產(chǎn)業(yè)大變局：石油的終結(jié)與生物經(jīng)濟(jì)的崛起

聚焦前沿科技創(chuàng)新與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級

黃道洲

最基礎(chǔ)的能源、工業(yè)的血液、隱藏在無數(shù)商品背后的化合物、眾多國家夢寐以求的戰(zhàn)略資源、引發(fā)諸多爭端甚至戰(zhàn)事的“黑色幽靈”……無論是從國家戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還是從居民生活來看，石油的重要性無需多言。

但在滾滾向前的時代車輪面前，石油的地位正在被削弱，百年來最大的產(chǎn)業(yè)變局正在開啟，對于石油產(chǎn)業(yè)的未來更需要重新思考。

近期，美國生物技術(shù)投資公司Bioeconomy Capital的總經(jīng)理Rob Carlson撰文表示：我們即將進(jìn)入一個復(fù)雜的生物技術(shù)完全取代石油化工產(chǎn)品，以可再生能源為動力，只含可再生碳的時代。即使石油如此重要，但石油產(chǎn)業(yè)終將走向盡頭。在這一趨勢的背后，可再生能源與生物技術(shù)的崛起正是兩股最強(qiáng)大的變革力量。

Rob Carlson認(rèn)為，石油產(chǎn)業(yè)之所以將走向盡頭，原因很簡單：為20世紀(jì)提供動力的黑色資源正在經(jīng)濟(jì)上輸給其他技術(shù)。從低價值、高產(chǎn)量商品（如燃料）到高價值、低產(chǎn)量化學(xué)品，石油產(chǎn)業(yè)在兩端都面臨著競爭。

在短期內(nèi)，電動汽車和可再生能源將成為傳統(tǒng)運(yùn)輸燃料最明顯的威脅，并通過能源效率和資本效率的提升在使用方面逐漸超過石油。隨后，生物技術(shù)將給予最后一擊：首先是用具有較低能源和碳成本的產(chǎn)品替代高價值的石化產(chǎn)品；然后為產(chǎn)業(yè)提供新的負(fù)碳生物化學(xué)材料和生物材料，這些材料根本無法輕易地或經(jīng)濟(jì)地從石油化工原料中制造出來。

資本實(shí)驗(yàn)室對該文進(jìn)行編譯，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，對部分?jǐn)?shù)據(jù)和內(nèi)容做了增加和刪減。

1．石油的產(chǎn)出與價值構(gòu)成

任何否定化石燃料將要終結(jié)的斷言都來自一個傳統(tǒng)認(rèn)識：沒有什么比從地下滲出的富含能源的資源更為便宜的了。但是，這種說法現(xiàn)在對大多數(shù)石油生產(chǎn)和精煉業(yè)務(wù)來說，顯然是錯誤的，特別是當(dāng)你把實(shí)現(xiàn)石油最終用途所需的各種投入考慮在內(nèi)時。

原油確實(shí)富含能源，但也確實(shí)需要消耗大量的能源和資本密集型基礎(chǔ)設(shè)施，才能將石油加工和分離成有用的成分。這些成分的經(jīng)濟(jì)價值因其用途而異。

正是通過研究這些不同用途的經(jīng)濟(jì)性，人們才能看到石油的終結(jié)。同時，要分析石油產(chǎn)業(yè)的未來，就必須認(rèn)識到石油產(chǎn)業(yè)的兩種復(fù)雜性。

首先，整個行業(yè)非常復(fù)雜，不同地區(qū)和子行業(yè)的經(jīng)濟(jì)因素各不相同，而這些子行業(yè)又依賴于各種各樣的技術(shù)和流程。此外，在不同國家每生產(chǎn)一桶石油并將其交付市場的成本差異很大，在10美元至70美元之間。當(dāng)前石油產(chǎn)品的總市場價值約為每年2萬億美元，這一數(shù)字還會隨原油價格的變化而變化。

其次，每一桶石油本身的構(gòu)成也很復(fù)雜。這不僅涉及來自不同油井的石油由不同光譜的分子組成，而且這些分子的最終用途也差異巨大。平均而言，每桶原油（約44加侖）在精煉過程中，有90％以上是作為取暖用油或運(yùn)輸燃料，另外約5％包含瀝青和焦炭。后兩者都是低價值產(chǎn)品。瀝青（又稱“焦油”）被覆蓋在道路上，焦炭則經(jīng)常與煤結(jié)合并被燃燒。換句話說，一桶石油中，大約有42加侖被用于道路建設(shè)或?yàn)榱双@得其中的能量而被燃燒。

每桶石油中另外的2％或1－2加侖（取決于它來自哪里）構(gòu)成了我們今天賴以建立世界的物質(zhì)（原子）。這包括塑料前體，潤滑劑，溶劑，芳香族化合物和其他化學(xué)原料。通過合成化學(xué)進(jìn)一步加工成更復(fù)雜的化合物后，這些原料幾乎構(gòu)成了我們制造和購買的所有產(chǎn)品的成分。

這些成分如此重要，以至于在目前，化工產(chǎn)品是美國96％制成品的組成部分。因此，一小桶石油的少量體積對全球經(jīng)濟(jì)極為重要：每桶原油約2％的體積每年產(chǎn)生了超過6500億美元的產(chǎn)值，約占每桶原油最終經(jīng)濟(jì)價值的25％。

但是，無論是作為燃料的用途，還是作為重要化工產(chǎn)品原料的用途，兩者都在被新的資源和技術(shù)所替代。

2．可再生能源的沖擊

可再生能源的時代已經(jīng)到來。

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署最新發(fā)布的《2019全球可再生能源投資趨勢》報告，2010－2019年間，全球可再生能源投資總額達(dá)到2．6萬億美元。與此同時，2018年的可再生能源投資為2729億美元，達(dá)到化石燃料發(fā)電投資的三倍。

上述數(shù)據(jù)表明，可再生能源的崛起正在完全改變傳統(tǒng)的能源市場格局。

此外，電動汽車的大量涌入，及其對燃油車的逐步替代也將加速石油產(chǎn)業(yè)被淘汰的趨勢。與燃油車相比，電動汽車的效率要高得多，零件要少得多。因此，電動汽車的維護(hù)和運(yùn)行成本會明顯低于燃油車輛。例如，與本田雅閣相比，即使是相對昂貴的特斯拉Model 3，消費(fèi)者擁有和運(yùn)行該車型15年的總成本也會更便宜。

目前，更多的傳統(tǒng)汽車廠商已經(jīng)開始加入電動汽車市場的競爭。例如：大眾汽車宣布2026年推出最后一代燃油車型后不再制造燃油車；戴姆勒將不再研發(fā)燃油發(fā)動機(jī)，未來只生產(chǎn)電動汽車。與此同時，戴姆勒還推出了一款電動半掛卡車，以與特斯拉即將推出的貨運(yùn)卡車競爭。

我們還可以看到，大眾汽車剛剛宣布了對其電動卡車項(xiàng)目的巨額投資。同樣在最近，電商巨頭亞馬遜宣布向電動汽車制造商Rivian訂購10萬輛電動貨車，以實(shí)現(xiàn)2030年的零碳排放目標(biāo)。

趨勢正在加劇。據(jù)彭博社（Bloomberg）在2019年3月的報道，到今年年底，“每天將有270，000桶柴油需求被電動客車所取代?！痹谥袊裼涂傂枨笠呀?jīng)在下降，而汽油需求在今年也可能會達(dá)到頂峰。

此外，如法國巴黎銀行（BNP Paribas）馬克·劉易斯（Mark Lewis）的最新報告所述，在將你送到目的地的過程中，可再生電力和電動汽車的組合比化石燃料和內(nèi)燃機(jī)的資本效率已經(jīng)高出6至7倍，即石油必須降到10－20美元／桶才能具有競爭力。

3．生物經(jīng)濟(jì)的崛起

但是，豈止是石油作為運(yùn)輸燃料的價值會受到威脅，“綜合石油產(chǎn)業(yè)”的各個部門都將面臨問題。畢竟，每桶石油中的一部分最終會變成化工產(chǎn)品。

為了從每桶石油的2％中獲得25％的總價值，你必須提取并處理另外的98％的石油。而且，如果由于需求減少而使得從98％的收入中賺取的錢更少，那么另外2％的生產(chǎn)成本就會增加。

你可以通過裂化和合成等技術(shù)手段使低價值化合物變成高價值化合物，但這樣做也非常昂貴且耗費(fèi)能源。對于石油產(chǎn)業(yè)而言，更糟糕的是，天然氣可以轉(zhuǎn)化為幾種低成本的石化原料，這增加了石油產(chǎn)業(yè)在未來十年中將面臨的不利因素。

盡管如此，仍有大量經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上重要的石油化合物目前尚無明顯替代品。因此，我們必須回答的真正問題不是什么能取代石油，更加棘手的問題是：我們從哪里獲得所有復(fù)雜的化合物，即以石油化工和原料形式存在的原子，來建設(shè)我們復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)？

答案是生物學(xué)。

石油是建立20世紀(jì)的技術(shù)的基礎(chǔ)。生物學(xué)則是21世紀(jì)的技術(shù)。

目前，生物技術(shù)在美國已經(jīng)是一個巨大的產(chǎn)業(yè)，2017年產(chǎn)值約為3880億美元，貢獻(xiàn)了超過2％的GDP。該行業(yè)最大的組成部分是工業(yè)生物技術(shù)，產(chǎn)值約為1470億美元，包括材料、酶和相關(guān)工具的開發(fā)。

其中，僅生物化學(xué)領(lǐng)域在2017年就創(chuàng)造了920億美元的收入，并占到美國精細(xì)化學(xué)品收入的1／6到1／4。換言之，生物化學(xué)產(chǎn)品在某些類別上已經(jīng)超過了石化產(chǎn)品。這種替代現(xiàn)象清楚地表明，全球經(jīng)濟(jì)正從石油化工轉(zhuǎn)向其它行業(yè)。

但是，在生物技術(shù)能夠在6500億美元的石化產(chǎn)品收入中占據(jù)更多份額之前，還有大量工作要做。我們必須創(chuàng)建許多生物，并建立大量的制造能力來培養(yǎng)這些生物。

目前，許多初創(chuàng)公司和《財富》50強(qiáng)公司都在追求這一目標(biāo)。隨著代謝工程和生物制造的成熟，越來越多的此類公司將獲得成功。

以Bioeconomy Capital投資的公司Arzeda、Zymergen和Synthace為例，這些公司可以設(shè)計，構(gòu)建和優(yōu)化新的代謝途徑，以直接生產(chǎn)來自石油的任何分子。

Arzeda是一家蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)和設(shè)計公司，正在通過生物制造的方式尋求甲基丙烯酸酯化合物的大規(guī)模生產(chǎn)，以顯著改善有機(jī)玻璃的性能，這種新材料不久將進(jìn)入擋風(fēng)玻璃，耐沖擊玻璃和飛機(jī)機(jī)蓋等產(chǎn)品。

Zymergen利用生物學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)來找到新的化學(xué)構(gòu)建模塊，以克服石油化工和傳統(tǒng)工藝在創(chuàng)造新材料方面的短板。公司目前正在開發(fā)一系列具有合成化學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的特性的膜和涂層，這些膜和涂層將用于生產(chǎn)柔性電子產(chǎn)品和顯示器。

Synthace也是數(shù)字技術(shù)介入生物產(chǎn)業(yè)的典型代表。該公司正在構(gòu)建一個計算機(jī)輔助生物學(xué)軟件平臺，可以讓生物學(xué)家對實(shí)驗(yàn)室硬件進(jìn)行精密、靈活和綜合的控制，能夠使得實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室工作流程實(shí)現(xiàn)快速自動化。

生物技術(shù)的吸引力顯而易見：高價值石化產(chǎn)品的價格在每升10美元至1000美元之間。此外，石油產(chǎn)品的邊際生產(chǎn)成本約為200億美元（即新建煉油廠的成本），但生物生產(chǎn)的邊際生產(chǎn)成本看起來像是啤酒廠，其成本在10萬美元至1000萬美元之間，這具體取決于規(guī)模。也就是說，生物生產(chǎn)的資本回報率將比石油產(chǎn)品高得多，而風(fēng)險要低得多。

國際能源署（IEA）最近預(yù)測，在未來二十年中，石油化工將在石油產(chǎn)業(yè)需求增長中占最大份額。但是，IEA和石油產(chǎn)業(yè)可能會對未來的實(shí)際情況感到驚訝和失望。因?yàn)?，如上所述，該領(lǐng)域?qū)⒈簧锛夹g(shù)產(chǎn)品所取代。

Bioeconomy Capital預(yù)測，到2030年，大部分新的化學(xué)品供應(yīng)將由生物技術(shù)提供；到2040年，生物化學(xué)品將在各個競爭領(lǐng)域超越石化產(chǎn)品。這種轉(zhuǎn)變的速度可能更快，這取決于為加速生物工程和制造而投入的資金量。

政府和私營部門的投資已使當(dāng)今的生物制造能力不僅限于我們從一桶石油中衍生出的每一個分子，而且還可以利用蛋白質(zhì)工程和代謝工程的非凡力量，來制造現(xiàn)有化學(xué)工程技術(shù)無法制造的各種新穎且理想的分子。生物學(xué)的力量還可以被用來注入具有改進(jìn)特性的產(chǎn)品。

在未來十年，生物化學(xué)制造帶來的經(jīng)濟(jì)影響還會大大增加。

總之，使用生物學(xué)方法生產(chǎn)的新材料將對廣泛的行業(yè)和產(chǎn)品帶來影響，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)上的生物技術(shù)的范疇。

4．石油產(chǎn)業(yè)的消亡不會突然到來

在今天，石油收入對于維持全球許多國家的預(yù)算不可或缺。隨著石油產(chǎn)業(yè)的逐漸消失，繼續(xù)依賴石油收入的政府將被迫減少支出。這些國家有一個相對較短的時間窗口推動其經(jīng)濟(jì)多樣化，以擺脫對石油的嚴(yán)重依賴，例如投資于生物技術(shù)的發(fā)展。

但需要明確的是：石油產(chǎn)業(yè)的消亡不會突然到來。石油成為全球經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵能源和原材料已經(jīng)一個多世紀(jì)，它不會一夜之間消失，轉(zhuǎn)變也不會一帆風(fēng)順。例如：低成本石油生產(chǎn)國（如伊朗和沙特阿拉伯）的政府收入將比高成本石油生產(chǎn)國（如巴西和加拿大）的政府收入持續(xù)更長時間。

但結(jié)局即將到來，它將通過許多不同技術(shù)和經(jīng)濟(jì)趨勢的相互作用而實(shí)現(xiàn)。

生物制造的力量和靈活性創(chuàng)造了石油產(chǎn)業(yè)無法比擬的能力。但石油產(chǎn)業(yè)的消退，不是因?yàn)閷δ茉春拖嚓P(guān)材料的需求突然消失，或者是可再生能源和生物制造突然滿足了這種需求，而將是資金投入的逐步減少。

由于面臨在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上領(lǐng)先的替代品的競爭，這最終將引起人們對石油產(chǎn)業(yè)收入的擔(dān)憂。這種擔(dān)憂將降低投資熱情，因?yàn)橄乱煌笆偷漠a(chǎn)出物將開始被電動化和生物學(xué)所取代。彭博社和格里高·麥克唐納（Gregor Macdonald）認(rèn)為，這已經(jīng)在中國和美國的加州發(fā)生。

因此，對于石油產(chǎn)業(yè)來說，危險的第一個跡象是預(yù)期的增長不會實(shí)現(xiàn)。沒有增長就會導(dǎo)致需求低迷，并進(jìn)一步導(dǎo)致石油公司的股票價格下跌。最終，石油產(chǎn)業(yè)將失敗，因?yàn)樗辉贋橥顿Y者賺錢。

這種趨勢的初步跡象已經(jīng)很明顯。在《洛杉磯時報》的一篇文章中，加州大學(xué)首席投資官兼財務(wù)長Jagdeep Singh Bachher和校董會投資委員會主席Richard Sherman寫道：“加州大學(xué)的投資正在擺脫化石燃料。”

這一決定的依據(jù)并不是有關(guān)拯救地球或減少碳排放的任何說辭。簡而言之，放棄這些資產(chǎn)的原因是化石燃料不再是一項(xiàng)好的長期投資，而其他選擇將提供更好的回報：“我們認(rèn)為，堅(jiān)持使用化石燃料資產(chǎn)是一種財務(wù)風(fēng)險（并且）與舊的化石燃料相比，新能源的投資機(jī)會更具吸引力?！?/p>

關(guān)于這種變革，另一個值得關(guān)注的案例是全球最大，也是最賺錢石油公司沙特阿美的IPO。該公司強(qiáng)調(diào)：需要使沙特的經(jīng)濟(jì)從石油轉(zhuǎn)向多樣化的，有著光明前景的行業(yè)，包括生物技術(shù)，以減輕風(fēng)險。這就迫切需要數(shù)百億美元的資金來資助大型項(xiàng)目和發(fā)展新產(chǎn)業(yè)。

綜上所述，Rob Carlson的文章非常詳細(xì)地分析了石油產(chǎn)業(yè)在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)沖擊之下的未來走向，也揭示了可再生能源和生物技術(shù)在未來的蓬勃前景。

在目前，雖然很多人認(rèn)為人工智能技術(shù)將顛覆所有的傳統(tǒng)行業(yè)，但從另一個角度來看，作為一個推動全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，石油產(chǎn)業(yè)的消退和新產(chǎn)業(yè)的崛起才堪稱100年來最大的產(chǎn)業(yè)變局。

（參考信息：Bioeconomy Capital，UNEP，Arzeda，Zymergen，Synthace）