未來能源：可燃冰

天然氣水合物是水和天然氣(主要成分為甲烷，因此也常稱為“甲烷水合物”)在中高壓和低溫條件下混合時產生的晶體物質，外貌極似冰雪，點火即可燃燒，故又稱之為“可燃冰”或者“氣冰”、“固體瓦斯”。它在自然界分布非常廣泛，海底以下0～1500米深的大陸架或北極等地的永久凍土帶都有可能存在，世界上有79個國家和地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物氣藏。

這種看起來像冰霜的物質叫“可燃冰”，在常溫常壓下它會分解成水與甲烷，“可燃冰”可以看成是高度壓縮的固態(tài)天然氣。

可燃冰是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉矗_采困難。

1立方米“可燃冰”釋放出的能量相當于164立方米的天然氣。可燃冰是潛力極其巨大的超級潛在能源，在整體上和區(qū)域上其資源量是驚人的，但各家估測值不一，從280x1012立方米到5600000x1012立方米不等。目前對可燃冰中甲烷總量較為一致的估計是2.0x1016立方米或2.1x1016立方米，相當于當前已探明化石燃燒(煤、石油和天然氣)總含碳量的兩倍，所以西方學者稱其為是“21世紀能源”或“未來能源”。

“可燃冰”由海洋板塊活動而成。當海洋板塊下沉時，較古老的海底地殼會下沉到地球內部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產生化學作用，就形成水合物。科學家估計，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10％，相當于4000萬平方公里，是迄今為止海底最具價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。

“可燃冰”的形成有三個基本條件：首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，以0-10℃為宜，最高限是20℃左右，再高就分解了；第二要有足夠的壓力，但也不能太大，0℃時3．04兆帕以上它就可能生成；第三，地底要有氣源。因為，在陸地只有西伯利亞的永久凍土層才具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài)，而海洋深層300—500米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。因此，其分布的陸海比例為1：100。

權威專家透露，中國南海海底有巨大的“可燃冰”帶，能源總量估計相當于全國石油總量的一半。

但是，“叮燃冰”中存在兩種溫室氣體甲烷和二氧化碳。甲烷是絕大多數(shù)“可燃冰”中的主要成分，同時也是一種反應快速、影響明顯的溫室氣體。“可燃冰”中甲烷的總量大致是大氣中甲烷數(shù)量的3000倍。作為短期溫室氣體，甲烷比二氧化碳所產生的溫室效應要大得多。

目前的開采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰”在加溫時分解的特性，使其由固態(tài)分解出甲烷蒸氣。但此方法難處在于不好收集。海底的多孔介質不是集中為“一片”，也不是一大塊巖石，而是較為均勻地遍布著。如何布設管道并向效收集是急于解決的問題。

第二是降壓法。有科學家提出將核廢料埋人地底，利用核輻射效應使其分解。但它們都面臨著與熱解法同樣布設管道并高效收集的問題。

第三是“置換法”。研究證實，將二氧化碳液化(實現(xiàn)起來很容易)，注入1500米以下的海洋中(不一定非要到海底)，就會生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就會沉人海底。如果將二氧化碳注射人海底的甲烷水合物儲層，由于二氧化碳較之甲烷易于形成水合物，因而就可能將甲烷水合物中的甲烷分子“擠走”，從而將其置換出來。但如果“可燃冰”在開采中發(fā)生泄露，大量甲烷氣體分解出來，則會經(jīng)由海水進入大氣層。甲烷的溫室效應比二氧化碳要大21倍，因此一旦這種泄露得不到控制，全球溫室效應將迅速增大，大氣升溫后，海水溫度也將隨之升高、地層溫度上升，將會造成海底的“可燃冰”自動分解，引起惡性循環(huán)。因此，開采必須受控，使釋放出的甲烷氣體都能被有效收集起來。