论文部分内容阅读
不久前，来自日本的一则消息曾撩动公众神经——该国勘探机构从近海海底可燃冰中成功提取甲烷气，标志该国商业开采可燃冰迈出了关键一步。
消息一出，即引发人们对可燃冰的猜测：它能否像一把利刃一样，斩断现今能源问题的死结？
可燃冰不是纯冰，而是甲烷、乙烷等天然气小分子被固定在水分子组成的晶体笼子里形成的天然气水合物。固体可燃冰里藏有相当于自身体积近两百倍的天然气。如果可燃冰能保持固体状态被开采出来，就为远途运输天然气提供了一个新思路。
很多天然气资源远离市场，输送很不方便，需耗巨资铺设管道，或在低温高压条件下液化并用昂贵的专用船只运送，对于产地附近的基础设施也有不少要求。而能量密度增加近两百倍的可燃冰运输起来就方便不少。即便开采后难以使可燃冰保持固体状态，其蕴藏的天然气也是重要化石能源。
目前，开采可燃冰仍面临不少技术难题。由于形成条件的限制，海底可燃冰资源都分布在水深至少数百米、埋藏深度几百米的沉积层下面。海底的温度、压力、海水的腐蚀等等都是需要克服的技术问题。
另外，分布在大陆架边缘向深海过渡地方的可燃冰资源也给开采设施的安装、运行及管道铺设带来不少麻烦。要解决这些问题，使可燃冰开采具有经济性，还需通过长时间工业实践积累经验。
开采之外的气候、地质问题则更加麻烦。进入工业时代以来，人类使用化石能源已导致大量二氧化碳排放，与此相关的气候变化也已开始影响人类生活。
甲烷是可燃冰中的主要有用成分，假设以百年为限，甲烷在大气中的温室效应强度是二氧化碳的20多倍。如果人类开采可燃冰造成甲烷大量泄漏，显然会加剧目前日益严重的气候变化问题。
实际上，自然界中的不少甲烷泄漏就来源于可燃冰的分解。与常规天然气甚至页岩气资源不同，封闭可燃冰的地底岩层并不十分致密，有很多缝隙，气体完全可能通过这些缝隙泄漏释放。此前已有科研人员发现，由于气候变化导致冻土层融化，引发可燃冰分解，甲烷“出笼”。地质史上也有可燃冰大量快速分解的例子可循。
另一个担心看起来更直观。有研究人员推测海底沉积层内的可燃冰对于沉积层的稳定性有重要作用，可燃冰早已成为海底结构的一部分，有的甚至起到骨架支撑作用。
如果发挥关键支撑作用的可燃冰被开采，那就有可能导致海底结构破坏而引发地震。同时海底结构被破坏后有可能导致周边地区的可燃冰不稳定，从而使大量甲烷释放。
没人愿意为了可燃冰开采承受这么大风险。如果大规模开发可燃冰的相关问题迟迟得不到解决，其商业化应用的时间拖到四五十年后甚至更久，在化石能源走向终结的末班车上很可能不会再看到可燃冰的身影。
消息一出，即引发人们对可燃冰的猜测：它能否像一把利刃一样，斩断现今能源问题的死结？
可燃冰不是纯冰，而是甲烷、乙烷等天然气小分子被固定在水分子组成的晶体笼子里形成的天然气水合物。固体可燃冰里藏有相当于自身体积近两百倍的天然气。如果可燃冰能保持固体状态被开采出来，就为远途运输天然气提供了一个新思路。
很多天然气资源远离市场，输送很不方便，需耗巨资铺设管道，或在低温高压条件下液化并用昂贵的专用船只运送，对于产地附近的基础设施也有不少要求。而能量密度增加近两百倍的可燃冰运输起来就方便不少。即便开采后难以使可燃冰保持固体状态，其蕴藏的天然气也是重要化石能源。
目前，开采可燃冰仍面临不少技术难题。由于形成条件的限制，海底可燃冰资源都分布在水深至少数百米、埋藏深度几百米的沉积层下面。海底的温度、压力、海水的腐蚀等等都是需要克服的技术问题。
另外，分布在大陆架边缘向深海过渡地方的可燃冰资源也给开采设施的安装、运行及管道铺设带来不少麻烦。要解决这些问题，使可燃冰开采具有经济性，还需通过长时间工业实践积累经验。
开采之外的气候、地质问题则更加麻烦。进入工业时代以来，人类使用化石能源已导致大量二氧化碳排放，与此相关的气候变化也已开始影响人类生活。
甲烷是可燃冰中的主要有用成分，假设以百年为限，甲烷在大气中的温室效应强度是二氧化碳的20多倍。如果人类开采可燃冰造成甲烷大量泄漏，显然会加剧目前日益严重的气候变化问题。
实际上，自然界中的不少甲烷泄漏就来源于可燃冰的分解。与常规天然气甚至页岩气资源不同，封闭可燃冰的地底岩层并不十分致密，有很多缝隙，气体完全可能通过这些缝隙泄漏释放。此前已有科研人员发现，由于气候变化导致冻土层融化，引发可燃冰分解，甲烷“出笼”。地质史上也有可燃冰大量快速分解的例子可循。
另一个担心看起来更直观。有研究人员推测海底沉积层内的可燃冰对于沉积层的稳定性有重要作用，可燃冰早已成为海底结构的一部分，有的甚至起到骨架支撑作用。
如果发挥关键支撑作用的可燃冰被开采，那就有可能导致海底结构破坏而引发地震。同时海底结构被破坏后有可能导致周边地区的可燃冰不稳定，从而使大量甲烷释放。
没人愿意为了可燃冰开采承受这么大风险。如果大规模开发可燃冰的相关问题迟迟得不到解决，其商业化应用的时间拖到四五十年后甚至更久，在化石能源走向终结的末班车上很可能不会再看到可燃冰的身影。