产业大变局:石油的终结与生物经济的崛起

专注于尖端科技创新和传统产业升级“最基本的能源、工业血液、隐藏在无数商品背后的化合物、许多国家梦寐以求的战略资源,以及引发许多争端甚至战争的“黑鬼”.无论从国家战略、工业发展的角度,还是从居民生活的角度,石油的重要性都不需要多说。

但是在向前滚动时代的车轮面前,石油的地位正在被削弱,一个世纪以来最大的工业变革正在开始,石油工业的未来需要重新考虑。

最近,美国生物技术投资公司生物经济资本总经理罗布卡尔森(Rob Carlson)写道:我们即将进入一个复杂生物技术完全取代石化产品、以可再生能源为动力且仅含可再生碳的时代。 尽管石油如此重要,但石油工业最终会走到尽头。 在这一趋势的背后,可再生能源和生物技术的崛起是两种最强大的变革力量。

罗布卡尔森(Rob Carlson)认为,石油工业走向终结的原因很简单:支撑20世纪的黑色资源在经济上正被其他技术所取代。 从低价值和高产量的商品(如燃料)到高价值和低产量的化学品,石油工业在两端都面临竞争。 从短期来看,电动汽车和可再生能源将成为传统运输燃料最明显的威胁,并通过提高能源效率和资本效率逐步超过石油。 随后,生物技术将给予最后一击:首先,用能源和碳成本较低的产品取代高价值石化产品;然后为工业提供新的负碳生化材料和生物材料,这些材料根本不容易或不经济地由石化原料制造。 首都实验室编写了本文,调整了结构,增加和删除了一些数据和内容。

1。石油产量和价值的构成

任何关于化石燃料将终结的断言都来自于一种传统的理解,即没有什么比从地下渗出的富含能源的资源更便宜。 然而,这种说法对于现在大多数石油生产和提炼企业来说显然是错误的,尤其是当你考虑到实现石油最终用途所需的各种投入时。

原油确实富含能源,但它也需要大量能源和资本密集型基础设施来处理和分离石油成为有用的成分。 这些成分的经济价值因其用途而异。

正是通过研究这些不同用途的经济性,人们才能看到石油的终结。同时,要分析石油产业的未来,就必须认识到石油产业的两种复杂性。首先,整个行业非常复杂,不同地区和子行业的经济因素各不相同,而这些子行业又依赖于各种各样的技术和流程。此外,在不同国家每生产一桶石油并将其交付市场的成本差异很大,在10美元至70美元之间。当前石油产品的总市场价值约为每年2万亿美元,这一数字还会随原油价格的变化而变化。其次,每一桶石油本身的构成也很复杂。这不仅涉及来自不同油井的石油由不同光谱的分子组成,而且这些分子的最终用途也差异巨大。平均而言,每桶原油(约44加仑)在精炼过程中,有90%以上是作为取暖用油或运输燃料,另外约5%包含沥青和焦炭。后两者都是低价值产品。沥青(又称“焦油”)被覆盖在道路上,焦炭则经常与煤结合并被燃烧。换句话说,一桶石油中,大约有42加仑被用于道路建设或为了获得其中的能量而被燃烧。每桶石油中另外的2%或1-2加仑(取决于它来自哪里)构成了我们今天赖以建立世界的物质(原子)。这包括塑料前体,润滑剂,溶剂,芳香族化合物和其他化学原料。 通过合成化学进一步加工成更复杂的化合物后,这些原材料几乎构成了我们制造和购买的产品的所有组成部分。 这些成分如此重要,以至于目前美国96%的成品都是化学产品。 因此,小桶石油的小体积对全球经济极其重要:约2%的原油体积产生6500多亿美元的年产值,约占一桶原油最终经济价值的25%。 然而,作为燃料和重要化学产品的原材料,新的资源和技术正在取代它们。

2.可再生能源的影响

可再生能源时代已经到来 根据联合国环境规划署发布的最新《2019全球可再生能源投资趋势》报告,2010年至2019年,全球可再生能源总投资达到2.6万亿美元。 同时,2018年可再生能源投资为2729亿美元,是化石燃料发电投资的三倍。

以上数据表明,可再生能源的崛起正在彻底改变传统的能源市场格局。

此外,电动汽车的涌入及其逐渐取代燃油汽车将加速石油工业被淘汰的趋势。 与燃料动力汽车相比,电动汽车的效率更高,零部件更少。 因此,电动汽车的维护和运行成本将大大低于燃油汽车。 例如,与本田雅阁相比,即使是相对昂贵的特斯拉3型车,消费者拥有和运行15年的成本也会更低。 目前,越来越多的传统汽车制造商开始在电动汽车市场上竞争。 例如,大众汽车宣布,在2026年推出上一代燃油汽车后,它将不再生产燃油汽车。戴姆勒将不再开发燃料发动机,将来只会生产电动汽车 同时,戴姆勒还推出了一款电动半挂车卡车,与特斯拉即将推出的货运卡车竞争

我们还可以看到大众刚刚宣布对其电动卡车项目进行巨额投资 同样在最近,电子商务巨头亚马逊宣布将从电动汽车制造商里维埃拉订购10万辆电动卡车,以实现其2030年的无碳目标。

这一趋势正在加剧。 根据彭博社2019年3月的一份报告,到今年年底,“每天将有27万桶柴油被电动公交车取代。” “在中国,柴油的总需求已经在下降,汽油的需求很可能在今年达到峰值。

此外,正如法国巴黎银行(BNP Paribas)的马克刘易斯(Mark Lewis)在最新报告中提到的,在送你去目的地的过程中,可再生电力和电动汽车的结合效率是化石燃料和内燃机的资本效率的6-7倍,也就是说,石油必须降低到每桶10-20美元才能具有竞争力。

3。生物经济学的兴起

然而,不仅石油作为运输燃料的价值将受到威胁,而且“综合石油工业”的所有部门都将面临问题。 毕竟,一桶石油的一部分最终会变成化学产品。 为了从每桶油的2%中获得总价值的25%,您必须提取并处理另外98%的油。 此外,如果由于需求减少,收入的98%挣得的钱更少,另外2%的生产成本就会增加。 你可以通过裂解和合成将低价值的化合物转化为高价值的化合物,但是它也非常昂贵和耗能。 对石油工业来说更糟糕的是天然气可以转化成几种低成本的石化原料,这增加了石油工业在未来十年将面临的不利因素。 尽管如此,仍有大量经济和技术上重要的石油化合物,目前还没有明显的替代品。 因此,我们必须回答的真正问题不是什么可以取代石油。更棘手的问题是:我们从哪里获得所有复杂的化合物,即石化产品和原材料形式的原子,来建设我们复杂的经济?答案是生物学 石油是20世纪技术的基础。 生物学是21世纪的技术。 目前,生物技术在美国已经是一个巨大的产业,2017年年产值约为3880亿美元,占国内生产总值的2%以上。 该行业最大的组成部分是工业生物技术,产值约1470亿美元,包括材料、酶和相关工具的开发。

其中,仅生物化学就在2017年创造了920亿美元,占美国精细化学品收入的1/6至1/4 换句话说,生化产品在某些领域已经超过石化产品。 这种替代现象清楚地表明,全球经济正在从石化行业转向其他行业。

然而,生物技术要在石化收入中占据6500亿美元的更大份额,还有许多工作要做 我们必须创造许多生物,并建立大量的制造能力来培育这些生物。

目前,许多初创公司和 《财富》 50强公司都在追求这一目标。随着代谢工程和生物制造的成熟,越来越多的此类公司将获得成功。以Bioeconomy Capital投资的公司Arzeda、Zymergen和Synthace为例,这些公司可以设计,构建和优化新的代谢途径,以直接生产来自石油的任何分子。Arzeda是一家蛋白质发现和设计公司,正在通过生物制造的方式寻求甲基丙烯酸酯化合物的大规模生产,以显著改善有机玻璃的性能,这种新材料不久将进入挡风玻璃,耐冲击玻璃和飞机机盖等产品。Zymergen利用生物学与机器学习来找到新的化学构建模块,以克服石油化工和传统工艺在创造新材料方面的短板。公司目前正在开发一系列具有合成化学无法实现的特性的膜和涂层,这些膜和涂层将用于生产柔性电子产品和显示器。Synthace也是数字技术介入生物产业的典型代表。该公司正在构建一个计算机辅助生物学软件平台,可以让生物学家对实验室硬件进行精密、灵活和综合的控制,能够使得实验和实验室工作流程实现快速自动化。生物技术的吸引力显而易见:高价值石化产品的价格在每升10美元至1000美元之间。 此外,石油产品的边际生产成本约为200亿美元(即建设一个新炼油厂的成本),但生物生产的边际生产成本看起来像一个啤酒厂,成本根据规模从10万美元到1000万美元不等。 换句话说,生物生产的资本回报率将比石油产品高得多,风险也将低得多。 国际能源署(IEA)最近预测,未来20年,石化行业将在石油行业需求增长中占据最大份额。 然而,国际能源机构和石油行业可能会对未来的实际情况感到惊讶和失望。 因为,如上所述,这个领域将被生物技术产品所取代。

Bioeconomy Capital预测,到2030年,大部分新的化学品供应将由生物技术提供;到2040年,生物化学品将在所有竞争领域超过石化产品。 这种转变的速度可能会更快,这取决于投资于加速生物工程和制造业的资金数量。

政府和私营部门的投资使今天的生物制造能力不仅局限于从一桶石油中提取的每一种分子,而且还利用蛋白质工程和代谢工程的非凡力量来制造各种现有化学工程技术无法制造的新型理想分子。 生物力也可以用来注射具有改进特性的产品。 在未来十年,生化制造的经济影响将大大增加。 简而言之,用生物方法生产的新材料将对广泛的工业和产品产生影响,并远远超出传统生物技术的范围。

4。石油工业的灭绝不会突然到来。

在今天,石油收入对于维持全球许多国家的预算不可或缺。随着石油产业的逐渐消失,继续依赖石油收入的政府将被迫减少支出。这些国家有一个相对较短的时间窗口推动其经济多样化,以摆脱对石油的严重依赖,例如投资于生物技术的发展。但需要明确的是:石油产业的消亡不会突然到来。石油成为全球经济的关键能源和原材料已经一个多世纪,它不会一夜之间消失,转变也不会一帆风顺。例如:低成本石油生产国(如伊朗和沙特阿拉伯)的政府收入将比高成本石油生产国(如巴西和加拿大)的政府收入持续更长时间。但结局即将到来,它将通过许多不同技术和经济趋势的相互作用而实现。生物制造的力量和灵活性创造了石油产业无法比拟的能力。但石油产业的消退,不是因为对能源和相关材料的需求突然消失,或者是可再生能源和生物制造突然满足了这种需求,而将是资金投入的逐步减少。由于面临在技术和经济上领先的替代品的竞争,这最终将引起人们对石油产业收入的担忧。这种担忧将降低投资热情,因为下一桶石油的产出物将开始被电动化和生物学所取代。彭博社和格里高麦克唐纳(Gregor Macdonald)认为,这已经在中国和美国的加州发生。 因此,石油行业面临危险的第一个迹象是,预期的增长不会实现。 缺乏增长将导致需求疲软,并进一步导致石油公司股价下跌。 最终,石油行业将会失败,因为它将不再为投资者赚钱。 这一趋势的最初迹象已经很明显。 在《洛杉矶时报》年的一篇文章中,加州大学首席投资官兼财务主管贾格迪普辛格巴赫尔和董事会投资委员会主席理查德谢尔曼写道:“加州大学的投资正在远离化石燃料 “这个决定不是基于任何关于拯救地球或减少碳排放的言论 简而言之,放弃这些资产的原因是化石燃料不再是一项良好的长期投资,而其他选择将提供更好的回报:“我们认为,坚持使用化石燃料资产是一种金融风险,新能源的投资机会比旧化石燃料更具吸引力。” “关于这一变化的另一个值得注意的案例是世界上最大、利润最高的石油公司Saudi Aramco的首次公开募股。 该公司强调需要将沙特阿拉伯的经济从石油转向多元化和有前途的行业,包括生物技术,以降低风险。 这迫切需要数百亿美元来资助大型项目和发展新产业。 综上所述,罗布卡尔森(Rob Carlson)的文章非常详细地分析了石油行业在新技术和新产业冲击下的未来趋势,也揭示了可再生能源和生物技术在未来的繁荣前景。 目前,虽然许多人认为人工智能技术将颠覆所有传统产业,但从另一个角度来看,作为推动全球经济发展的基础产业,石油产业的衰落和新兴产业的兴起是100年来最大的产业变革。 (参考:生物经济资本,环境署,阿尔泽达,齐梅根,辛塔奇)

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