冰火交融演繹生態(tài)文明

河北省雞澤縣食品藥品監(jiān)督管理局 蘇更林

冰火交融演繹生態(tài)文明

河北省雞澤縣食品藥品監(jiān)督管理局 蘇更林

可燃冰是世界公認(rèn)的清潔能源，因此引起了許多國家的高度重視。據(jù)新華社1月19日消息，經(jīng)過10余年的技術(shù)攻關(guān)，我國科學(xué)家終于攻克了可燃冰冷鉆熱采關(guān)鍵技術(shù)，這標(biāo)志著中國可燃冰開采技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域空白，榮獲了2016年國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

可以燃燒的“冰”

我們通常所說的“冰”，指的是固態(tài)的水。因此，直覺告訴我們，“冰”是不能燃燒的。那么，可以燃燒的“冰”又是一種什么物質(zhì)呢？

原來，可以燃燒的“冰”叫做可燃冰，它是天然氣水合物的俗稱。可燃冰是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力條件下形成的一種透明結(jié)晶狀物質(zhì)。由于這種物質(zhì)大多呈白色或淺灰色，看起來與冰雪十分相似，并且能像蠟燭或酒精塊一樣燃燒，因此人們把它稱為可燃冰。

可燃冰是在特殊條件下形成的，因此具有非常獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)。從微觀角度來講，可燃冰的分子結(jié)構(gòu)就像是一個(gè)規(guī)整的“籠子”，這個(gè)“籠子”是由若干水分子組成的，并在“籠子”里面“關(guān)”著一個(gè)甲烷氣體分子。

非凡的清潔品質(zhì)

在可燃冰的世界里，冰火交融是一道獨(dú)特的風(fēng)景。讓我們一同走進(jìn)可燃冰的世界，去認(rèn)識它的燃燒品質(zhì)。

可燃冰是在低溫、高壓條件下，由天然氣與水分子結(jié)合而成的天然氣水合物，因此可形成單種或多種天然氣水合物。不過，由于形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為甲烷，所以通常將甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物稱為甲烷水合物。

可燃冰的結(jié)構(gòu)特征決定了它的優(yōu)秀品質(zhì)。例如，可燃冰是一種能量密度很高的能源。1立方米的可燃冰在常溫常壓下最多可分解出170多立方米的甲烷氣體，因此在開采時(shí)只需把固體的可燃冰升溫減壓即可釋放出大量的甲烷氣體。由于可燃冰內(nèi)含有大量甲烷或其他碳?xì)錃怏w，因此非常容易燃燒。在同樣的條件下，可燃冰燃燒產(chǎn)生的能量比煤炭、石油、天然氣都要多許多。

此外，在崇尚生態(tài)文明建設(shè)的今天，我們更關(guān)心可燃冰的燃燒品質(zhì)，即是否會產(chǎn)生環(huán)境污染。可燃冰在燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)驈U棄物，因此其污染要比煤炭、石油、天然氣等小得多。也正是因?yàn)槿绱耍扇急幌虮蛔u(yù)為21世紀(jì)的綠色能源。

科學(xué)開采造福人類

盡管可燃冰儲量極其豐富，但因其深藏于海底的巖石之中，開采利用具有很高的難度。難怪有人說：“誰掌握了可燃冰的開采技術(shù)，誰就可以執(zhí)21世紀(jì)世界能源之牛耳。”

我們都說可燃冰是一種清潔能源，但同時(shí)它又是一種非常危險(xiǎn)的能源。因?yàn)樵趯?dǎo)致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用要比二氧化碳大10倍～20倍。這提醒人們，如果由于不當(dāng)開發(fā)導(dǎo)致甲烷氣體泄漏，則可能會因此增加地球的溫室效應(yīng)。同時(shí)，還有可能造成海洋生態(tài)的變化以及海底滑塌事件等。這些無疑都加大了可燃冰的開采難度。

我國從1999年開始對可燃冰開展實(shí)質(zhì)性的調(diào)查和研究。2004年，我國科學(xué)家開始對可燃冰鉆采進(jìn)行攻關(guān)，現(xiàn)已成功研發(fā)了國內(nèi)外首創(chuàng)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水合物冷鉆熱采關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)打破了國外水合物鉆探取樣技術(shù)的壟斷，填補(bǔ)了我國陸域天然氣水合物鉆采技術(shù)的空白。