隨著全球人口不斷增長，水、土地和礦產等自然資源的稀缺性日益突出。在能源生產和消費領域，能否以更加高效的方式利用這些自然資源，對于能源行業的可持續發展而言至關重要。

根據BP公司資助的、由世界15所頂尖大學參與的“能源可持續性挑戰”研究成果顯示，全球層面的實物稀缺性很少成為限制性因素，但自然資源局限性的地區差異非常大。這正有力地影響著能源生產和利用的模式。

舉例來說，中國的人均水資源僅為世界平均水平的1/4，并且分布極不均勻。中國政府向來重視水資源問題，嚴格設置了2030年工業用水目標。但如果在“一切照舊”的技術情景下，保守估計，這個目標也將在2020年前就被突破。因此，水電和煤化工等水資源密集型行業必須未雨綢繆，提前做出改變。

可喜的是，研究發現，更好的技術選擇能夠改變現狀。以發電過程中的冷卻裝置用水量為例，目前發電過程中的冷卻用水量占全球淡水取水總量的10%左右。在“一切照舊”的技術情景下，即使不考慮加裝碳捕獲和封存系統的潛在影響，到2030年，這部分用水量也將增長近50%。但如果所有新建電廠都采取用循環冷卻系統取代直流冷卻系統等措施，即使加裝碳捕獲和封存系統，也能減少用水量達30%。

僅就水資源的高效利用來說，技術改進的方向可以概括為“4個R”。第一個是“替代”（Replacement），即用咸水、半咸水或者是廢水來替代淡水資源；第二個是“再利用”（Reuse），即同樣的水在多個流程中實現多次利用；第三個是“循環”（Recycling），即將已經污染的廢水重新治理再利用；最后則是“地區責任”（Regional responsibility），即以全局視野科學規劃產業布局等，挖掘產業間高效利用水資源的潛力。

傳統的油氣開采需要使用大量的水資源，但不一定必須使用淡水。中東地區和海上油田通過使用海水和半咸水，每桶石油的淡水消費強度已經達到接近于零的水平。水資源也是頁巖氣可持續開發的關鍵因素。目前美國正嘗試用海水、廢水等來替代淡水，從而解決大規模水力壓裂耗水量大的問題。中國的頁巖氣開發剛剛起步，最好從一開始就做好技術創新工作，通過利用非淡水資源、廢水循環再利用等途徑進行水力壓裂。

那么，技術改進會不會增加能源行業的生產成本？很多人會疑慮：非常規油氣資源開發本已面臨嚴峻的效益問題，提高自然資源使用效率的技術和裝備投入會不會雪上加霜？其實，短期內這些技術改進可能會增加一部分成本，但從長遠來看，這不僅能帶來環境效益和社會效益，而且還能創造更多的經濟效益。

BP公司位于澳大利亞西部的奎納納（Kwinana）煉廠的實踐就是一個成功的范例。十多年前，澳大利亞發生了一次嚴重的干旱，促使奎納納煉廠改進工藝和設備，并且建造了一座工廠，專門收集居民使用過的廢水，處理后再利用。十多年間，在當地淡水價格上漲2倍的同時，奎納納煉廠成功將淡水使用量減少50%，并且通過將處理后的凈水賣給其他工廠實現了創收。

總而言之，通過技術創新更加高效地使用自然資源，對能源行業的健康可持續發展意義深遠。BP公司正聯合麻省理工學院、清華大學、劍橋大學、哈佛大學、普林斯頓大學、牛津大學、耶魯大學等15所世界頂尖大學，繼續深入開展“能源可持續性挑戰”研究，為能源行業找尋更好的技術路徑，開發并提升能源系統領域的專業知識。（作者：魏艾倫（Ellen D. Williams），為BP集團首席科學家。記者 顧虹采訪整理）