現(xiàn)在已批量生產(chǎn)的混合型汽車是實(shí)現(xiàn)這一革命的重要一步。樂觀的預(yù)期是到下一個(gè)十年燃料電池汽車將會(huì)基本普及。人類對(duì)石油的需求屆時(shí)將會(huì)急劇減少。

化學(xué)工業(yè) 污染預(yù)防法中對(duì)清潔生產(chǎn)的要求對(duì)化學(xué)工業(yè)具有特殊意義。過去，由于化學(xué)工業(yè)是環(huán)境污染的重要污染源以及發(fā)生了一系列重大的環(huán)境污染事故(最有名的是1984年印度博帕爾事故)而使化學(xué)工業(yè)的形象不佳，博帕爾事故造成的幾千人死亡使美國聯(lián)合碳化物(Union Carbide)公司受到致命打擊，以后美國化學(xué)生產(chǎn)商協(xié)會(huì)(CMA)即現(xiàn)在的美國化學(xué)理事會(huì)(ACC)推出“向社會(huì)負(fù)責(zé)”(Responsible Care)項(xiàng)目，訂出十項(xiàng)原則減少化學(xué)工業(yè)的環(huán)境影響，收到一定效果。更重要的是引入了綠色化學(xué)(Green Chemistry)的概念，要求從原料開始選用環(huán)境友好型的物質(zhì)。綠色化學(xué)涉及鼓勵(lì)環(huán)境無害化的生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)，這種工藝對(duì)有毒物質(zhì)的使用量最小，并通過減少污染環(huán)境的副產(chǎn)品，特別是有毒物質(zhì)，使生產(chǎn)工藝的整體效率達(dá)到最大化。綠色化學(xué)包含了所有類型的、減少對(duì)人類健康和環(huán)境的負(fù)面影響的化學(xué)工藝。美國并由此設(shè)立總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)，從克林頓總統(tǒng)任職期間開始，每年頒發(fā)。一旦綠色化學(xué)概念深入人心，化學(xué)工業(yè)必將發(fā)生根本變革而更好地造福人類社會(huì)。

能源工業(yè) 能源問題與環(huán)境息息相關(guān)。從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，最好是少用或不用化石燃料。現(xiàn)在面臨的最大環(huán)境問題全球氣候變化，主要就是由大量使用化石燃料引起的。最好的替代能源是可再生能源(太陽能、風(fēng)能、潮汐能和生物質(zhì)能)和核能。可再生能源中太陽能的直接利用最引人關(guān)注。

太陽能 太陽每小時(shí)發(fā)射出3.8×1023千瓦小時(shí)的能量，其中170000TW的能量照射在地球上，地球?qū)⑵渲械?/3反射回太空。地表每小時(shí)從太陽接收的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類一年的能源消費(fèi)。但是要收集其中僅僅一小部分的能量卻并不是件容易的事情。目前大量普及利用太陽能的關(guān)鍵技術(shù)是光生伏打電池或稱光伏電池(photovoltaic cell)。現(xiàn)有的技術(shù)水平將太陽能轉(zhuǎn)化為電能僅有10%的轉(zhuǎn)化效率，因此要使用光伏電池來收集20TW的能量需要0.16%的土地都鋪滿光伏電池。即使美國7千萬未使用的土地鋪滿光伏電池，也僅能產(chǎn)生0.25TW電，這僅是美國2000年電能消耗量的1/10。

全球太陽能的利用面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中最主要的便是能量的傳輸和存儲(chǔ)問題。如果在沙漠及其他人口稀疏地區(qū)建設(shè)大量太陽能收集站，政府必須同時(shí)建立大型的電力設(shè)施將能量傳輸?shù)匠鞘校@當(dāng)然是可行的，然而費(fèi)用卻非常昂貴。

更困難的一點(diǎn)便是如何存儲(chǔ)太陽能。電能是無法存儲(chǔ)的，它必須要轉(zhuǎn)化為其他形式的能量才能加以存儲(chǔ)。由于全球電能需求量的龐大，因而目前已有的能量存儲(chǔ)方式都是不可行的。另外一種方法是使用電能提高水位將水存入水庫，這樣以后可以釋放出來發(fā)電。電能也可以生產(chǎn)氫氣或其他化學(xué)燃料，然后通過管道輸送到需要的地方，或者直接作為交通能耗。然而，這也需要建設(shè)一個(gè)新型的昂貴設(shè)施，這個(gè)費(fèi)用還不包括在收集太陽能的高昂費(fèi)用中。

光伏電池 盡管地球到太陽的距離約為1億公里，太陽到達(dá)地球表面的能量仍可達(dá)平均每平方米1000瓦。光伏電池可以將這些能量轉(zhuǎn)化為無污染的電能。光能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)制其實(shí)很簡單，但要將光伏電池普遍使用卻不那么容易，光伏電池產(chǎn)生電流的價(jià)格是關(guān)鍵。現(xiàn)在太陽能電池的市場(chǎng)價(jià)格在每瓦3美元以下，隨著薄膜技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有大量廠家生產(chǎn)光伏電池。光伏電池的市場(chǎng)正在以年增長率10%的速度增長。利用光伏電池模組發(fā)電不會(huì)造成任何大氣污染，太陽能電池沒有噪聲，也不需要更換電線。所以光伏電池及其配套裝置工業(yè)將會(huì)有大的發(fā)展。

風(fēng)能 以目前的技術(shù)水平來看，利用風(fēng)能已經(jīng)能夠使成本達(dá)到一千瓦時(shí)0.05美元，這比天然氣和煤炭之外的其他能源都要廉價(jià)。然而其應(yīng)用范圍仍然有待探討。據(jù)估計(jì)，即使在風(fēng)力資源豐富的地方全部安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)并且價(jià)格合理，這仍然只能生產(chǎn)2~6TW能量。(斯坦福大學(xué)的研究人員也曾經(jīng)做過估算，風(fēng)能充分利用的話可以產(chǎn)生72TW能量，這個(gè)數(shù)字要高得多，它是基于地面以上80米高處風(fēng)能潛力估算的，而這個(gè)高度正是現(xiàn)代風(fēng)輪機(jī)的工作中心，風(fēng)速也要大的多。)無論如何，風(fēng)能是一種重要的可再生能源，將會(huì)得到充分利用，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。

核能 核能是高度濃集的能源，可以建立在最需要用電的地方，另外，核能又是清潔能源，有利于保護(hù)環(huán)境。然而人類對(duì)核電站使用的擔(dān)心主要集中在核安全問題上，如核燃料的放射性、核廢料處理等。自1979年發(fā)生三哩島核電站事故以來，美國未曾新建一個(gè)核電站，考慮到所需的高額資金支出、廢物處理、社會(huì)責(zé)任，核擴(kuò)散以及恐怖主義，這一切都使得對(duì)核能進(jìn)行大規(guī)模推廣的態(tài)度不太可能有大的改變。然而幸運(yùn)的是，目前的核電廠比以往任何時(shí)候都運(yùn)行得更為安全，將來一代的核反應(yīng)堆還要進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步加強(qiáng)安全防護(hù)。

氫經(jīng)濟(jì)

直接利用太陽能的光伏電池盡管有光明的應(yīng)用前景，但應(yīng)用范圍畢竟有限。利用氫和氧的燃料電池將是替代化石燃料能源的主力。氫氣產(chǎn)業(yè)早已建立，整個(gè)產(chǎn)業(yè)每年以5~10%的速率增長，而商業(yè)氫氣制造業(yè)的增長率達(dá)到12~17%。氫是宇宙中數(shù)量最多的元素，然而氫氣只是能量的載體，與自然界中傳統(tǒng)的燃料不同，它只有使用其他能源才能制取出來。目前幾乎一半的氫氣是用天然氣作原料，采用熱解催化和氣化工藝生產(chǎn)的;其次是重油和石腦油;然后是煤炭;只有4%是用電力從水中提取的。在制備氫氣使用的可再生能源中，風(fēng)能和生物能目前最為便宜，其次是潮汐能。氫也可以利用太陽能電解水產(chǎn)生。由于太陽能和風(fēng)能的無限潛力，電解似乎可以提供未來社會(huì)所需要的任何數(shù)量氫氣。一旦氫可以大量生產(chǎn)并能解決其儲(chǔ)存和運(yùn)輸中的安全問題，人類社會(huì)可以說是進(jìn)入了一個(gè)氫經(jīng)濟(jì)時(shí)代。那時(shí)由交通運(yùn)輸引起的嚴(yán)重的城市大氣污染將從根本上得到解決。溫室氣體排放引起的全球氣候變化將因此逐漸緩解。

甲醇經(jīng)濟(jì)

如果使氫跟二氧化碳直接反應(yīng)，可以生成甲醇(CH3OH)。甲醇是一種工業(yè)化學(xué)品，是新一代“直接甲醇燃料電池”(DMFC)的燃料，這一燃料電池將甲醇轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，并產(chǎn)生電力。另外，甲醇可以脫水生成乙烯，利用乙烯可以生成所有碳?xì)浠衔锶剂弦约爱?dāng)前從化石燃料生成的各類產(chǎn)品。因此，如果人類可以從非化石燃料來源有效地生產(chǎn)甲醇，它將最終取代石油和天然氣成為燃料和化學(xué)原料。此外，二氧化碳通過還原轉(zhuǎn)化為甲醇也可以減輕全球變暖，加上甲醇較之氫是一種更為安全的載體，因此可以考慮將“甲醇經(jīng)濟(jì)”作為“氫經(jīng)濟(jì)”的替代者。

從以上介紹可以看出，隨著全球能源短缺及人類生存環(huán)境的惡化，以化石燃料為主的“碳經(jīng)濟(jì)”將逐步被利用可再生能源的氫經(jīng)濟(jì)或甲醇經(jīng)濟(jì)等新的發(fā)展模式所代替。進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類社會(huì)實(shí)際上正經(jīng)歷著一個(gè)悄悄的巨大變革。