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“可燃冰”:沉睡的未來能源

文章來源:北京科普之窗 | 發布日期:2011-08-16 | 作者:未知 | 點擊次數:

■ 新聞緣起

我國在可燃冰勘查領域又獲重大突破。日前,我國青藏高原再次獲得可燃冰實物樣品。令人欣喜的是,作為世界第三的凍土大國,科學家初略估算,我國遠景可燃冰資源量至少有350億噸油當量。

這次發現使我國成為世界上第一個在中低緯度凍土區發現天然氣水合物的國家,這一重大突破,證明了我國凍土區存在豐富的天然氣水合物資源,對認識天然氣水合物成藏規律、尋找新能源具有重大意義。

有科學家估計,海底“可燃冰”的儲量夠人類使用一千年

國土資源部日前召開新聞發布會稱,我國在青海省天峻縣木里鎮永久凍土帶多次成功鉆獲天然氣水合物(又稱“可燃冰”)實物樣品。我國成為世界第一個在中低緯度凍土區發現“可燃冰”的國家,是繼加拿大、美國之后第三個在陸域鉆獲“可燃冰”的國家。

青海發現了“可燃冰”,引起了巨大的轟動,那么究竟“可燃冰”是什么樣的一種物質?為什么它的發現會帶來這么大的轟動?我們可以在哪里找到它?它的開發前景如何?對于世界的能源供應又將起到怎樣的作用?

——身世之謎——

最佳的替代能源

其實,“可燃冰”不是冰。專家們稱之為“天然氣水合物”或者“氣水合物”。它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合產生的一種固態物質,是在一定條件下由水和天然氣組成的類冰的、籠形結晶化合物。外貌極像冰雪或固體酒精,點火即可燃燒。

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。據估算,“可燃冰”所含的有機碳總量相當于全球已知煤、石油和天然氣的2倍。

“可燃冰”的另外一個好處是,“可燃冰”經過燃燒后,僅會生成少量的二氧化碳和水,而不像其他常規化石能源一樣還會生成其他氧化物污染。

據國際科學界預測,它是石油、天然氣之后最佳的替代能源。

形成需要三個基本條件

“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,0℃—10℃為宜,最高限是20℃左右,溫度再高“可燃冰”就會分解。第二壓力要夠,但也不能太大,0℃時,30個大氣壓以上它就可能生成。第三,要有氣源。

關于“可燃冰”的成因,目前主要有兩種觀點,一種認為,它們最初來源于海底下的細菌。海底有很多動植物的殘骸,這些殘骸腐爛時產生細菌,細菌排出甲烷,當正好具備高壓和低溫的條件時,細菌產生的甲烷氣體就被鎖進水合物中。

另一種觀點則認為,“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。

海底“可燃冰”夠人類使用1000年

由于需要同時具備高壓和低溫的環境,“可燃冰”大多分布在深海底和凍土區域,這樣才能保持穩定的狀態,而且,海洋中的“可燃冰”數量遠大于凍土區域。其分布的陸海比例為1∶100。

科學家估計,“可燃冰”主要分布在海底之下1000米范圍內,海底“可燃冰”分布的范圍約占海洋總面積的10%。分布面積達4000萬平方公里。

據中國煤炭地質總局青海煤炭地質105隊隊長、總工程師文懷軍介紹,“可燃冰”全球儲量是現有天然氣、煤炭、石油儲量的兩倍,是常規天然氣的50倍。也有科學家估計,海底“可燃冰”的儲量夠人類使用1000年。[NextPage]

——開發窘境——

開發不當會引發災難

可燃冰前景雖然可觀,但開采難度很大。

一方面是可燃冰要么位于浩瀚的大洋底部,要么位于高寒險遠的凍土帶上,開發的難度非常大。另一方面,可燃冰自身的一些物理屬性,也使得可燃冰的開采困難重重。

我們已經知道,可燃冰是低溫與高壓的共同產物。但可燃冰對高壓的“嗜好”可要比低溫大得多。人們已經發現,在足夠的高壓之下,可燃冰在18℃時,仍然可以保持“冰”的性質,是一種不折不扣的“高溫冰”。

這給可燃冰的開采帶來了很大的困難。如果不能保證足夠的高壓和低溫,可燃冰會迅速融化為水和甲烷,如果不能對甲烷進行很好地收集,大量甲烷將直接進入大氣,全球的氣候將面臨一場災難。

對大洋深處的可燃冰進行開采,除了面臨類似的環保難題外,還可能造成海底軟化,出現大規模的海底滑坡,毀壞海底工程設施的情況。

——專家連線——

開發利用之路還很漫長

記者:目前我國對“可燃冰”的研究處于什么階段,距離商業開發還有多久?

祝有海(中國科學院礦產資源研究所博士):我國對“可燃冰”還只是處于試生產階段,離它的商業開發還有很長的路要走。相對海底“可燃冰”的開發,陸地“可燃冰”要相對容易些。我們會先從陸地凍土來試驗、開發,然后再運用到海底“可燃冰”的開發。同時,我們也應該聯系其他國家,積極參加其他國家的行動,和國際加強合作、借鑒外國的經驗。

記者:我國開發“可燃冰”面臨什么樣的問題,有無有效的解決方法?

祝有海:目前開發主要面臨三個問題:一是技術層面上有困難,我國開采天然氣的技術比較成熟,但開發“可燃冰”要比開發天然氣多一道程序。而且開發不當,會造成天然氣泄露。二是在成本方面,究竟開采合算不合算。假如油價降低,是否會增加開發成本,也是值得考慮的。三是環境問題,假如開發會對環境造成很大的破壞,那它的開發也是沒有意義的。實際上所有的能源開采都會不同程度的對環境造成損害,但隨著科學技術的發展,“可燃冰”能在可以控制的狀態下開發則是可行的。但目前還沒有有效的解決方法,具體的解決方法正在探索之中。(文·實習生 李慧君)

■相關新聞

我國第一艘“可燃冰”綜合調查船正式入列

日前,中國地質調查局副局長王學龍在廣州正式向廣州海洋地質調查局移交了“海洋六號”船舶適航證書。這標志著我國第一艘自主研制的可燃冰綜合調查船正式入列,將使得我國海洋地質調查裝備進入國際先進行列。

“海洋六號”是依據我國海域特點和海洋地質需要,由我國自主設計、建造的第一艘可燃冰綜合調查船,總造價近4億元人民幣。同時,該船也是首次集地震、地質調查等多項調查功能于一體的綜合地質地球物理調查船。“海洋六號”采用國際先進的電力推進系統、動力定位、全回轉舵槳等技術及設備。全船設計排水量4600噸,續航力1.5萬海里,可在國際海域無限航區開展調查。

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