可燃冰,是天使还是魔鬼?

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可燃冰,顾名思义就是外表像冰一样,但却能够燃烧的物质,本质上是水分子构成的多边形牢笼结构锁住甲烷分子而形成的包合物,充分燃烧后会变成二氧化碳和水。可燃冰容易存在于低温高压的环境中,在地球上一般隐藏在海底、永冻土下、极圈底下。

1810年英国化学家戴维首次在实验室中发现牢笼水合物也就是可燃冰;1934年冬季,苏联某处的石油管道堵塞,维修过程中发现管道中存在许多固态物质(可燃冰);1965年,苏联科学家在1450米深度的北极海底钻探中,发现岩石孔隙中存在大量的可燃冰,这是人们第一次真正认识到可燃冰。

可燃冰和石油相比有许多优点,可燃冰燃烧最后只会留下一滩水和二氧化碳气体,是一种清洁能源;石油则是烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物,燃烧后会产生一些有害气体,一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等气体,氮氧化物都具有不同程度的毒性;大量煤炭燃烧会形成粉尘,长期生活在粉尘环境中会使人患上尘肺或癌症。这样看来可燃冰确实是非常优秀了。

判断燃料质量的重要指标为热值,资料显示石油的热值为41.87MJ/kg,可燃冰为38.97MJ/kg,原煤为20.93MJ/kg,可燃冰和石油基本处于同一个等级。而中国的可燃冰储量惊人,主要分布在南海海域,资源储存量1500亿立方米,占到了世界可燃冰储量的70%。去年中国首次在南海完成可燃冰的稳定开采,未来将会彻底摆脱依赖石油能源进口的劣势,自主供给能源。

可燃冰虽然有很多好处,但也有一定危害。首先海底环境不稳定,开采可能会破坏地壳的稳定,造成大陆边缘震荡引发海底塌陷;二叠纪到三叠纪之间,地球上发生过一次生物大灭绝事件,许多科学家认为火山喷发和隐藏在地底的可燃冰喷射导致地球变暖和缺氧是物种灭绝的罪魁祸首,人类开采地底和海底的可燃冰技术和环境保护技术并不先进,开采时温度升高,可能会导致可燃冰变成甲烷气体,可能会严重破坏生态环境后果不堪设想。


科学薛定谔的猫


可燃冰,是由冰与甲烷结合而成

,它的储量巨大,分布在世界上各个范围,如果开采技术能够突破,会使很多国家改变能源的短缺现状,但是可燃冰到底是能源的希望还是骗局,依然是个问题。

什么是可燃冰?

可燃冰很早就被地质学家们发现,在北极地区的冰冻地带,由大量的甲烷冰存在。甲烷气体很常见,在自然界中,无论是植物腐败,还是动物的腐烂过程都会释放出大量的甲烷气体,甲烷气体也是沼气,瓦斯等可燃气体的主要成分。如果动植物产生的,或者地球内的甲烷气体在释放到大气之前,并冰封在冰层之内,就很容易形成可燃冰。

可燃冰开发利用的难点有哪些?

基于现在全球能源紧缺的现状,可燃冰的研究最近二十年被提上日程,美国在2000年起就全面启动了对可燃冰新燃料的开采及利用技术的研究,引发了各个国家对于获得这种新能源的兴趣,原来越多的国家已经投下巨资去研究对可燃冰的开采以及利用。但目前可燃冰的不稳定性还是最大的开发限制,在开采过程中,必须要保持可燃冰的稳定和冻结的状态,这给大规模开采带来的难度。如何避免甲烷气体在开采中的自然释放,以及更好的收集释放的气体,都是尚待攻克的问题。

可燃冰开采有什么不良后果?

不科学的开采可燃冰,会对地球环境造成不良的影响。首先,在海底收集可燃冰会直接导致海底结构的坍塌,引起海底滑坡,对大陆架地质结构造成破坏。其次,可燃冰的燃烧一样会产生温室效应等问题。最后要提及的是,大量甲烷在开采过程中的释放,对于大气环境的以及人类生存的影响还是个未知数。而且研究已经发现在5000万年前,一次大规模的甲烷释放,造成了全球气候的巨变以及大量生物的灭绝。

我国目前领跑可燃冰开采技术吗?

各国已经开始了可燃冰利用的竞争,美国在墨西哥湾进行试开采,日本也展开了多次的实验性开采研究。而我国已经在南海实现了可燃冰的实验性开采,技术水平目前领跑全球可燃冰开采,但这只是万里长征的第一步,目前离大规模安全开采,以及商业化应用,还需要科研和技术人员的大力攻关。


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可燃冰的开采是一把双刃剑

现在随着我们全球气温的不断变化,尤其是能源资源的不断枯竭,人类开始积极的寻求新的能源替代物。从现在来看,科学家所发现的这些新能源,像是风能、太阳能或者是生物能等等都是可再生资源。另一方面,科学家将新的能源替代物目光投向了可燃冰,这是一种低碳能源,不过也有一部分人认为可燃冰的开采可能是一把双刃剑,很可能在为我们人类提供能源的同时,也在大肆的破坏着我们人类的生活环境,那么可燃冰究竟是隐形的自然界恶魔,还是我们人类资源后续的福音呢?

可燃冰其实就是一种天然气水合物,一般来说主要是分布在深海之中或者是陆地一些永久的冻土之中,可燃冰的行程就是由于天然气跟水在高压低温的环境下形成的一种类似于结晶的物质,不过这种物质最大的特性就是遇到火就能够燃烧,所以被称之为可燃冰。外观看起来像是普通的冰块一样,另外也有一个称呼被称作固体瓦斯,就咱们全球的范围来说,这种可燃冰的分布相对来说还是比较广泛的,像是一些永久的冻土或者是高纬度的岛屿以及海洋的大陆架或者是深海沉积物,内陆湖的深水环境之中都会有。

这种可燃冰具有极高的资源价值,现在已经成为了替代石油,作为新的全球资源开发的热点,可燃冰的开采早在上个世纪60年代开始一些比较发达的西方国家,像是美国、德国都陆续的制定了这种可燃冰的勘探开采计划,到目前为止,全球众多的海域或者是冻土区涌现出了很多不同的可燃冰可研究开采的地区,这种可燃冰被称之为21世纪最有发展前景的一种资源。据现在来说,在全球的储存量远比石油以及天然气的资源更加的丰富,如果可燃冰能够成功开采,可以从根本上解决人类资源能源的危机。

但是对于这种可燃冰的开采,不同的科学家却持有不同的观念,有一部分科学家认为开采这种可燃冰很可能,在给我们人类提供能源的同时也会引发一系列的自然不良反应,或许可燃冰的开采会引起全球的温室效应以及海底滑坡或者是破坏原有的海洋生态平衡环境,因此现在虽然很多国家都将研究新的替代能源的目光投向了可燃冰,可是现在没有任何一个国家能够进行大规模的开采,想要开采这种可燃冰,就必须要解决在开采的过程中有可能对我们的自然环境造成的一系列影响问题,所以现在对于可燃冰的开发还只是处在一个初步的研究阶段。

当然也有一部分科学家认为,可燃冰其实可以大规模的开采,可燃冰应该是大自然对于我们地球人类的一种馈赠,也就是地球生生不息,有规律发展的结果。可燃冰的开采并不会对地球造成很严重的影响,现在虽然在科学界不同的声音,可燃冰的开采可能会对地球的环境带来严重的后果,但这些只是科学家的一些推测,并没有什么直接的证据能够证明,也许只是人们的杞人忧天。

那么可燃冰的开采究竟有哪些困难所在?有人认为大规模的开采这种可燃冰,很有可能会引起全球范围内的温室效应,当然如果是在海洋之中开采,很可能会引起海底的滑坡,进而引起海洋生态环境的破坏。如果大规模的开采可燃冰,很有可能会发生严重的泄漏现象,大量的甲烷气体如果经由海水直接进入到地球的大气层之中,而甲烷所带来的温室效应,肯定要比普通的二氧化碳强很多,所以如果这种甲烷不能够在开采可燃冰的过程中得到有效的控制,那么全球将引发快速的温室效应,随之而来,海水的温度也会逐步的上升,这样海底的大量可燃冰的储存就会被自动的分解,这样就会进入一个恶性的循环,所以我们在开采可燃冰的过程中一定要将这种有害的甲烷气体收集起来。

另外海底如果想要开采可燃冰,还存在于海底压力骤减后破坏海底环境很有可能会引发海啸等自然灾害,就现在的科学技术发展水平来说,还没有能力能够完成将可燃冰大规模的从海底转移到陆地上,并且将其得到完好的保存。一旦我们在海洋之中大规模的开采这种可燃冰,很有可能会造成海洋的大陆架甚至是海床等不同的地方发生动荡或者是塌方等危险。

因此可燃冰虽然被很多科学家视为能够替代石油的新型能源,可是从科学技术来说,这种新型的能源还不能够大规模的开采,但是可燃冰确实存在着经济性,所以还需要科学家的不断努力探索研究。


三丰


可燃冰再次火了,且持续时间更长久。

5月18日,国土资源部中国地质调查局宣布,正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,我国成为全球首个在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。自5月10日出气至当天,已累计产出超12万立方米、甲烷含量高达99.5%的天然气。

此后一段时间,可燃冰持续获得高关注度,吸睛能力超强。截至6月10日,神狐海域可燃冰已连续产气达31天,实现了试采工作的“满月”记录,试采总产气量达到21万立方米,平均日产6800立方米。

观察舆论走向,人们对我国可燃冰试采成功的意见、认识分歧较为明显,有人欢欣鼓舞、信心满满,有人愁眉苦脸、忧心忡忡。作为一种新生事物,这似乎是可以预见的情形。对普通人而言,自说自话、各抒已见无伤大雅,但作为能源政策制订者、投资决策者,恐怕需要更为客观、全面、冷静看待。

其一,可燃冰试采成功乃可贺之事。5月18日,中共中央、国务院对海域天然气水合物试采成功发出贺电。正如贺电所说,经过近20年不懈努力,我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破。这是中国人民勇攀世界科技高峰的又一标志性成就,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。

尽管舆论中充斥着负面情绪,认为美国、日本等可燃冰研究走在前列的国家尚且“业绩平平”,从而质疑我国所取得的业绩,但事实上,这是自卑过度、自信不足的表现。国外没有干成的事,我国未必做不成,这是再浅显不过的简单逻辑,却总被错误地用来否定国内业绩。

其二,可燃冰将成能源转型重要担当。当前,全球能源转型正在进行。虽然业界对天然气在能源转型中的地位和作用认识不一,但随着可燃冰的到来或许将提高认识统一度。可燃冰是资源量丰富的高效清洁能源,全球可燃冰资源量预测超过21000万亿立方米,相当于全球已发现的煤、石油、天然气等化石能源的两倍以上,未来有望成为全球能源发展的战略制高点。

当前,天然气是全球能源消费的重要组成部分,去年占比23.8%,但我国天然气消费比重不高,去年占比仅5.9%。提高天然气消费比重,成为我国能源战略的重要组成部分,计划到2020年提高到10%、2030年提高到15%。可燃冰的加入,将改变我国“缺气”状况,对提高我国天然气消费比重产生积极影响。

其三,可燃冰开采必须注意风险防范。可燃冰是一种固体存在,与常规油气开采完全不同。由于其不稳定,而甲烷又是一种温室气体,开采过程控制不好可能会造成严重的环境问题。因而,在开采过程中必须高度重视风险防范,避免给海洋、大气等带来严重影响,也避免给可燃冰资源造成额外伤害。近年来,我国能源领域“大干快上”蔚然成风,无论传统的煤电、水电,还是新晋成员风电、太阳能发电等,都无不如此。即使在当前电力过剩风险彰显的情况下,也未能改变,遭遇社会诟病。可燃冰有必要吸取教训,循序渐进,避免冒进。2030年前商业化开发利用的消息甚嚣尘上,其实作为大自然对人类的馈赠,可燃冰多留些日子也并非坏事。

同时,需要注意兼听。所谓兼听则明,偏听偏信则遗害不浅。人们在表达观点时,或出于自身特殊目的,或限于信息掌握不足,或囿于认识水平不高,难免不够客观甚至故意歪曲、误导。如果听信某种言论,即热血沸腾、群情激愤,显然犯了不可饶恕的幼稚病。

试玉要烧三日满,辨材须待七年期。我国可燃冰试采成功刚满月不久,尚未跨越蹒跚起步的阶段,现在作出任何结论都显太早、太不负责任。尽管可燃冰被普遍视为战略性替代能源,但其发展道路显然不会一帆风顺、一马平川,唯愿且走且珍惜。


翡翠讲堂


很高兴回答你的问题。

今年我国在南海试采可燃冰成功,在人类新能源的应用上也是写下了重重的一笔。可燃冰的学名其实是“天然气水合物”,19世纪初在实验室里被发现,20世纪30年代之后,苏联、美国、日本纷纷开始研究,2000年之后全球有30多个国家和地区都在研究它,我国开始立项研究天然气水合物也是在2000年前后。虽然研究的时间不长,但是研究的进展确实是突飞猛进的。

有这么多国家和地区愿意去研究这种物质,说明它一定是有好处的,而且好处很大。

天然气水合物之所以又叫“可燃冰”,是因为它的外观看起起来很像冰,但是遇到火就可以燃烧。

它所存在的地方,一般是在深海或者冻土之中。在低温和高压的条件之下,天然气和水会形成一种很像冰的物质,压力越大这种水合物就稳定。深海或者冻土的环境很容易满足低温和高压的条件。

为什么大家都卯足了劲儿研究可燃冰呢?

因为这是一种非常棒的能源,能源界的小天使。

可燃冰在燃烧之后,几乎不会有任何残渣,而且可以得到大量的甲烷气体,是一种非常清洁而高效的能源。这在环境污染越来越被人们所重视的今天,是非常重要的。

但是呢,任何事物都是有利有弊。在某些方面,可燃冰可能真的是魔鬼一般的存在。

可燃冰中含有大量的甲烷,虽然能够提供大量的能源,但和二氧化碳一样,甲烷也是温室气体的一种。一旦在开采过程中甲烷泄露到大气之中,可能会给大气环境带来巨大的危害。

所以说啊,可燃冰是天使还是魔鬼,还要看人类怎么去开采,怎么去利用啊。


不吃肠的大肠


可燃冰,学名天然气水化合物,其化学式为CH4·8H2O。它是未来洁净的新能源。早在1778年英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。1934年,人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象,这些固体不是冰,就是人们现在说的可燃冰。1965年苏联科学家预言,天然气的水合物可能存在海洋底部的地表层中,后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的可燃冰。

可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中,是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,污染比煤、石油、天然气小很多,但能量高出十倍。

可燃冰是怎么样形成的呢?在一种低温和高压情况下(零度左右,30个大气压就可形成)天然气的主要成分甲烷就像饺子馅一样被包进了水里(饺子皮),并且被放进了永久的海底和陆地的永冻土冰箱里。海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的烷类气源。海底的地层是多孔介质,就这样,这种神奇的饺子在这里越聚越多。这种分散在世界各地、据估计储量为70万万亿立方英尺的物质也因此成为一个潜在的巨大燃料来源,其蕴含的总能量超过之前发现的所有石油和天然气的总和。足够让全球人类使用1000年。

但是值得注意的是可燃冰既是资源,也是一个超级大祸害。若处理不当发生意外,分解出来的甲烷气体由海水释放到大气层,将使全球温室效应问题更趋严重。此外,海底的大面积开采还可能会破坏地壳稳定平衡。造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方,甚至导致大规模海啸,带来灾难性后果。

根据测算国内的永冻土区下,可燃冰的资源量相当于350亿吨油量,而石油储量是60亿吨,潜力很大。经10余年技术攻关,我国吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术,填补了国内该领域空白,总体达到国际先进水平。此外,该技术还获得了2016年国家技术发明奖二等奖。


科坛春秋精选


21年前的夏天,德国科学家在北太平洋海底800米深处,第一次取出可燃冰样品,并使人类第一次看到,冰雪般的东西被点燃后,发出魔幻般淡红色的火焰,耗尽能量后,硕大的冰块竟变成了一摊清水……  

1.可燃冰的由来   

可燃冰的学名叫甲烷水合物,它的形状像石蜡遇热未融化前的样子,洁白而绵软。它是甲烷气体和水分子在高压低温作用下的特殊产物,它像地毯一样覆盖了10%的海底,总面积达4000万平方公里,深度在数百米到数千米不等。据科学家估计,全球可燃冰总储量高达2.5万万亿立方米,是石油、天然气和煤总储量的两倍,假如能够安全开采,至少可供人类使用数百年。   

按美国科学家的说法,可燃冰是海洋微生物和海底油气在海洋板块作用下的产物。因为占地球2/3的生命是由生活在海床下微生物构成的,那里没有氧气,一片黑暗,亿万年来,不计其数的微生物从不停歇地制造着甲烷。另外,当海洋板块下沉时,海底油气随板块边缘喷涌而出,在接触到冰冷的海水后,天然气与海水发生化学作用,日积月累,在高压低温的作用下,就形成了浩瀚厚实的可燃冰,像地毯一样沉睡在海底。   

可燃冰储量最多的国家是俄罗斯,其次是日本、加拿大和美国。据美国地质勘探局估计,美国的可燃冰蕴藏量为9600万亿立方米,是国内传统天然气储量的200倍,丰厚的利润自然引起投资者的关注。可是,美国科学家却一再告诫政府,对可燃冰的开发务必慎重,因为这种极易挥发的气体曾经多次危害环境,甚至会给地球生物带来灭顶之灾。   

2.可燃冰延迟开发的原因   

时值NASA(美国国家航空航天局)进行“阿波罗计划”时,NASA的燃料专家正在苦寻可以替代液氧的质量更轻、热值更大的燃料。因为体型庞大的“土星”火箭进入太空后,最多时每秒需消耗13吨燃料,极大地压缩了宇宙飞船的有效载荷。得知可燃冰的存在后,美国科学家兴奋不已,立刻确定为国家级科研项目,全力以赴地投入分析研究,希望以最快的速度占领可燃冰这块世界新能源高地。他们制定了《国际深海钻探计划》,派出当时世界最先进的“格洛玛·挑战者号”钻探船,连续在各大洋海域的450个点,打出了700个钻孔,同时进行了80次深海钻探,取得了大量的珍贵资料。   

对可燃冰的研究,美国科学家一直处于世界领先水平,但他们迟迟没有进行后续开采动作。有人猜测,美国人重点进行理论研究,因为他们希望在未来的星际旅行时,开发其他星球上甲烷水合物,用作飞船能源,在即将到来的星际大开发中确保难以撼动的领先地位。   

其实,情况远非那么简单。就在各国科学家纷纷建议政府投资开发可燃冰,以解煤炭、石油等能源告罄之虞时,美国科学家却告诫世人审慎开发可燃冰,因为它可能加剧温室效应,即使是极少的可燃冰被释放到大气中,后果可能都是灾难性的。

3.可燃冰是天使还是魔鬼 ?  

目前,科学界对可燃冰开发有两种观点:以美国俄勒冈大学的地质学家格雷沃里为首的一派认为,甲烷水合物是自然界中隐身的恶魔,会不定期地向地球发难,应是人类今后重点防范的自然灾害之一。   

远在2.5亿年前,在二叠纪末期,一种突然降临的灾害,短时间内毁灭了地球上的大部分生物。科学界普遍认为是一颗小行星撞击地球所致,但格雷沃里认为是海底积存的巨量的甲烷发生爆炸,导致气候温度骤然上升,泛滥至地面的大火消耗了大氣中的氧,所以多数地球生物相继毙命,甚至包括很多鱼类。他估计,北冰洋可能是今后甲烷水合物泛滥的导火索。因为那里可燃冰大多在浅海,并且得益于低温而非高压,所以一旦发生溢出爆炸,就是上帝降临也束手无策。  

另一种观点是,可燃冰就像陆地的森林,生生息息,自有规律,即使作用于自然,也不是很严重的,完全不必杞人忧天。这种观点的代表人物是加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的海洋地质学教授海格尔。   

海格尔说可燃冰的变迁会给地球带来灾难性后果还没有直接的证据,很多人可能是被它庞大的储量给吓坏了。问题其实没有那么严重,即使有甲烷溢出,也是非常少的,根本不足以影响气候。在俄勒冈附近的海面,他曾对一块漂浮的可燃冰进行追踪,很远就能看见它光闪闪的一片,起初还以为它正在释放甲烷气体,接近一看,原来它释放的气泡被石油包裹着,故而五光十色。他做了观察试验,发现有相当多的可燃冰会自行溶解在海水里,而没有释放出来。这充分说明,可燃冰释放的甲烷也是海洋食物链的一环——海水里的需氧菌会消耗甲烷,而进入大气的部分却是甲烷消费者释放的二氧化碳。   

令人欣慰的是,中国开采可燃冰计划将开采活动可能对环境的影响考虑在先,自始至终对作业周边海域的空气变化进行密切的追踪监测。在试采可燃冰的过程中,一方面,中国工程技术人员根据甲烷水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征,通过合理设计井位及降压方案,从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题;另一方面,技术人员通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备,构建了海水——海底——井下一体化环境安全监测体系,实现了对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测,确保整个开采过程安全、友好、可控、环保。   

中国此次安全环保试采可燃冰的意义,比其获得经济价值更珍贵,因为它一定会为人类未来大规模开发可燃冰提供宝贵的经验。


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可 燃 冰 科 普

可燃冰,即天然气水合物,分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

可燃冰的主要成分是甲烷和水分子,是天然气和水在低温、高压条件下形成的白色或灰色固体结晶。1立方米可燃冰融化可释放164立方米天然气和0.8立方米水。

那么问题来了:如此清洁的能源,为什么一直未得到大规模开采?

答案是:开采成本高,风险大……

97%的可燃冰分布在海洋,并且大多分布于陆地冻土区或距离海面900—1200米的深海沉积物中,可燃冰的开采和勘探是一项世界性的难题,需要科技含量相当高的深海钻采设备。

可燃冰如果开采不当,会触发海底或者冻土层中的甲烷气体爆发性释放。当甲烷气体释放的时候,压力进一步降低,温度升高,又会造成更多的可燃冰溶解释放,引发海底滑坡等地质灾害,后果不堪设想。

可燃冰会取代石油,成为主导能源吗?

一个能源能否取代另一个能源,首要的决定因素是成本。目前可燃冰开采尚处于实验阶段,离大规模商业化开采还有很长的路要走。石油作为重要化工原料的地位依旧不会改变的。

无论可燃冰是天使还是恶魔,中石化探索清洁能源的步伐不会停下。

与时俱进是石化人一贯的作风

碧水蓝天是石化人不懈的追求

中国石化生产的清洁汽油无论从动力还是排放,都达到了世界一流水平。面对天然气、可燃冰等新能源,我们大可不必有“狼来了”的感觉。毕竟轻质燃料油的生产只占石化产业的一小部分,诸如乙烯、丙烯、聚酯、柴油等产品是天然气、可燃冰所无法替代的。

在新能源汽车大行其道的今天,汽油并没有退出历史舞台,从续航和动力方面,汽油具有得天独厚的优势。“油电”混合或者“油气”混合动力汽车也许是大势所趋。

也许在不久的将来,您可能会在中石化加油站听到以下对话——

顾客您好:请问您加点什么?加50升92,外加50升冰!好嘞!汽油加“冰”,您慢走!


北蓝健康之家


事实上,人们对这类“冰块”的探究由来已久,最早可追溯到两百年前,那时石油还没有开始大规模开发与利用。


1810年,英国科学家汉弗莱·戴维在实验室中将氯气通入了水中,结果在0摄氏度以上出现了固体状的“冰块”,而且确定不是水结成的冰块。

因为通常情况下,0摄氏度以上的温度条件是不会结冰的。本来水和气是不相容的,但在一定条件下,它们竟然结合在一起形成了单独的一种冰状晶体。

由此,人们首次意识到了竟有“气水合物”这种物质。

至此之后,人们出于科学探索上的好奇,再也没有停止过对气水合物的研究和探索,研究人员纷纷把各种各样的气体例如甲烷气、二氧化碳气等通入水中试一试,看是否能够形成类似的“冰块”。

随着实验条件的不断进步,科研已经在实验室中证明,只要条件合适,几乎所有气体都可以和水生成类似的“冰块”。

遗憾的是,当时这一切的发现都只是停留在实验室的局部范围内,并没有在更大的层面上引起足够重视。以至于人类后来将能源利用的目光锁定在了石油上,轰轰烈烈地开始了一个世纪之久的寻找和争夺石油的大战。
一次意外的事件使得可燃冰引起了人们的广泛关注,而这相距实验室中发现可燃冰晶体已经过去了近一个世纪。

1934年,美国工程人员在阿拉斯加的天然气输送管道里发现,有一些异常的“冰块”堵塞了输气管道,并且难以根除,这给天然气输送带来极大的麻烦,后来查明这种冰块就是可燃冰。

也就是说一定条件下,管道中存有的水与天然气结合形成了可燃冰固体,从而阻断了管道的连通,人们这才认识到了可燃冰的重要性,只不过是从负面的角度。

至此之后,人们对可燃冰的研究工作开始逐步深入。

但是,研究人员一开始似乎本末倒置了,他们把主要精力放在如何消除输气管道的堵塞上,以期在工业条件下对可燃冰进行预测和清除,并没有考虑将可燃冰作为一种能源加以研究和利用。因此,那时候人们希望这种“冰块”越少越好,只要能保证天然气管道正常输送就谢天谢地了。
1968年人们在前苏联西伯利亚北部的麦索雅哈气田首先发现了可燃冰,并成功实施了试验开采,一直持续了几十年。这成为可燃冰勘测与开发过程中的经典一幕。至此,人们对可燃冰在未来能源结构中所扮演的角色开始了重新定义,可燃冰作为石油接续能源的概念才逐步清晰起来。
可燃冰在自然界大面积存在,这已在全球大范围的地质勘探中得到证实,并且为各国科研人员所普遍公认。

根据可燃冰赋存的条件推断,目前在地球上大约有30%的陆地是可以形成可燃冰的潜在地区,而在大洋水域中约有90%的面积也属于这样的潜在区域。谈及可燃冰的具体储量,由于采用的标准不同,各国的不同研究机构对全球可燃冰总储量的计算值有不小的出入。

但无论采取哪种标准计算,可燃冰的储量在数值上都堪称天文量级。
目前,研究领域公认的数据是可燃冰所蕴含的碳含量高达×1013吨之多,是目前已探明的所有常规化石燃料包括煤炭、石油、天然气等碳含量总和的两倍。换句话说,按照目前人类社会的能源消耗水平,全球可燃冰中蕴藏的能量足以供人类利用数百年。

尽管上述的储量数字已经极为可观,但一部分科学家仍然坚持这是比较保守的估算,他们报有更乐观的期待。由此也难怪能源学家惊呼,可燃冰是继煤炭和石油之后大自然奉送给人类的又一“能源厚礼”。
尽管可燃冰开采上的难度不小,目前还没有形成一套成熟和有效的开采方案。但是,现有的条件下开发可燃冰并不存在难以逾越的技术障碍,这是可燃冰作为石油替代能源的关键问题所在。我们正视可燃冰资源开发中所面临的种种困难,但却无须过分地放大这种困难。
我们不妨回过头来看看石油的开采历程,这有助于我们认识到问题的本质。

我们现在所面临的问题就像在石油利用之初人们面对几千米下的油层一筹莫展一样,如果早期的工程人员一开始就失去了冲出困境的勇气,对面临的难题想当然地认为束手无策的话,石油或许仍静静地躺在幽深的地层中,等待着我们去发现和开采。现在看来,这些当初石油开采过程中所面临的难题都称不上为难题了,甚至有些问题都是小儿科。大多数横亘在石油开采人员面前的问题已经得到了完美地解决。

正像硬币的正反两面一样,任何事物都会有优劣之处。玫瑰看起来娇艳无比,但一定不要忘记它带着刺,可燃冰就是这样一朵带刺的玫瑰。尽管其在全球的储量十分庞大,开发前景无限广阔,但这丝毫不能掩饰当前的现实困境。
可燃冰在自然界的赋存环境是有条件限制的,即高压力、低温度的特殊环境,通常压力要求达到100个大气压以上,温度要达到10摄氏度以下。在这种环境下,可燃冰才可以“舒舒服服”存在,而一旦破坏了这种环境,可燃冰将无法适应,难以保持原有的稳定状态。就像冰雪在温度较高时消融一样,可燃冰在这种情况下自然也会融解,很快分离成天然气和水。

当周围环境没有变化时,可燃冰在海底地层或者冻土层中会稳定地存在,但如果人们将其开采后带离到海面或地面上时,由于赋存环境遭致了破坏,可燃冰将很快会融解并气化,瞬间就消散得无踪无影。可燃冰对环境的变化十分敏感,因此指望大规模开采出可燃冰的固态晶体是不现实的,当然也是不必要的。

人们恰恰可以利用可燃冰对环境变化比较敏感的特性来实现对其开采。通过人为地改变可燃冰的赋存条件,促使可燃冰先分解成天然气和水,然后再按照开采常规天然气的方法那样开采可燃冰,这不失为一种解决开采难题的迂回之策。

目前可燃冰的各种试验开采方法如热解法、减压法和注入试剂法等都是遵循了上述的技术路线。比如,热解法是向含有可燃冰的地层中注入热水,通过改变可燃冰赋存的温度条件,使得可燃冰分解出天然气以便采收。
除了上述几种方法外,科研人员还设想出一种新方法,也就是置换法。即让二氧化碳气体分子把寄居在由水搭建的笼子中的甲烷或乙烷分子“驱赶”出来,而二氧化碳分子最终将占据这些笼子。实际上就是用二氧化碳气体把可燃冰里的天然气置换出来。由于二氧化碳气体形成的水合物其比重比海水大,于是就会沉入海底深埋,这样相当于将大气中的二氧化碳气体转移到海底,既可以减缓大气中的温室效应,又开采利用了天然气。当然这种一举两得的方法目前还处于最初的设计阶段,距离真正的应用还有很长一段路要走。
无论采取上述哪一种开采方法,安全性方面都面临着重大的难题。即如何有效收集可燃冰分解出来的天然气;同时,如何保证开采过程中含可燃冰地层的稳定也是重中之重。

我们知道,可燃冰中的主要气体组分甲烷气是温室效应极强的气体之一,如果甲烷气大量泄露到大气中,将会加剧地球环境变暖,使地球温度升高,导致冰川融化等一系列环境问题。这显然是我们不愿看到的,也是可燃冰开采过程中必须极力避免的。

另外,可燃冰开采后会导致原本结构稳固的沉积层被“掏空”,海底地层的支承力由此变弱,在外力的诱发下容易造成大陆架边缘动荡,引发钻井变形或坍塌、海底滑坡等地质灾害,严重的情况还会引发可燃气体爆炸、海啸等灾难性事故。
虽然当前条件下可燃冰还不足以规模化开采,一旦有了技术上的突破与完全商业化的利用方案,可燃冰的开发将会一发不可收地而大规模开展起来。可以肯定,可燃冰作为下一代主导能源只是早晚问题。

进一步


看来,可燃冰被文科生搞坏了,这些文科生小编想当然认为,可燃冰就是像冰块一样的燃料,,以为可以像加冰块一样,装到汽车油箱里使用。这就导致贻笑大方的后果。

本人化学专业,做下科普,什么是可燃冰,?可燃冰就是天然气水合物,是在低温高压下,甲烷和水形成的类似冰块样的物质,离开海底,就会气化分离,形成天然气,就像二氧化碳-75度可以形成干冰一样,但是常温还是气态。

于是,所谓可燃冰,运输存储还是以天然气为标准进行。希望不要闹笑话了

至于说可燃冰能量是煤炭汽油等的数十倍,更是笑话了,根据分子式就可以推算热值了。可燃冰热值绝对不可能大于煤,天然气,汽油,等,只有汽油或天然气的1/3-5,甚至更低。就是说,10公斤可燃冰的燃烧能量只有1-3公斤汽油而已。原因,可燃冰里的水不产生能量,但占重量。所以,可燃冰的热值计算就是去掉水含量,如水含量60%,则可燃冰热值就是同等天然气的40%,具体水含量多少,有文献可查。就不多啰嗦了


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