我n 2010年中期，它变得常见的是，天然气将是零碳的桥梁燃料，其中太阳能和其他可再生技术提供了我们所有的能量，没有任何二氧化碳排放来恶化气候变化。但如果天然气真的是一座桥梁，那么它不是长期计划的一部分。如果我们实际建立桥梁，我们可能会留下来。
美国的天然气消费量在过去的15年里升起了三分之一。天然气占总能源总量的32％，现在是全国范围内最大的电力来源，主要是燃煤发电厂。天然气主要甲烷 - 烧伤比煤炭更清洁，它为可变风和太阳能电场提供了准备备份。这听起来很有希望，除了燃烧天然气仍然会产生co2。井和管道中的甲烷会泄漏到大气中，加剧全球变暖。而一旦最后一家燃煤电厂关闭，天然气电厂就会成为最脏的电力来源。
减少公司2排放，社会必须尽快脱碳其能源系统。建造更多的风能和太阳能发电厂相对来说成本低、速度快，而且还加速了燃煤电厂的关闭。但是利用最好的位置——狂风肆虐的平原和阳光炙烤的沙漠——需要一个巨大的输电网络来将电子输送到主要城市和制造业中心。这些电线和电线杆带来了来自风暴、洪水和火灾的风险——由于气候变化，这些风险都在上升——而且一个又一个乡镇经常反对扩张计划:“不要在我的后院。”
天然气基础设施几乎都在地下，不太容易中断。美国有大约300万英里的天然气管道在48个州相邻的几乎每个主要城市的地下运行。加上所有的压缩机、储罐和储存库，基础设施价值数万亿美元。发电厂本身又增加了数千亿美元。近7000万户使用天然气的家庭拥有炉子、热水器和炉灶，至少价值1000亿美元。把整个世界的投资总额乘以5。与其他能源相比，天然气与其他社会部门——交通、建筑(用于取暖和烹饪)和工业(用于取暖和作为化学原料)——的联系更加紧密，使得它更难被替代。
在自然寿命结束之前交换基础设施也将为当前所有者提供经济损失，他们将推迟。替代技术可能会花费纳税人，速度Payers和房主，他们也会推回来。更多的电力不容易解决在卡车，船舶和平面燃烧的液体燃料或工业铸造厂，酿酒厂和炼油厂的浓度，制成金属，水泥，玻璃，喷射燃料和化学品。液体燃料的能量密度难以匹配。
如果我们可以清理自然气体系统的排放，它可能是碳 - 中性的未来而不是桥梁的一部分。该技术存在以提取碳或改变气体，使得碳发出和碳平衡到零或接近零。
脱碳全面规划的第一步是脱碳，全国能源基础设施将提高能源效率和减少消费的保护。第二款将用可再生来源为尽可能多的汽车，空间加热器，热水器和炉灶电流。同时，收紧泄漏的气体基础设施。并用低碳替代品如沼气，氢气和合成甲烷替换为尽可能多的天然气，或者在天然气管道末端使用称为热解的过程以获得碳。
清洁能源的支持者有理由担心，对天然气基础设施的任何投资都会产生一种锁定效应。每个新的发电厂、管道或天然气存储单元的预期寿命为25至80年，因此每个元素要么成为更多排放的陷阱，要么成为搁浅资产。但我们可以用替代天然气的替代能源来解决锁定问题:低碳气体可以通过现有的管道、储罐和发电厂流动，利用这些数万亿美元的资产。
零碳气
用于天然气最准备的替代品是由生物来源产生的生物甲烷 - 甲烷气体。大型鼓内的微生物称为厌氧消化器咀嚼有机物质，如垃圾填埋场中的作物废物，粪肥，污水和食物废物等垃圾，生产甲烷。生物铸造者已经成为成熟的技术，将垃圾填埋场和废物泻湖与集中的动物饲养行动相邻的废物泻湖从环境负债转变为有价值的商品，为市政和农民产生收入。
Biomethane正在奥斯汀，Tex工作。运营城市垃圾填埋场中的一个废物管理，将生物甲烷从其现场的128孔收集，并烧伤它以产生足够的电力4,000至6,000人。其中一个城市的废水治疗厂有八个生物沸虫，每个生物消化剂有两百万加仑的容量;微生物将污水转化为沼气，燃料现场发电机。该过程创造了一个名为Dillo Dirt的坚实副产品，感觉和闻起来像一个笨重的堆肥。一个城市承包商在区域商店的袋子销售它来丰富土壤。
大约四分之一的美国垃圾填埋场现在收获了它们的天然气或使用生物铸造者处理他们的废物进入沼气。然而，唯一的抵消不到全国的全国性天然气的总使用量。沼气可作为天然气的直接替代，但在全球相对体积，是低的。如果农场，垃圾填埋场或污水厂不容易使用气体施加电或不在气体栅格旁边，则生物甲烷可能需要液化并转换到另一个位置，降低碳回报。仍然，生物甲烷是一种商业上准备好的技术，可以开始脱碳的气体系统的一部分。
氢代替甲烷
天然气可以完全取代，用氢气再替换。涡轮机可以燃烧氢气以产生电网的电力，内燃机可以在重型车辆中燃烧它。燃料电池中的氢气可以为汽车，房屋或办公室产生电力。氢是许多基本化学品的准备建筑物。燃烧它，或在燃料电池中反应它，不会产生CO2。泄漏的氢具有温暖的效果，即甲烷的一小部分。
天然氢从盆地中的盆地渗出地面，在地球大块的古代岩石中，形成了大陆的中心地区。科学家们偶然发现了这些渗漏了一个多世纪。然而，石油和天然气公司认为当它们在地下水库找到它时，氢气都认为是滋扰，因为它可以着火并且可以降低金属管道。但是，今天的公司和大学研究人员正在钻研井钻井，并发射多年计划以寻找氢气地下。预期感觉类似于在浮动页岩的早期期间出现的意志：如果工程师可以弄清楚如何廉价和安全地利用它，那么巨大的资源就在那里。
我们还可以制造氢气。现在，大多数为工业的氢气从蒸汽重新形成甲烷加热和热水生产，以产生氢气和有限公司2。电解——利用电将水分解成氢和氧——也可以产生氢气。然而，这两个过程都需要大量的能量。
移动和储存气态氢也是一个挑战。由于氢的密度较低，与甲烷等密度较大的气体或石油等液体相比，它在管道中移动需要消耗大量的能量。在行驶了几百公里后，低效率使得氢的运输成本高于其所携带能量的价值。氢会使钢管道变脆，除非通过改变操作条件或加入昂贵的合金来缓解这种情况。
一种整合氢气的方法是在现有的天然气管道中将其与甲烷混合。这种混合方法用氢气取代一部分天然气，使部分系统脱碳。英国和法国的实验表明，80%的甲烷和20%的氢气的混合物可以在天然气管道中有效地移动。作为2018年年中至2020年3月的一项研究的一部分，法国敦克尔克使用80-20混合燃料为100户家庭和一个医院锅炉提供燃料，管道沿线或建筑内没有任何新设备。
由于与纯氢一样，混合气体在不同的温度和速度下燃烧，因此可能需要改变或替换炉内的装置，如燃烧器尖端。另一个需要考虑的因素是，由于氢气的能量密度较低，每立方英尺20%的混合气体比天然气提供的能量少14%。
一种解决成本和安全问题的方法是将氢气作为我们知道如何处理的另一种化学形式的一部分，比如氨，它有一个氮原子和三个氢原子。包含氢原子的分子被称为载氢分子。在发现或生产氢气的地方，氢气被转换到载体中，然后被投入现有的管道中，要么以这种形式使用，要么在目的地再次转化为氢气。
氨基，甲酸和甲醇如近乎环境条件的常见载体，使其更容易超出气态氢。虽然氨是腐蚀性的，但它已经在全球范围内移动，作为肥料成分，可以在不产生任何CO的情况下燃烧2。甲烷可能是最有效的选择，因为它每个碳原子对应四个氢原子，并且已经与现有的管道、压缩机、坦克、涡轮机和电器兼容。
示范项目数量迅速增长。芬兰工业建造商Wärtsilä正在为2023年建造一艘名为维京能源(Viking Energy)的新船，它将以氨和燃料电池为动力，避免温室气体排放和其他污染物困扰海事部门。法国航空公司和巴黎戴高乐机场都对氢作为航空脱碳的方法非常感兴趣。然而，氢载体的研究仍处于早期阶段，所以还很难说它们能取得多大的成功。
燃烧氢气的发电厂也在筹划之中。在犹他州的德尔塔，山间电厂——美国最大的燃煤电厂之一——将电力输送到数百英里外的洛杉矶。为了满足该市对可再生能源和低碳能源的长期需求，2025年工厂所有者将用燃烧氢的涡轮机取代燃煤锅炉。他们将从天然气中混合30%的氢气开始，稍后将转变为100%的氢气。氢气将在那里通过电解法产生，由风能和太阳能提供动力，并储存在100多个现有的地下盐穴中，每个盐穴都有帝国大厦那么大。
管道
我们可以在天然气进入管道之前将其脱碳，而不是在管道末端去除碳，也就是消费者消费天然气的地方。例如，甲烷可以在使用者所在的位置分解为氢和固体碳，后者看起来像一种细小的黑色尘埃。这个被称为甲烷热解的过程是有效的，并且可以消除CO2排放。甲烷热解产生的每千克氢气会产生3千克固体碳，而不是9千克CO2甲烷燃烧后会释放出来的气体。
堆积在火炉或火炉的收集器内的碳尘每个月左右就会被运走。我们已经付钱给垃圾搬运工和城市污水处理厂来清理我们的固体和液体废物;我们也应该付钱清理我们使用天然气产生的废物。然而，碳堆实际上是有价值的，因为它们可以作为制造石墨、橡胶、涂料、电池和化学品的基本原料出售，也可以作为农业土壤改良剂。
尽管工程师们已经研究甲烷热解数十年了，但他们只在小型示范项目中使用过。为了分离碳，必须更换管道末端的一些设备，但不需要建造昂贵的氢气管道，这大大简化了问题。常规天然气热解可以使整个系统接近零碳。从生物消化器或CO中添加甲烷2在使用可再生电力的大气中可以使系统碳阴性。
想象任何这些脱碳的未来，都可能让人联想到新的大型工业综合体，或者为消费者带来数以百万计的小型设备变革。但是其他的减少排放的建议也是如此。要给每一个加热器、炉子和车辆通电，就需要广泛的技术替代。计划直接拉CO2从空气中提取气体需要数以百万计的大型机器来捕获和隔离气体——这些庞大的企业也需要大量的新土地和新电力。
脱碳气体将让我们利用万亿美元的现有管道，设备和电器，节省巨额金额和多年创造零碳能源系统。当然，我们必须修复泄漏的基础设施。通过在井网站上用电气设备取代气动设备，可以通过在无人机和机器人上改善管道和罐式检查的自动化，以及写作不再变得泄漏的规定，以及故意排气或燃烧的规定，改善管道和坦克检查的自动化。不需要的气体。这项工作将为石油和天然气行业的工人创造就业机会，并将清理能源基础设施，这反过来可以减少能源设施附近的社区污染。
气候变化中的Reinde需要许多解决方案。宣布谁不能成为自然天然气公司等人的一部分，只会提高进步的抵制。因为脱碳气体可以补充可再生电力，因为它可能是难以通电的社会部分更快，更便宜，更有效的路径，我们不应丢弃气体作为一种选择。我们有一个巨大的天然气基础设施，我们必须弄清楚与它有关。抄写将是缓慢，昂贵且令人难以置信的困难，但我们可以让它努力帮助创造一个低碳的未来。
