科學發展月刊－第556期(108/04)

頁岩油氣是蘊藏在頁岩中的石油及天然氣，它的分布廣泛，沒有經過自然作用的聚集，加上岩石緻密，因此開採難度高。然而在石油需求的壓力以及能源危機的陰影下，水平鑽探與水力液裂兩項關鍵技術得以持續精進，頁岩油氣產業因而崛起。所形成的頁岩革命不僅改造了美國的油氣產業，也影響了全球的政經發展。
　隨著頁岩油氣產業的興起，探採技術也日益提升，近來相當夯的人工智慧在油氣田的開發上也沒有缺席。有系統地蒐集油氣田各井的數據，經分析評估以協助油氣田的生產、營運與管理，就是一例。此外，把資訊透過雲端彙整至資料庫，得以遠距且即時地掌握油田的狀況，不僅能夠避免管理過程可能發生的錯誤，也可減少在惡劣環境下的人力需求。只是在減少人力需求的同時，需要考量對石油工人的生計造成的影響。
　在頁岩油氣的開採過程中，難免出現環境的問題。訂定適當的環保法規和監管制度，配合研發創新的開採技術，可減少對環境的衝擊，滿足國家能源的需求和達到環保的目的。
　頁岩革命使得頁岩氣產量大增，頁岩氣與傳統天然氣成分相近，都以甲烷為主，燃燒後無汙染空氣的硫氧化物、氮氧化物，對環境的衝擊小。頁岩氣產量增加，乙烷及丙烷的供應也較為充分且價格低廉，為基礎化學品提供了豐富廉價的原料，帶來了全球石化工業大發展的機會。
　分子模擬是重要的科學研究工具，透過模擬獲得分子層次的資訊，而由微觀的變化可闡釋巨觀的性質。結合機器學習與各種的材料及分子資料庫，更能提升模擬的準確性。隨著電腦硬體的進步，以及各種進階演算法的發展，分子模擬於化工、生醫、材料等領域的應用會更為廣泛。
　發揮創意可設計、合成出各式各樣的孔洞結構，當結構中的孔洞小至分子尺寸時，藉由材料和進入孔洞內分子的交互作用能產生多樣化的創新應用。
　以自然界的光合作用為模板，透過合適的吸光材料及觸媒修飾，可以建立人工光合作用系統，利用陽光、水產生氫氣燃料。這項技術要應用到生活中，還有很長的路要走，但已看到了希望。