海底富含甲烷的固体燃料是什么(可燃冰是什么？或将改变世界能源格局，我国为什么不大力开采？)

Posted 2023-06-01

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海底富含甲烷的固体燃料是什么(可燃冰是什么？或将改变世界能源格局，我国为什么不大力开采？)

先来看一个实验：这是一个颜色有点特殊的火焰，将木棒沾点水放在它的上方，一段时间后，让人目瞪口呆的事情发生了……木棒它竟然结冰了！

不知道你们看完这个实验想到了什么？反正我的脑海里蹦出了一个词——可燃冰。

没错，从外观上看，它们似乎都是“冰”与“火”之间发生的一些反直觉现象。只不过这里的火不是真正的火，可燃冰也不是所谓的冰。

那么今天就来聊一聊，可燃冰到底是什么？为什么人们对它寄予厚望的同时又如履薄冰呢？

可燃冰的学名叫做“天然气水合物”，它是一种由水分子做牢笼，囚禁以甲烷为主的天然气分子的结晶物质。单位体积的可燃冰分解后，能够释放150到180倍体积的甲烷气体和大量的液态水。

而人们之所以对它寄予厚望，最重要的原因是储量丰富。据粗略估算，可燃冰中蕴含的天然气资源可达已知常规天然气资源量的数十倍，如果按有机碳储量计算，大约是已知煤炭、石油、天然气有机碳总量的两倍。

可是，如此丰富的可燃冰又隐藏在哪里呢？

它的形成需要满足以下四个条件：甲烷气体、液态水、低温和高压。其中，甲烷气体在自然界中并不少见。例如，加拿大班夫国家公园的亚伯拉罕湖中，有机物腐败后会产生一连串的气泡；塞拜疆巴库地区的泥火山中，地下深藏的天然气会渗透到地表喷出……

但是，这两个位置并未形成可燃冰。因为在地球上，只有两个地方能够满足所有条件：一千多米深的海底和数百米深的冻土带下。2007年，我国首次在南海北部获取了可燃冰，2009年，我国又在青藏高原的永久冻土带中发现了可燃冰。

那么，既然得知了可燃冰的储量如此之大，又发现了它的藏身之地，为什么不大力开采呢？

这涉及到两个问题。

首先，能不能开采可燃冰？也就是技术层面是否过关。

与石油和天然气不同，想从海底获取固体燃料并不是一件容易的事。目前主要有减压开采、热激开采、化学试剂注入、固体开采和置换开采五种方法。

其中应用最多的是减压开采法，即通过降低压力的方式促使可燃冰分解，就好像拧开高压锅的减压阀，气体会蹭蹭地往外跑一样，我国在2017年和2020年进行的两次可燃冰试采，利用的都是减压开采法。

而后面提到的置换开采法指的是“二氧化碳置换技术”。在特定的压力范围内，可燃冰会分解，二氧化碳水合物则易于形成并保持稳定。此时，如果向可燃冰内注入二氧化碳气体，它就会与可燃冰分解出的水形成二氧化碳水合物，且这当中释放的热量可以让可燃冰持续分解下去，这种方法虽然“一箭双雕”，但是一旦发生甲烷泄漏，造成的温室效应要比二氧化碳严重20多倍。

这也是人们在意的第二个问题——要不要开采可燃冰？

它注定是一把双刃剑，不仅可能造成严重的温室效应，也会改变海底沉积物的物理性质，使其软化，一旦出现大规模的海底滑坡，不仅影响到海洋的生态环境，人们之前建设的海底工程也会遭到毁坏。