可燃冰及其利用

1、.可燃冰及其利用一種特別的物質(zhì)被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它存在于300500米海洋深處的沉積物中和寒冷的高緯度地區(qū)，其儲(chǔ)量是煤炭、石油和天然氣總和的兩倍，1立方米的它可釋放出相當(dāng)于天然氣164倍的能量。在能源緊缺的如今發(fā)現(xiàn)它真可解燃眉之急?？扇急型〈?、石油和天然氣，成為21世紀(jì)的新能源?？茖W(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當(dāng)于4000萬(wàn)平方公里，是迄今為止海底最具價(jià)值的礦產(chǎn)資源，足夠人類使用1000年。但在繁復(fù)的可燃冰開(kāi)采過(guò)程中，一旦出現(xiàn)任何過(guò)失，將引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難，成為環(huán)保敵人首先，搜集海水中的氣體是非常困難的，海底可燃冰屬大面積分布，其分解出來(lái)的甲烷很難聚集在某一地區(qū)內(nèi)搜

2、集，而且一分開(kāi)海床便迅速分解，容易發(fā)生噴井意外。更重要的是，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳厲害10至20倍，假設(shè)處理不當(dāng)發(fā)生意外，分解出來(lái)的甲烷氣體由海水釋放到大氣層，將使全球溫室效應(yīng)問(wèn)題更趨嚴(yán)重。此外，海底開(kāi)采還可能會(huì)破壞地殼穩(wěn)定平衡，造成大陸架邊緣動(dòng)亂而引發(fā)海底塌方，甚至導(dǎo)致大規(guī)模海嘯，帶來(lái)災(zāi)難性后果。目前已有證據(jù)顯示，過(guò)去這類氣體的大規(guī)模自然釋放，在某種程度上導(dǎo)致了地球氣候急劇變化。8000年前在北歐造成浩劫的大海嘯，也極有可能是由于這種氣體大量釋放所致。一、什么是“可燃冰這種看起來(lái)像冰霜的物質(zhì)叫“可燃冰，學(xué)名叫“天然氣水合物，因?yàn)橹饕煞质羌淄?，因此也常稱為“甲烷水合物。在常溫常壓下它會(huì)分解

3、成水與甲烷，“可燃冰可以看成是高度壓縮的固態(tài)天然氣?！翱扇急獗砩峡此癖?，從微觀上看其分子構(gòu)造就像一個(gè)一個(gè)“籠子，由假設(shè)干水分子組成一個(gè)籠子，每個(gè)籠子里“關(guān)一個(gè)氣體分子。目前，可燃冰主要分布在東、西太平洋和大西洋西部邊緣，是一種極具開(kāi)展?jié)摿Φ男履茉矗捎陂_(kāi)采困難，海底可燃冰至今仍原封不動(dòng)地保存在海底和永久凍土層內(nèi)。二、“可燃冰是如何形成的呢？可燃冰由海洋板塊活動(dòng)而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會(huì)下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上外表。當(dāng)接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成水合物。科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相

4、當(dāng)于4000萬(wàn)平方公里，是迄今為止海底最具價(jià)值的礦產(chǎn)資源，足夠人類使用1000年?！翱扇急男纬捎腥齻€(gè)根本條件：首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，010為宜，最高限是20左右，再高就分解了。第二壓力要夠，但也不能太大，零度時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成。第三，地底要有氣源。因?yàn)?，在陸地只有西伯利亞的永久凍土層才具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài)，而海洋深層300500米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。因此，其分布的陸海比例為1100。三、人類如何開(kāi)采、利用“可燃冰？開(kāi)采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰在加溫時(shí)分解的特性，使其由固態(tài)分解出甲烷蒸汽。但此方法難處在于不好搜集。

5、海底的多孔介質(zhì)不是集中為“一片，也不是一大塊巖石，而是較為均勻地遍布著。如何布設(shè)管道并高效搜集是急于解決的問(wèn)題。方案二是降壓法。有科學(xué)家提出將核廢料埋入地底，利用核輻射效應(yīng)使其分解。但它們都面臨著和熱解法同樣布設(shè)管道并高效搜集的問(wèn)題。方案三是“置換法。研究證實(shí)，將CO2液化實(shí)現(xiàn)起來(lái)很容易，注入1500米以下的洋面不一定非要到海底，就會(huì)生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就會(huì)沉入海底。假如將CO2注射入海底的甲烷水合物儲(chǔ)層，因CO2較之甲烷易于形成水合物，因此就可能將甲烷水合物中的甲烷分子“擠走，從而將其置換出來(lái)。但假如“可燃冰在開(kāi)采中發(fā)生泄露，大量甲烷氣體分解出來(lái)，經(jīng)由海水進(jìn)入大氣層。甲烷的溫室效應(yīng)比CO2要大21倍，因此一旦這種泄露得不到控制，全球溫室效應(yīng)將迅速增大，大氣升溫后，海水溫度也將隨之升高、地層溫度上升，這會(huì)造成海底的“可燃冰的自動(dòng)分解，引起惡性循環(huán)。因此，開(kāi)采必需要受控，使釋放出的甲烷氣體都能被有效搜集起來(lái)。海底可燃冰的開(kāi)采涉及復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，所以目前仍在開(kāi)展階段，估計(jì)需要10至30年的時(shí)間才能投入商業(yè)開(kāi)采。其實(shí)，中國(guó)、美國(guó)、加拿大、印度、韓國(guó)、挪威和日本已開(kāi)場(chǎng)各自的可燃冰研究方案，其中日本建成7口探井，期望在2019年投入商業(yè)開(kāi)采，美國(guó)近年也急起直追