能源爭霸帶動循環經濟

所有工業化前的農業生產（忽略其特定組織方式或平均生產力）都只能利用太陽能。通過光合作用的轉化，太陽可以為人類提供食物、蓄養動物和產生有機肥，人類也可以再利用回收的有機肥補充土壤養分。但是，這種可再生性并沒有轉化為可靠的糧食供應。不當的耕種方式、低產量、自然災害頻現等因素導致周期性的糧食短缺，人類若要提高糧食產量，就需要投入更多的畜力和自身的力量。

所有傳統農業都是高度勞動密集型的，往往要雇用 80%以上的社會可用勞動力。到了 19 世紀，馬拉機械的出現使這一比例逐漸減少，但直到拖拉機和自推進式農業機械的使用，密集勞動力的比例才急劇下降。美國農業勞動力的比例從 1900 年的 40%左右下降到 1970 年的 5%不到，現在則只有 1.5%，而類似的下降率在所有西方國家都能找到記錄。

各國普遍采用 4 項措施改變傳統農業，它們分別是：借助發動機和馬達，實現土地整理和農作物加工過程的機械化；使用無機肥料，尤其是合成氮化物；采用農用化學品防治害蟲和雜草；開發新型高產農作物。現代農業已經開始依賴大規模的能源補貼，這點不僅體現在為農田、灌溉和作物加工機械提供動力的液體燃料上，還體現在肥料、殺蟲劑和除草劑的合成上。隨著農作物產量的增加（20 世紀許多普通作物的產量增加了3倍）和勞動力需求的減少，這一轉變帶來的生產力增長令人震驚。1900 年，美國農民平均需要勞作 3 分鐘才能生產 1 千克小麥，但到了 2000 年，勞作時間降到了 2 秒鐘，如今最優秀的生產者更是只要 1 秒鐘就能完成這項工作。霍華德·奧德姆（Howard Odum）曾說過，這種轉變的代價在于，我們如今所吃的土豆里都有石油。可以說此言不虛。

農業機械化成為可能是因為人們使用了拖拉機，這種機械早在第一次世界大戰前就被大量引入美國了。汽油拖拉機在 1930 年以前的美國就取代了馱馬。但在歐洲，從畜力向機器的轉變發生在第二次世界大戰后，而且歐洲人主要依靠的是 20 世紀 30 年代引入的柴油發動機。1950 年之后，柴油發動機還促使美國和加拿大轉而使用重型四輪驅動機械（兩國現在最大型機器的功率是 400千瓦，也就是 550 英制馬力），并開始設計重型履帶式拖拉機。相比之下，亞洲的農業機械化依賴于小型兩輪手扶拖拉機（以汽油或柴油作為動力），這種拖拉機適合耕種小型稻田。

柴油發動機也被用于各種收割機械，包括自推進式聯合收割機和棉花采摘機。人們還使用不同尺寸的固定式柴油發動機來發電，無論在遠離集中電力供應的地方，還是在緊急情況下，這種柴油發動機都非常好用。最大的柴油發電機的尺寸就和中型汽輪機一樣大，較小的柴油發動機則用來為制冷或農作物加工提供機械能。至于其他終端市場的規模，農林業對成品油的需求相對較小，全球范圍內只消耗成品油總量的 3%。

燃料油是第一種現成的固體燃料的替代品，而固體燃料燃燒時，需要人們不斷地往火里添加燃料并嚴密看管。后來，數以百萬計的家庭購買了可以自動加油的小型油爐，人們只要旋轉開關或設置好溫度調節器，就可以享受到熱量，且無須嚴密看管油爐。這股潮流始于美國和加拿大，后來傳至日本和歐洲。

油爐的儲油罐很小，這就意味著在寒冷的冬天，送貨卡車必須給它們加注四五次燃油，而高需求可能會迫使燃油價格飆升。世界各國改用天然氣后，使用燃料油供暖的家庭數量大幅減少。

除了提供現代文明最需要的液體燃料外，原油精煉過程也是石油化工原料的重要來源，而這些石油化工原料會被進一步加工成種類繁多的合成材料。2015 年，約 11%的碳氫化合物液體（超過 4 億噸）被用作石油化學原料，其中石腦油約占總量的三分之二，其次是液化石油氣。

地磚、手套、信用卡：你所不知道的塑料

制作塑料的原料主要有兩種，分別是烯烴（主要是乙烯和丙烯）和芳烴(主要是苯、甲苯和二甲苯）。乙烯由乙烷或石腦油蒸汽裂解制成，是最重要的石油化工原料。

歐盟的乙烯年產量約為 2 000 萬噸，美國的乙烯年產量約為 4 000 萬噸。丙烯是第二重要的原料，而石腦油裂解還能產生丁二烯。通過聚合反應，基礎原料可以產生目前普遍存在的熱塑性塑料，這種塑料占所有人造聚合物總量的 70%以上。熱塑性塑料由線性分子或含支鏈分子組成，加熱后會軟化，但冷卻后會重新變硬。

聚乙烯是最重要的熱塑性塑料，其最常見的形態是一種堅韌的薄膜，可被制成垃圾袋、食品雜貨袋和面包袋。除此之外，聚乙烯在日常生活中還有很多用途，可以被制成電線絕緣層、人工髖關節等物品。聚乙烯還可以被制成纖維，用吹塑工藝制成裝牛奶、洗滌劑和機油的硬質容器，或者制成儲氣罐、管道、玩具和大量工業部件。

聚氯乙烯（PVC）的用途甚至比聚乙烯更普遍，從埋在地下的管道到信用卡，從地磚到外科手術手套，聚氯乙烯幾乎無所不在。

聚丙烯存在于織物、室內裝潢和地毯中。丙烯也是生產聚碳酸酯（用于制作光學鏡片、窗戶、硬質透明蓋子，經過金屬化處理后，還可以被制成CD光盤）和聚酯樹脂等塑料產品的原材料。

苯用于合成苯乙烯（苯乙烯用于制作包裝材料中的聚苯乙烯）和其他大量化學反應所需的原料。聚氨酯是甲苯的主要終端產物，而二甲苯用于生產聚酯纖維、溶劑和薄膜。

制造瀝青是精煉石油產品的第二大非燃料用途。19 世紀 70年代，美國開始偶爾使用瀝青鋪設道路和人行道。1896 年，紐約市不再用磚塊、花崗巖和木塊鋪設道路，而是開始使用瀝青。所有這些早期瀝青路面都是用特立尼達或委內瑞拉的天然瀝青制成的。第一次世界大戰后，汽車使用量的激增提高了人們改善路面狀況的需求。隨著煉油工業的發展，人們開始從原油中提煉出熱拌瀝青。第二次世界大戰結束后，美國開始大舉修建州際公路，其他西方國家也紛紛效仿美國。中國和印度也在進行大規模的道路建設，采用混凝土作為鋪路的主要材料。

不過，只要路基完好無損，表層瀝青就可以被剝離和回收。事實上，在發達國家，回收量最大的材料并非鋁罐或報紙，而是瀝青。2015 年，世界各地的煉油廠生產了近 9 000 萬噸瀝青（北美瀝青產量占全球的四分之一），其中 85%用于生產鋪路用的熱溫瀝青混合物。2015 年，美國從磨損道路表面回收了 7 000 萬噸瀝青，其中約有 90%用來重新生產新的熱溫瀝青混合物。瀝青也被用來鋪設屋頂，以及生產工業涂料、黏合劑和電池。

注： 2024 年，中國已確定超越日本而首次成為全球汽車最大出口國，中國已然是世界最大汽車市場。

注： 功率重量比就是動力與車體重量的比值，換個角度也可以將其理解為 1 千克物體由多少千瓦的功率推動。比值越大，車輛的動力性越好。

注： 石腦油又叫化工輕油，是以原油或其他原料加工生產的用于化工原料的輕質油。