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第33章 “开放在海底的带刺玫瑰”——可燃冰

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海洋之所以诱人,仅仅从能源上讲,就让我们立即想到海底能燃烧的煤、石油或天然气,可是,很少会想到晶莹剔透的“冰”。然而,自 20 世纪 60 年代以来,人们陆续在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”。这种“可燃冰”在地质学上称之为天然气水合物,是一种白色固体物质,外形很像冰,却有极强的燃烧力,是一种优质能源。可是,开采它十分困难,因此有的专家把它比喻成“开放在海底的带刺玫瑰”。那么,可燃冰是怎样形成的?人类采取什么样的方法才能得到它,现在已进行了哪些探索性的尝试?这一切都令人着迷……

当今世界能源危机让人们忧心忡忡,而可燃冰的出现,无疑是上天赐予人类的珍宝。根据科学家的评估,仅仅在海底区域可燃冰的分布面积就达4000万平方千米,占地球海洋总面积的1/4.目前,世界上已发现的可燃冰分布区多达116处,储量已相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上,足以让人类使用1000年。因此,西方学者把可燃冰称为“21世纪能源”或“未来新能源”。如此数量巨大的能源对人类当然会产生极大的诱惑,也理所当然的成为21世纪具有良好前景的后续能源。

“可燃冰”是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分子与水分子,就像一个个淡灰色的冰球,故称可燃冰。据测,1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。它的形成与海底石油、天然气的形成过程极为相似,而且密切相关。我们都知道,埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,经过地壳的运动,最后形成石油和天然气。有趣的是,在这一过程中,有许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力作用下,幸运地凝结成了“可燃冰”。因此,专家们认为,可燃冰的形成有三个基本条件:一是温度不能太高,在零度以上可以生成,0~10℃为宜,最高限是20℃左右,再高就很难分解了。二是要有足够的压力,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成。三是地底要有气源。因为,在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态,而海洋深层300~500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。

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。直到1960年,苏联在西伯利亚首次发现了可燃冰,人们这才开始关注海底可燃冰的存在、开发和利用等一系列问题,可燃冰也终于从深不可测的海底跃入人类的视野,成为商人、政要们绘声绘色的谈资,世界上一些发达国家也纷纷投入人力、物力、财力进行可燃冰的研究和开发:美国在1969年开始实施可燃冰调查,1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家长远计划;日本开始关注可燃冰是在1992年,目前已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价。2000年开始,可燃冰的研究与勘探进入高峰期,世界上至少有30多个国家和地区参与其中,国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构,有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备,是当今世界上唯一的一艘能从深海岩石中取样的轮船,船上装备有能用于研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。它在大洋上的行动,标志着人类勘探海底可燃冰进入新的历史时期。2005年4月14日,我国宣布首次发现世界上规模最大、被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区,其面积约为430平方千米。这一成果表明,我国勘探海底可燃冰工作跨上了新征程。

可燃冰虽然呈固态,不会像石油开采那样自喷流出,可是,如果把它从海底一块块地搬出海面的话,这些冰球一旦升到海面就会砰然而逝,甲烷也就会挥发殆尽,同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源,世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。目前,主要有三种开采方案。一是热解法,利用“可燃冰”在加温时分解的特性,使其由固态分解出甲烷蒸汽;二是降压法,科学家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使其分解;三是置换法,把二氧化碳注射入海底的甲烷水合物储层,把甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”,从而将其置换出来。可是,不论哪一种方法都存在这样或那样的问题,都不能圆满地解决一些对人类不利的遗留病症。因此,海底可燃冰的开采技术至今没有取得突破性进展。

可燃冰,带给人类的不仅是新的希望,同样也有新的挑战,谋求它造福人类的路程仍然艰难,但不会漫长,因为我们相信自己的智慧!

“小档案”

可燃冰给人类带来新的能源前景的同时,对人类生存环境也提出了严峻的挑战。它的温室效应是二氧化碳的10~20倍,而温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存,后果是灾难性的。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍,如果操作不慎,让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去,将产生无法想象的后果。海底开采还可能会破坏地壳稳定平衡,使海底软化,出现大规模的海底滑坡,毁坏海底工程设施,特别是陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难,一旦出了井喷事故,就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。这不仅会对过往行船有危险,也会给低空飞行的飞机带来厄运。目前已有证据显示,过去这类气体的大规模自然释放,在某种程度上导致了地球气候的急剧变化。8000年前在北欧造成浩劫的大海啸,也极有可能是由于这种气体大量释放所致。有的学者还认为,近几个世纪,在位于佛罗里达、百慕大群岛和波多黎各之间的百慕大三角区海域发生过的许多船只和飞机神秘失踪事件,即所谓百慕大之谜就可能与此有关。因此,可燃冰的开发利用就像一柄双刃剑,令人类十分悬心,至今没有取得突破性进展。

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