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可燃冰:新世纪的新能源

撰稿人:郑超发布时间:2022-06-24

人类发展几千年的历史,都离不开对各种能源的综合开发和应用,从木柴到石油,从陆地到海洋。如今,受环境污染和陆上资源限制,人类开始把目光投向了蔚蓝的海洋。海洋世界除了丰富的生物资源外,还蕴藏了许多大家耳熟能详的锰结核、深海油气和热液矿床等矿产资源,当然还有被国际公认为新世纪里储量最大的能源——可燃冰。已知的可燃冰储量十分巨大,据不完全统计,把全球人类已经消耗掉的和还未开采的石油、煤、天然气等能源加在一起的总量,其有机碳含量还没达到可燃冰的一半。如果这个统计量被最终确定,那无疑是人类的福音,环境污染等问题都可以得到解决,可燃冰很可能成为新世纪的新能源。

图1 可燃冰

可燃冰学名为天然气水合物,是天然气与水在高压低温条件下形成的白色类冰状结晶物质,通常存在于海底304-500米深处的海底沉积层或高纬度地区的永久冻土层。可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。可燃冰主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成,在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下,由气体或挥发性液体与水相互作用形成。这种白色固态结晶物质有强大的燃烧力,一旦温度升高或压强降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。

图2 燃烧的可燃冰

从1810年首次在实验室发现到2017年我国在南海北部神狐海域试采成功,可燃冰尚未获得非常成熟的技术来支持其大量开采。目前,传统的开采方法有热激发开采法、减压开采法、化学试剂开采法;新型开采法有CO2置换开采法、固体开采法。20世纪60年代末发现的麦索亚哈气田是第一个也是迄今为止仅有的一个对天然气水合物产进行了商业性开采的气田。

虽然有上述各种开采方法,可燃冰的开采依然伴随着较大的风险。在开采过程中如果不能有效地实现对温度和气压的控制,就可能会造成一系列环境问题,如加剧温室效应、海洋生态的恶劣变化、海底滑塌事件等。可燃冰呈固态,因此开采时不会像石油那样受压力影响喷涌而出,如果把它从海底一块一块搬出来,在从海底到海面的过程中,其中的甲烷就会全部挥发,对大气、对海洋环境造成较大的危害。

有关专家表示,可燃冰是未来全球能源发展的战略方向。2017年5月18日我国宣布试采可燃冰成功,“蓝鲸一号”钻井平台对可燃冰的成功开采,实现了我国在该领域的领跑地位。


[1]https://baike.baidu.com/item/

[2]https://baike.baidu.com/item/

[3]https://dili.chazidian.com/s50526/

[4] 靖宝庆主编.现代交通与能源技术.南宁:广西人民出版社,2010:182

[5] 科学普及出版社编.资源宝藏.北京:科学普及出版社,2012:322

[6] 吴传芝,赵克斌,孙长青,孙冬胜,徐旭辉,陈昕华,宣玲.天然气水合物开采研究现状[J].地质科技情报,2008(01):47-52

[7] 中国领跑可燃冰开采,中国政府网https://baike.baidu.com/reference/