前不久中國(guó)首次在陸域鉆取可燃冰，成為世界第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)可燃冰的國(guó)家，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量?？茖W(xué)界預(yù)測(cè)，可燃冰是石油的最佳替代能源。但業(yè)內(nèi)專家指出，可燃冰前景雖然可觀，但開(kāi)采難度很大，開(kāi)發(fā)利用還是世界難題
可燃冰究竟是一種什么物質(zhì)？在哪里能找到它？它的開(kāi)發(fā)前景如何？對(duì)于世界的能源供應(yīng)又將起到怎樣的作用？
可燃冰不是冰
可燃冰不是冰，被稱為“天然氣水合物”或“氣水合物”。它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合產(chǎn)生的一種固態(tài)物質(zhì)，是在一定條件下由水和天然氣組成的類冰的、籠形結(jié)晶化合物。外貌極像冰雪或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒。
它的熱量很高，1立方米的可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣，其燃燒值竟約等于半噸煤炭。據(jù)估算，可燃冰所含的有機(jī)碳總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣的2倍。
可燃冰的另外一個(gè)好處是，它經(jīng)過(guò)燃燒后，僅會(huì)生成少量的二氧化碳和水，而不像其他常規(guī)化石能源一樣還會(huì)生成其他氧化物污染。
科學(xué)家認(rèn)為，可燃冰在世界范圍內(nèi)廣泛存在。陸地約有27%的面積是形成可燃冰的潛在地區(qū)，而海洋中約有90%的面積也是潛在區(qū)域。
迄今為止，在世界各地的海洋及大陸地層中，已探明的可燃冰儲(chǔ)量已相當(dāng)于全球傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等)儲(chǔ)量的兩倍以上，其中海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用1000年。因?yàn)閮?chǔ)量大、清潔環(huán)保，可燃冰被譽(yù)為潛藏的“新能源寶藏”。
可燃冰哪里來(lái)
對(duì)可燃冰的探究最早可追溯到1810年，英國(guó)科學(xué)家戴維在實(shí)驗(yàn)室中把氯氣通入水中，在攝氏零度以上出現(xiàn)了“冰塊”，首次認(rèn)識(shí)到氣水合物這種物質(zhì)。1930年，美國(guó)為了輸送天然氣，開(kāi)始鋪設(shè)巨型天然氣管道。由于管道經(jīng)常發(fā)生堵塞，工程師將管道剖開(kāi)，發(fā)現(xiàn)了這種奇怪的“冰塊”，堵塞住了天然氣的輸送，對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行研究后，才知道是天然氣與水的結(jié)合物，有很強(qiáng)的燃燒能力。
關(guān)于可燃冰的成因，目前主要有兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為，它們最初來(lái)源于海底下的細(xì)菌。海底有很多動(dòng)植物的殘骸，這些殘骸腐爛時(shí)產(chǎn)生細(xì)菌，細(xì)菌排出甲烷，當(dāng)正好具備高壓和低溫的條件時(shí)，細(xì)菌產(chǎn)生的甲烷氣體就被鎖進(jìn)水合物中。
另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，可燃冰由海洋板塊活動(dòng)而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會(huì)下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當(dāng)接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成水合物。
可燃冰的形成有三個(gè)基本條件：首先溫度不能太高，在0℃以上可以生成，0℃—10℃為宜，最高限是20℃左右，溫度再高可燃冰就會(huì)分解。第二壓力要夠，但也不能太大，0℃時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成。第三，要有氣源。
利用是世界難題
雖然儲(chǔ)量巨大，但可燃冰的開(kāi)發(fā)利用是世界性難題。正如國(guó)土資源部總工程師張洪濤所言，距離可燃冰商業(yè)開(kāi)發(fā)利用，至少還要再等10至15年?！】扇急次挥诤棋拇笱蟮撞浚次挥诟吆U(xiǎn)遠(yuǎn)的凍土帶上，開(kāi)發(fā)的難度非常大。由于可燃冰自身的一些物理屬性，也使得開(kāi)采困難重重。
可燃冰是低溫與高壓的共同產(chǎn)物。但可燃冰對(duì)高壓的“嗜好”可要比低溫大得多。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在足夠的高壓之下，可燃冰在18℃時(shí)，仍然可以保持“冰”的性質(zhì)，是一種不折不扣的“高溫冰”。這給可燃冰的開(kāi)采帶來(lái)了很大的困難。如果不能保證足夠的高壓和低溫，可燃冰會(huì)迅速融化為水和甲烷，如果不能對(duì)甲烷進(jìn)行很好地收集，大量甲烷將直接進(jìn)入大氣，全球的氣候?qū)⒚媾R一場(chǎng)災(zāi)難。
對(duì)大洋深處的可燃冰進(jìn)行開(kāi)采，除了面臨類似的環(huán)保難題外，還可能造成海底軟化，出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞海底工程設(shè)施的情況。處理不當(dāng)，甚至?xí)谌蛉藶榈卦斐稍S多個(gè)“百慕大三角洲”來(lái)——許多科學(xué)家相信，不穩(wěn)定的氣水合物造成了“百慕大三角洲之謎”。
中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所祝有海博士指出，我國(guó)對(duì)可燃冰還只是處于試生產(chǎn)階段，目前開(kāi)發(fā)主要面臨三個(gè)問(wèn)題：一是技術(shù)層面上有困難，我國(guó)開(kāi)采天然氣的技術(shù)比較成熟，但開(kāi)發(fā)可燃冰要比開(kāi)發(fā)天然氣多一道程序。而且開(kāi)發(fā)不當(dāng)，會(huì)造成天然氣泄露。二是在成本方面，究竟開(kāi)采合算不合算。假如油價(jià)降低，是否會(huì)增加開(kāi)發(fā)成本，也是值得考慮的。三是環(huán)境問(wèn)題，假如開(kāi)發(fā)會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的破壞，那它的開(kāi)發(fā)也是沒(méi)有意義的。實(shí)際上所有的能源開(kāi)采都會(huì)不同程度的對(duì)環(huán)境造成損害，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可燃冰在可以控制的狀態(tài)下開(kāi)發(fā)則是可行的。
可燃冰究竟是一種什么物質(zhì)？在哪里能找到它？它的開(kāi)發(fā)前景如何？對(duì)于世界的能源供應(yīng)又將起到怎樣的作用？
可燃冰不是冰
可燃冰不是冰，被稱為“天然氣水合物”或“氣水合物”。它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合產(chǎn)生的一種固態(tài)物質(zhì)，是在一定條件下由水和天然氣組成的類冰的、籠形結(jié)晶化合物。外貌極像冰雪或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒。
它的熱量很高，1立方米的可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣，其燃燒值竟約等于半噸煤炭。據(jù)估算，可燃冰所含的有機(jī)碳總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣的2倍。
可燃冰的另外一個(gè)好處是，它經(jīng)過(guò)燃燒后，僅會(huì)生成少量的二氧化碳和水，而不像其他常規(guī)化石能源一樣還會(huì)生成其他氧化物污染。
科學(xué)家認(rèn)為，可燃冰在世界范圍內(nèi)廣泛存在。陸地約有27%的面積是形成可燃冰的潛在地區(qū)，而海洋中約有90%的面積也是潛在區(qū)域。
迄今為止，在世界各地的海洋及大陸地層中，已探明的可燃冰儲(chǔ)量已相當(dāng)于全球傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等)儲(chǔ)量的兩倍以上，其中海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用1000年。因?yàn)閮?chǔ)量大、清潔環(huán)保，可燃冰被譽(yù)為潛藏的“新能源寶藏”。
可燃冰哪里來(lái)
對(duì)可燃冰的探究最早可追溯到1810年，英國(guó)科學(xué)家戴維在實(shí)驗(yàn)室中把氯氣通入水中，在攝氏零度以上出現(xiàn)了“冰塊”，首次認(rèn)識(shí)到氣水合物這種物質(zhì)。1930年，美國(guó)為了輸送天然氣，開(kāi)始鋪設(shè)巨型天然氣管道。由于管道經(jīng)常發(fā)生堵塞，工程師將管道剖開(kāi)，發(fā)現(xiàn)了這種奇怪的“冰塊”，堵塞住了天然氣的輸送，對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行研究后，才知道是天然氣與水的結(jié)合物，有很強(qiáng)的燃燒能力。
關(guān)于可燃冰的成因，目前主要有兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為，它們最初來(lái)源于海底下的細(xì)菌。海底有很多動(dòng)植物的殘骸，這些殘骸腐爛時(shí)產(chǎn)生細(xì)菌，細(xì)菌排出甲烷，當(dāng)正好具備高壓和低溫的條件時(shí)，細(xì)菌產(chǎn)生的甲烷氣體就被鎖進(jìn)水合物中。
另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，可燃冰由海洋板塊活動(dòng)而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會(huì)下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當(dāng)接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成水合物。
可燃冰的形成有三個(gè)基本條件：首先溫度不能太高，在0℃以上可以生成，0℃—10℃為宜，最高限是20℃左右，溫度再高可燃冰就會(huì)分解。第二壓力要夠，但也不能太大，0℃時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成。第三，要有氣源。
利用是世界難題
雖然儲(chǔ)量巨大，但可燃冰的開(kāi)發(fā)利用是世界性難題。正如國(guó)土資源部總工程師張洪濤所言，距離可燃冰商業(yè)開(kāi)發(fā)利用，至少還要再等10至15年?！】扇急次挥诤棋拇笱蟮撞浚次挥诟吆U(xiǎn)遠(yuǎn)的凍土帶上，開(kāi)發(fā)的難度非常大。由于可燃冰自身的一些物理屬性，也使得開(kāi)采困難重重。
可燃冰是低溫與高壓的共同產(chǎn)物。但可燃冰對(duì)高壓的“嗜好”可要比低溫大得多。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在足夠的高壓之下，可燃冰在18℃時(shí)，仍然可以保持“冰”的性質(zhì)，是一種不折不扣的“高溫冰”。這給可燃冰的開(kāi)采帶來(lái)了很大的困難。如果不能保證足夠的高壓和低溫，可燃冰會(huì)迅速融化為水和甲烷，如果不能對(duì)甲烷進(jìn)行很好地收集，大量甲烷將直接進(jìn)入大氣，全球的氣候?qū)⒚媾R一場(chǎng)災(zāi)難。
對(duì)大洋深處的可燃冰進(jìn)行開(kāi)采，除了面臨類似的環(huán)保難題外，還可能造成海底軟化，出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞海底工程設(shè)施的情況。處理不當(dāng)，甚至?xí)谌蛉藶榈卦斐稍S多個(gè)“百慕大三角洲”來(lái)——許多科學(xué)家相信，不穩(wěn)定的氣水合物造成了“百慕大三角洲之謎”。
中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所祝有海博士指出，我國(guó)對(duì)可燃冰還只是處于試生產(chǎn)階段，目前開(kāi)發(fā)主要面臨三個(gè)問(wèn)題：一是技術(shù)層面上有困難，我國(guó)開(kāi)采天然氣的技術(shù)比較成熟，但開(kāi)發(fā)可燃冰要比開(kāi)發(fā)天然氣多一道程序。而且開(kāi)發(fā)不當(dāng)，會(huì)造成天然氣泄露。二是在成本方面，究竟開(kāi)采合算不合算。假如油價(jià)降低，是否會(huì)增加開(kāi)發(fā)成本，也是值得考慮的。三是環(huán)境問(wèn)題，假如開(kāi)發(fā)會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的破壞，那它的開(kāi)發(fā)也是沒(méi)有意義的。實(shí)際上所有的能源開(kāi)采都會(huì)不同程度的對(duì)環(huán)境造成損害，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可燃冰在可以控制的狀態(tài)下開(kāi)發(fā)則是可行的。
