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“可燃冰”:魔鬼还是天使?

日期:2010-08-11    来源:经济日报  作者:经济日报

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2010
08/11
13:22
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关键词: 可燃冰

   说到能源,人们大多会想到熊熊燃烧的火焰,怎么也不会和冷冷的冰块儿联系起来。“冰”怎么会“可燃”呢,俗话说,水火不相融嘛。再说即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃。但是“可燃冰”真的存在,它是一种外表像冰雪一样美丽,点火就着,而且洁净环保,是能量极高的未来新能源。

  目前全球蕴藏的常规石油天然气资源,预计在四五十年之后逐渐枯竭,就在人们担心如果化石能源耗尽怎么办时,“可燃冰”这种新型矿产资源走进了科学家们的视野,它无疑给未来的能源需求带来了福音。

  为了进一步了解“可燃冰”及它的开采利用前景,记者日前采访了中国地质科学院矿产资源研究所祝有海研究员。

  不经意中发现了你

  据祝有海研究员介绍,早在上世纪30年代,美国科学家首次在输气管道中发现白色冰状固体填积物,它们堵塞管道,影响天然气的输送。为预防这种白色物质给天然气输送带来麻烦,石油地质学家和化学家加强了对它的结构和形成条件的研究,并把主要精力放在如何消除它堵塞管道上面。直到60年代,苏联科学家在西西伯利亚永久冻土带的油气田区首次发现气体水合物,人们才开始把它作为一种燃料能源研究。此后不久,美国、加拿大也在阿拉斯加北坡、马更歇三角洲冻土带的油气区附近,相继发现了水合物矿藏。西伯利亚、北斯洛普、墨西哥湾、日本海、印度湾等地也发现有天然气水合物,这使人们认识到天然气水合物是一种具有全球性分布的潜在能源,于是在70年代后,世界各国掀起了空前的可燃冰研究热潮。

  何处才能找到你

  “可燃冰”到底在哪里呢?它一是产于海底沉积物中,二是产于永久冻土带中。据祝有海研究员介绍,要形成“可燃冰”,除有适宜的地质构造环境外,还必须有充足的气源和适当的温度、压力条件。温度不能太高,压力要够,但又不能太大。其最佳形成温度为0—10℃,压力大于30个大气压时它就可能生成。据估计,陆地上20.7%和大洋底90%的地区,具有形成天然气水合物的有利条件。绝大部分的“可燃冰”分布在海洋里,其资源量是陆地上的100倍以上。“可燃冰”中的甲烷大多数是当地生物活动产生的。几千几万年甚至更久远以前,死的鱼虾、藻类体内都含有碳,经过生物转化,可形成足够的甲烷气源。另外,海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源都具备的情况下,便会在介质的空隙中生成甲烷水合物的晶体。

  你的美丽感动着我

  谈到“可燃冰”的特点,祝有海研究员告诉记者,它的优点就是它的特点,这种未来新型能源可谓好处多多。

  “可燃冰”杂质少,无污染。与煤炭、石油、天然气这些传统能源相比,“可燃冰”燃烧后几乎不会产生有害污染物质,是一种新型的清洁能源。“可燃冰”能量密度高,1立方米“可燃冰”分解能释放164立方米的天然气。据大概估算,1立方米“可燃冰”的能量相当于0.164吨石油或0.328吨标准煤的能量。

  同时,“可燃冰”资源量丰富。我国科学家研究后认为,世界上“可燃冰”总资源量巨大,其有机碳含量,大约相当于地球上现有的化石能源(煤、石油、天然气)总储量的2倍。全球“可燃冰”的资源量可满足人类未来1000年的需求。这意味着天然气水合物有着巨大的资源潜力和商业价值。另外,“可燃冰”分布广。科学家的评价结果表明,“可燃冰”在世界各大洋中均有分布,仅海底区域分布面积就达4000万平方公里,占海洋总面积的1/4,是迄今为止海底最具价值的矿产资源。最新调查表明,目前,世界上已发现的“可燃冰”分布区多达116处。单个矿田面积可达数千至数万平方公里,储量可达数万亿至数百万亿立方米。其矿层之厚,规模之大,是常规天然气田无法比拟的。

  想说爱你不容易

  “可燃冰”大多埋藏在海底的岩石中,和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今都还没有完备的开采方案。据祝有海研究员介绍,“可燃冰”也有不少缺点,它也是一种危险能源,对它的开发利用就像一柄“双刃剑”,需要倍加小心。这是因为开采这种水合物会造成地球气候变暖、生物灭亡和海底滑坡等一系列严重问题。人类能否成功地开发利用海底水合物资源,关键在于能否克服开发过程中的两大环境障碍:一是保证易燃的甲烷气不泄漏,以免毒化海水,增强温室效应;二是保证海底的稳定,不因溶矿采气造成海底结构的滑塌、滑坡。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。有学者认为,在导致全球气候变暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10—20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。而“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气,无疑会增加温室效应,进而使地球升温更快,构成环境灾难。

  同时,“可燃冰”也可能引起地质灾害。“可燃冰” 经常作为沉积物的胶结物存在,它对沉积物的强度起着关键的作用。因此“可燃冰”的形成和分解能够影响沉积物的强度,进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。美国地质调查所的调查表明,“可燃冰”能导致大陆斜坡上发生滑坡,这对各种海底设施是一种极大的威胁。   

          

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