美國地質(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(氫能和太陽能)過渡時的“橋梁”,在為人們提供所需能源的同時,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??扇急窃谝欢l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降低,甲烷氣則會逸出,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)家對可燃冰認(rèn)識已有幾十年的歷史,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,可燃冰儲藏量豐富。2008年11月,USGS的研究小組宣布,僅在美國阿拉斯加北坡地區(qū),就儲藏著巨大數(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:“這的確是個巨大的能源儲藏庫。不過,現(xiàn)在還不清楚大規(guī)模開采時,巨大的資源中究竟有多大的量最終被利用?!彼J(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的提取方法。
美國能源部國家能源技術(shù)實驗室、國家甲烷水合物研發(fā)項目負(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)知可燃冰對不同開采途徑的反應(yīng)方面,化學(xué)無疑會發(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)之一是簡單地為可燃冰的儲藏地減壓;另外一個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藏,包括美國、印度和日本。美國除了阿拉斯加外,其墨西哥灣和東海岸都蘊藏著豐富的可燃冰。
在中國,2002年1月,《中國海域天然氣水合物資源調(diào)查與評價》項目正式啟動。截至2005年,以廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局為項目承擔(dān)單位,重點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)查與評價。中國人邁開步伐,也將走上探索可燃冰資源的科學(xué)旅程。
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