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工業(yè)連接

可燃冰有望成為清潔的能源替代品

2025China.cn   2009年04月10日

  美國(guó)地質(zhì)勘探研究院(USGS)地質(zhì)學(xué)家迪姆·克勒特表示,可燃冰有望成為人們向未來更清潔能源(氫能和太陽(yáng)能)過渡時(shí)的“橋梁”,在為人們提供所需能源的同時(shí),減少向大氣中排放二氧化碳,緩解全球變暖過程。

  自20世紀(jì)60年代以來,人們陸續(xù)在凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了一種可以燃燒的“冰”。這種“可燃冰”在地質(zhì)上稱之為天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡(jiǎn)稱Gas Hydrate),又稱“籠形包合物”(Clathrate)。
  
  可燃冰是一種白色固體物質(zhì),外形像冰,有極強(qiáng)的燃燒力,可作為上等能源。它主要由水分子和烴類氣體分子(主要是甲烷)組成,所以也稱它為甲烷水合物。可燃冰是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等)下,由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。 一旦溫度升高或壓強(qiáng)降低,甲烷氣則會(huì)逸出,固體水合物便趨于崩解。所以固體狀的天然氣水合物往往分布于水深大于300 米以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài),其分布可以從海底到海底之下1000米的范圍以內(nèi),再往深處則由于地溫升高其固體狀態(tài)遭到破壞而難以存在。

  雖然科學(xué)家對(duì)可燃冰認(rèn)識(shí)已有幾十年的歷史,但是直到最近他們才開始嘗試將可燃冰作為一種替代能源??扇急怯捎袡C(jī)物腐爛分解出的甲烷氣體與水在低溫和高壓的環(huán)境下形成的,這種低溫和高壓的環(huán)境出現(xiàn)在地球深海和陸地的某些地方,其中包括海底和北極區(qū)的永久凍土地帶。

  現(xiàn)在,越來越多的證據(jù)顯示,可燃冰儲(chǔ)藏量豐富。2008年11月,USGS的研究小組宣布,僅在美國(guó)阿拉斯加北坡地區(qū),就儲(chǔ)藏著巨大數(shù)量的可燃冰,有望從中提取大約2.42萬億立方米天然氣,足以保證1億戶家庭超過10年的取暖用氣需求。

  克勒特是該研究小組成員,他表示:“這的確是個(gè)巨大的能源儲(chǔ)藏庫(kù)。不過,現(xiàn)在還不清楚大規(guī)模開采時(shí),巨大的資源中究竟有多大的量最終被利用。”他認(rèn)為,最終被利用的能源量取決于科學(xué)家從可燃冰中提取有用甲烷(天然氣主要成分)的能力,也就是說是否能掌握高效和廉價(jià)的提取方法。

  美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家甲烷水合物研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人雷·博斯維爾博士表示:“一旦我們懂得如何更好地尋找最有希望的可燃冰儲(chǔ)藏后,我們將需要了解如何以安全和商業(yè)可行的途徑來開發(fā)它們。而在認(rèn)知可燃冰對(duì)不同開采途徑的反應(yīng)方面,化學(xué)無疑會(huì)發(fā)揮相當(dāng)大的作用?!?

  博斯維爾認(rèn)為,比較有希望從可燃冰中獲取甲烷的技術(shù)之一是簡(jiǎn)單地為可燃冰的儲(chǔ)藏地減壓;另外一個(gè)方法是用二氧化碳取代天然氣水合物中的甲烷。理論上講,人們可以利用與石油和天然氣開采相同的鉆探技術(shù)進(jìn)行可燃冰中甲烷的開發(fā)。

  目前,研究人員在全球許多地區(qū)也找到了大量的可燃冰儲(chǔ)藏,包括美國(guó)、印度和日本。美國(guó)除了阿拉斯加外,其墨西哥灣和東海岸都蘊(yùn)藏著豐富的可燃冰。

  在中國(guó),2002年1月,《中國(guó)海域天然氣水合物資源調(diào)查與評(píng)價(jià)》項(xiàng)目正式啟動(dòng)。截至2005年,以廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局為項(xiàng)目承擔(dān)單位,重點(diǎn)開展了南海北部陸坡西沙海槽、神狐、東沙及瓊東南海域的天然氣水合物資源調(diào)查與評(píng)價(jià)。中國(guó)人邁開步伐,也將走上探索可燃冰資源的科學(xué)旅程。

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