學家詹姆斯·E·漢森認為，他自 1988 年以來一直在就氣候變化作證，最近因抗議基石 XL 輸油管道而被捕。“燃燒速度快慢並不重要。”
碳的來源也無關緊要。世界只能燃燒一定量的碳基燃料，無論是油砂、煤炭、天然氣、木材還是任何其他溫室氣體來源。“從氣候系統的角度來看，一個二氧化碳分子就是一個二氧化碳分子，無論它來自煤炭還是天然氣都無關緊要，”卡內基科學研究所全球生態學系的氣候建模師肯·卡爾代拉指出，該機構位於斯坦福大學。
到目前為止，燃燒化石燃料、清理森林和其他活動已將近 5700 億公噸的碳排放到大氣中——根據艾倫的資料，僅自 2000 年以來就排放了超過 2500 億公噸的二氧化碳。目前，人類活動每年排放約 350 億公噸的二氧化碳（95 億公噸的碳），這個數字隨著全球經濟的增長而穩步攀升。根據艾倫的計算，按照目前的速度，社會將在 2041 年夏季的某個時候排放出萬億公噸的碳。另一方面，為了保持在預算範圍內，排放量必須從現在開始每年下降 2.5%。
地下寶藏
艾伯塔省的油砂代表著大量的埋藏碳，這是數百萬年前生活在溫暖內陸海中的無數藻類和其他微觀生命的遺骸，它們透過光合作用從大氣中吸收二氧化碳。利用今天的技術，可以從艾伯塔省的油砂中開採出約 1700 億桶石油，如果燃燒，這將向大氣中增加約 250 億公噸的碳。如果工程師能夠找到一種方法將每一滴瀝青都從沙子中分離出來，那麼地下還有額外的 1.63 萬億桶石油——這將增加 2500 億公噸的碳。“如果我們燃燒所有的油砂石油，僅燃燒這些油砂就會導致氣溫上升，這將是我們已經看到的升溫幅度的一半，”明尼蘇達州聖托馬斯大學的機械工程師約翰·P·亞伯拉罕指出，大約是全球變暖 0.4 攝氏度。
地表採礦可以到達深達 80 米的礦藏，但這僅佔油砂的 20%。在許多地方，油砂位於地下數百米處，能源公司開發了一種方法——稱為原地生產——在原位融化瀝青。
2012 年，Cenovus Energy 在艾伯塔省克里斯蒂娜湖的工廠每天融化超過 64,000 桶地下瀝青，該工廠以附近的水域命名。該運營是最新油砂繁榮的前沿營地之一。蒸汽雲從現場的九個工業鍋爐升起，燃燒天然氣將處理過的水加熱到 350 攝氏度的蒸汽。Cenovus 員工在一個比森科更大的控制室裡，將蒸汽注入到地表深處以融化瀝青，然後透過井抽回地表，並透過管道輸送到進一步加工的地方。克里斯蒂娜湖的運營總監格雷格·法格南將該綜合體比作一個巨大的水處理設施，“碰巧也生產石油”。偶爾，井噴會將蒸汽和部分融化的油砂射向天空，就像德文能源公司在 2010 年夏天因壓力過大而導致的一次井噴一樣。
在克里斯蒂娜湖，工程師們注入大約兩桶蒸汽以抽出大約一桶瀝青。所有這些蒸汽——以及用於加熱蒸汽的天然氣——意味著融化瀝青造成的溫室氣體汙染是地表採礦的 2.5 倍，而地表採礦本身是任何一種石油生產中排放量最高的。加拿大石油生產商協會的資料顯示，自 2009 年以來，由於這種融化方法的產量增加，艾伯塔省油砂的溫室氣體排放量增加了 16%。2012 年，艾伯塔省油砂的地下產量首次與地表採礦的產量持平，並且由於克里斯蒂娜湖等專案的努力，地下產量很快將成為主要的生產模式。
然而，原地生產僅適用於埋藏在 200 米以下的瀝青。這留下了一個大約 120 米的間隙，對於地表採礦來說太深，但對於原地採礦來說又太淺。到目前為止，工程師們還沒有找到如何利用這個間隙的方法，這意味著目前燃燒油砂礦藏中包含的所有燃料是不太可能的前景。
然而，燃燒大部分油砂將大大超出地球的碳預算。唯一在預算範圍內做到這一點的方法是停止燃燒煤炭或其他化石燃料——或者找到一種大幅減少油砂溫室氣體排放的方法。這兩種前景似乎都不太可能。“自 1990 年以來，油砂排放量翻了一番，到 2020 年將再次翻一番，”加拿大環保組織 Pembina 研究所的油砂研究主管詹妮弗·格蘭特認為。
基石連線
這個碳預算解釋了為什麼亞伯拉罕、卡爾代拉和漢森與其他 15 位科學家一起簽署了一封給奧巴馬總統的信，敦促他拒絕擬議的 2700 公里長的基石 XL 輸油管道。“修建管道——從而實現更多的油砂生產——既不符合國家利益，也不符合地球利益，”科學家們寫道。
奧巴馬在 2012 年總統大選前推遲批准該管道，並在他的第二次就職演說以及 2013 年的國情諮文中發出了氣候友好的聲音。他對基石 XL 的決定將在國務院釋出關於該管道的最終報告後作出。
在報告初稿中，國務院淡化了該管道對油砂作業可行性和環境的影響。報告稱，基石 XL“不太可能對溫室氣體排放產生重大影響”。但報告的作者似乎認為，如果基石 XL 沒有建成，加拿大將找到其他經濟的方式將石油運輸給消費者。
環境保護署在 4 月份釋出了一份回應，從不同的角度闡述了這個問題。根據環保署執法和合規保證辦公室助理署長辛西婭·賈爾斯的說法，國務院的報告除其他疏忽外，還依賴於錯誤的經濟學。環保署借鑑了過去大型環境評估的經驗，認為基石 XL 的替代方案要麼成本高得多，要麼面臨重大反對。換句話說，不得不在沒有基石 XL 的情況下生存可能會限制油砂的開發。國際能源署 (IEA) 在 5 月份在其自身對油砂的預測中證實了這一分析。
油砂石油已經透過火車向南運輸，但這只是一種權宜之計。按當前價格計算，透過鐵路運輸油砂的成本是透過管道運輸成本的三倍。隨著油砂作業的增加，僅鐵路就可能成為進一步發展的過高成本障礙。
如果基石 XL 失敗，那麼另一條管道呢？加拿大可以選擇向西到達太平洋海岸，以到達前往中國的超級油輪。或者，它可以向東，透過現有管道，到達中西部或大西洋海岸。這些選擇都有問題。太平洋管道——最不可行的選擇——將不得不穿越落基山脈，穿過不列顛哥倫比亞省的原住民和其他土著群體的土地，他們因擔心洩漏和其他影響而反對管道。大西洋管道可以由現在將艾伯塔省連線到北美東海岸的管道拼湊而成。工程師們將不得不逆轉石油的流動，就像埃克森美孚公司對飛馬管道所做的那樣，該管道現在將原油從伊利諾伊州輸送到得克薩斯州。但已經逆轉的老舊管道可能更容易洩漏。例如，飛馬管道在今年 4 月在阿肯色州發生了油砂石油洩漏。改造現有管道可能會引發環保主義者和其他人士的強烈抗議。
根據環保署和國際能源署的報告，鑑於這些障礙，油砂行業需要基石 XL 來進一步擴張。目前，艾伯塔省的油砂每天生產 180 萬桶石油。基石 XL 每天將再運輸 83 萬桶。
考慮到環境方面的反對意見，艾伯塔省和能源公司已嘗試最大限度地減少油砂作業中的溫室氣體汙染。荷蘭皇家殼牌公司正在嘗試一種昂貴的替代方案，以將瀝青分解成石油，該方案涉及新增氫氣，而不是將碳烹製成石油焦，以減少二氧化碳排放。這家國際石油巨頭還開始制定計劃，在其一家小型煉油廠中新增碳捕獲和儲存裝置，該專案被稱為 Quest。Quest 專案於 2015 年完工後，將嘗試每年將 100 萬公噸的二氧化碳（約佔該設施汙染的三分之一）深埋地下。另一個類似的專案計劃捕獲二氧化碳，用於沖洗出更多的常規石油。
艾伯塔省也是世界上為數不多的對碳徵稅的石油生產地區之一。目前上限為每公噸 15 美元，關於可能提高價格的討論仍在繼續。該省已將迄今為止收取的超過 3 億美元投資於技術開發，主要是為了減少油砂的二氧化碳排放。“碳稅在我們因碳足跡而受到攻擊時，至少給我們提供了一些彈藥，”時任艾伯塔省能源部長的羅恩·利珀特在 2011 年告訴我。
減少油砂碳足跡的努力進一步增加了石油開採成本，並且對碳足跡沒有產生重大影響。加拿大石油生產商協會的資料顯示，2011 年每天生產的 180 萬桶油砂石油在 2011 年造成了超過 4700 萬公噸的溫室氣體排放。
國際能源署在 2010 年對保持在 2 攝氏度閾值以下的方法的分析中建議，到 2035 年，艾伯塔省的油砂產量不能超過每天 330 萬桶。然而，艾伯塔省已經批准或正在建設中的礦山可能會在 2030 年將產量提高到每天 500 萬桶。很難想象如何在不超出碳預算的情況下開採油砂。
打破碳預算
單獨挑出油砂是否不公平？畢竟，其他形式的化石燃料為世界的碳預算貢獻了更多，但它們並沒有引起如此多的憤怒。也許它們應該受到指責。2011 年，美國燃煤發電廠排放了近 20 億公噸的溫室氣體——大約是油砂開採、提煉和燃燒產生的溫室氣體排放量的八倍。世界各地的許多煤礦在景觀上造成的傷疤與油砂礦一樣明顯，甚至留下了更大的氣候變化遺產。然而，像蒙大拿州和懷俄明州粉河盆地的煤礦並不是像基石 XL 那樣受到高度關注抗議的目標；抗議者不會將自己綁在鐵軌上以阻止每天從盆地運煤的數公里長的火車。美國地質調查局的資料顯示，僅盆地就蘊藏著 1500 億公噸的煤炭，這些煤炭可以透過現有技術開採出來。燃燒所有這些煤炭將使世界遠遠超出萬億公噸的碳預算。
澳大利亞擴大對亞洲煤炭出口的計劃可能會在煤炭燃燒時每年向大氣中增加 12 億公噸的二氧化碳。這個數量甚至超過了最樂觀的油砂擴張造成的排放量。美國和印度尼西亞等國也在計劃擴大煤炭產量。關閉甚至削減美國煤炭工業的規模將足以彌補因基石 XL 而造成的任何油砂開發，儘管這兩種化石燃料的用途不同——煤炭用於發電，石油用於運輸。
加拿大也提供了一個方便的目標，因為它是一個容易受到環境壓力影響的友好民主國家。墨西哥、奈及利亞或委內瑞拉的“重油”生產商——汙染程度與油砂瀝青相似——儘管二氧化碳汙染率很高，但它們並沒有受到如此多的審查。事實上，從加利福尼亞州的一箇舊油田中淘洗出這種重油是世界上所有石油開採努力中二氧化碳汙染最嚴重的，包括融化的油砂。“如果你認為使用其他石油來源[而不是油砂]會好得多，那麼你就妄想了，”艾伯塔大學油砂創新中心科學主任化學工程師默裡·格雷說。“全球範圍內煤炭使用量的增加讓我更加擔憂。”
這些其他石油來源的增長速度遠不及艾伯塔省的油砂，在過去的十年中，那裡的產量每天增加了 100 多萬桶。為了保持大氣碳預算，世界必須生產不到已知且經濟上可採的石油、天然氣和煤炭儲量的一半。這意味著大部分化石燃料——尤其是最骯髒的石油形式，例如油砂生產的石油——將不得不繼續埋藏。
經濟力量可能會幫助全球環境。在北達科他州巴肯頁岩地區進行石油壓裂已經開始抑制美國對加拿大髒油的需求；作為回應，艾伯塔省油砂的新基礎設施專案，例如價值 120 億美元的航海者小型煉油廠，已被放棄。美國汽車新的強制性燃油效率標準也將減少需求，至少在短期內是這樣。無論如何，油砂將會在那裡等待，一旦更容易開採的石油耗盡，它將永遠是一個誘人的未來開採目標。
如果基石 XL 輸油管道獲得批准，或者建成其他將油砂石油運往中國的途徑，出口可能會繼續增加，從而加速二氧化碳在大氣中無形的積累。全球溫室氣體汙染將繼續增加，而不是像牛津大學物理學家艾倫計算的那樣，從現在開始每年減少 2.5%——這是為了使地球遠離 2 攝氏度閾值所必需的努力。燃燒化石燃料（油砂或其他燃料）產生的每一份碳都很重要。