沉睡海底的宝藏被"唤醒"，可燃冰将能照亮人类未来？

沉睡海底的宝藏被"唤醒"，可燃冰将能照亮人类未来？

　　说天说地说新闻，解花解语解趣事

　　羊城派原创文本/夏杨

　　能源危机是个老话题，科学家预测，全球石油储量在未来五六十年即将耗尽！石油枯竭后怎么办？这个问题一直困扰着世界各国。

　　近日一条消息震动世界：中国地质调查局宣布，在南海开展的可燃冰“试采”取得成功，中国成为全球首个实现在海域可燃冰开采中获得连续稳定产气的国家！

中国成功“试开采”海底可燃冰 图/新华网

　　这则新闻的背后信息是：全球可燃冰海底储量约2100万亿立方，相当于全球已知煤、石油、天然气等储量总和的2倍以上。加上本身热能高效，足够人类使用1000年！

　　可燃冰是一种什么样的新能源？它真能破解人类能源困局？可燃冰何时真正走进我们的生活？……

　　“试开采”可燃冰的钻井平台 资料图

“能源水晶”清洁高效

　　“可燃冰”不是“冰”，而是天然气和水的化合物。甲烷气体在低温、高压环境下与水发生化学反应，结成白色或灰白色的晶状固体，外观像冰且可点燃，故称可燃冰，又称气冰、能源水晶、固体瓦斯。

　　可燃冰的实质是天然气在自然界的另一种存在状态，是人类未来最有可能取代石油的清洁能源。可燃冰主要分布于陆地冻土区或距海面900到1200米的海底沉积物中。

这种“冰”遇到火可点燃 资料图

　　目前全世界范围内主流能源是煤炭、石油、天然气等。这些能源虽好，但储量有限，快速开发下资源已濒临枯竭。且其大量、长期使用，会导致全球范围的空气污染。

　　在这些问题上可燃冰的优势明显。它的储量巨大，全球90%的海域和27%的陆地都有分布。且其热效能非常高，理论上讲，1立方米可燃冰分解后可生成约164-180立方米的天然气，且能量高出石油十多倍！

可燃冰分解变成天然气和水 资料图

　　作为新型能源，可燃冰的清洁性也很突出。它的纯度很高，甲烷含量占80%-99.9%，燃烧后只会产生少量二氧化碳和水，污染比煤炭、石油、天然气都小得多。

　　可燃冰的分子结构很独特，分为内外两层：外面水分子结成笼状，中间围着一个甲烷分子。无疑，可燃冰分子就是一个天然气的压缩包。

可燃冰分子结构示意图

　　可燃冰结构并不稳定，在低温、高压下得以形成并保持，一旦环境变了，二者就会分离，分解成天然气和水。

　　为何海底有可燃冰？它其实是海洋中的有机物形成的。亿万年以来，海水中生物和微生物的遗体都沉积在海底，不断分解成甲烷等气体。这些气体处在海底低温、高压环境中，和周围水分子结合产生化学反应，就形成了冰晶结构。历经岁月累积，海底可燃冰就形成了巨大的能源宝库！

可燃冰矿藏的海底地理特征 图/参考消息

　　重大发现纯属偶然

　　可燃冰是一种新能源，人类发现它的时间不长。并且，发现过程很有戏剧性，不仅很偶然，且刚开始被当成了有害物质！

　　20世纪30年代，天然气已获广泛使用。人们在维护天然气运输管道的过程中，发现管道中会出现一种奇怪的冰块，导致运输不畅顺，甚至出现堵塞。

试开采出的可燃冰样品 图/央视

　　这种“有害物质”到底是什么？它从哪里来？为此科学家大伤脑筋，进而开展了专门研究。他们分析这种冰块的成分时发现，它其实就是天然气和水的混合物。

　　原来天然气还会以这种面目出现！就是这种偶然发现的“有害物质”，有望成为承托起人类发展的“未来能源”！

可燃冰曾被认为是“有害物质” 资料图

　　早在1965年，就有一位苏联科学家预言，可燃冰可能存在于海洋底部地层中。后来的科学探索印证了这一预言，人们在北极海底首次发现了大量可燃冰。

　　上世纪70年代，美国人在海洋钻探时也发现一种看着像冰的东西，出水后很快变成了冒气泡的泥水。那些气泡可以点着火，经测定就是甲烷气体。

　　此后，更多的海域发现了可燃冰！

可燃冰分解产生大量气泡 图/央视

　　原来地球上还有这么好的“被遗忘的能源”！这一发现令全球各国为之疯狂。尤其是一些大国，最先投入到了研究和试开采的国际竞争中。

　　早在1960年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰，并在此后的1969年投入开发。美国在这一年启动了可燃冰调查，到1998年时把可燃冰作为战略能源列入了国家级长远计划。而日本从1992年开始关注可燃冰，目前已基本完成了周边海域的可燃冰调查和评价。

日本开展可燃冰调查比中国早 资料图

　　从上世界80年代开始，更多发达国家投入巨资相继开展了本土和国际海底的可燃冰调查研究。继美国之后，日本、加拿大、印度等国也制定了勘查和开发可燃冰的国家计划。

　　从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。其中美国每年用于可燃冰研究的财政拨款就达上千万美元！

可燃冰矿藏的世界分布 资料图

　　海洋宝藏储量惊人

　　可燃冰在全球陆地和海洋中都有分布，但主要储藏在海底，全球海域和陆域的储量占比约为100:1。

　　据测算，仅美国东南海岸的一处可燃冰矿床，储量就多达180亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；原本能源储存贫乏的日本，仅日本海及其周围的可燃冰资源，就可供其使用100年以上！

日本拥有较先进的可燃冰技术 图/央视

　　我国对海底可燃冰的研究和勘探已开展了30年。探测表明，我国的可燃冰储量相当丰富。仅南海北部的可燃冰储量就达我国陆上石油总量的一半。此外，西沙海槽已初步圈出可燃冰分布范围，估计有4.1万亿立方米。

我国南海可燃冰储量丰富 资料图

　　2013年我国在珠江口盆地东部海域发现了超千亿方级可燃冰矿藏，2015年在南海神狐海域再次发现超千亿方级可燃冰。这些区域的可燃冰矿藏皆有分布广、厚度大、饱和度高的特点。这次成功的试开采，就是在南海神狐海域进行的！

“试开采”地点在南海神狐海域 图/央视

　　一个地方同时具备四个条件，就有可能存在可燃冰矿藏，即：甲烷气体，低温，高压，水。

　　因此，在海域内，除水温偏高的深海不会形成可燃冰外，浅海大陆架区域都广泛存在可燃冰矿藏。而在陆地上，高原和极地冻土地带也有可能存在可燃冰。

　　可燃冰的陆上分布点主要在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大，还有我国的青藏高原、东北冻土带等地区。我国地质勘查人员已经在青藏高原的冻土层中发现了可燃冰矿藏的存在，探测储量约有350亿吨油当量！

青藏高原冻土中有可燃冰矿藏 资料图

　　能源危机有望化解

　　石化能源的开采使用，把人类带上了飞速发展的快车道，但从目前越来越大的消耗趋势看，能源危机已相当严峻。

　　据专家估算，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50-60年，石油资源将消耗殆尽！

全球石油资源面临危机 资料图

　　能源困乏的日本，开发新能源的期望更为迫切。尤其是福岛第一核电站事故后，日本核电站相继停止运转。为弥补电力缺口，日本不得不依赖火力发电。因此用于火力发电的天然气、石油等进口猛增，使日本出现巨额贸易赤字。日本极其期待通过可燃冰的商业化开发降低甚至摆脱能源的对外依赖。

日本能源困乏依赖进口 资料图

　　我国虽是能源大国，但人口多、发展快，能源消耗量很大。从1993年起，我国从油气输出国转变成了纯进口国。1999年进口石油4000万吨，2000年进口石油近7000万吨，2010年净进口量增至约1亿吨，2020年将增至2亿吨左右！

　　能源依赖进口，对国家安全不利。因此可燃冰矿藏的发现，对中国有非常重要的战略意义！对世界各国来说，也都是事关未来几十年、上百年长远发展的国家大计！

中国石油进口量连年攀升 资料图

　　将来可燃冰大规模开采使用后，日常做饭、烧水都可以用可燃冰取代天然气。甚至可燃冰还可作为汽车燃料。并且，在添加同样体积燃料的情况下，可燃冰汽车续驶里程更远，排污量更小！

　　如果是这样，现今困扰世界各国的能源危机将烟消云散！

可燃冰汽车续驶里程将带来惊喜 图/央视

　　开采风险不容小觑

　　如此好的新能源，为何不赶紧开采？问题是，开采难度很大，并且伴随着相当大的风险，目前还没有安全开采的技术条件！

　　简单地说，可燃冰若能得到有效利用，它将是破人类能源困局的“天使”；但如果在技术不过关的情况下贸然去开采，它很可能变成面目狰狞的魔鬼！

海底可燃冰探测方法 资料图

　　这样说并非危言耸听。主要因为可燃冰开采过程中分解产生的天然气较难收集，很容易挥发到空气中，这会带来严重的环境问题。

　　我们谈地球温室效应时，一般指的罪魁祸首CO ，其实甲烷气体的温室效应更厉害，是CO 的20多倍！

　　全球海底可燃冰中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，如果可燃冰分解的甲烷气体大量释放到大气中，将产生无法想象的后果。

地球温室效应原理示意图

　　一旦出现井喷事故，会导致海啸、海底滑坡、海水毒化等严重灾难。

　　即便是少量天然气人为泄露，也会加剧全球变暖，导致海平面上涨；全球变暖也使海水和地层升温，导致更多海底可燃冰自动分解挥发，给地球环境带来毁灭性后果！

全球变暖已导致北极冰层融化 资料图

　　并且，固结在海底沉积物中的可燃冰，一旦大量释放出甲烷气体，就会改变沉积物的物理性质，海底会变软，这可能导致大规模的海底滑坡，造成海底工程设施的破坏，如海底输电或通讯电缆、海洋石油钻井平台等。

　　另外，海底开采还可能破坏地壳稳定平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致大规模海啸，带来灾难性后果。

不当开采可能带来诸多隐患 资料图

　　商业开发仍待时日

　　基于这些困难和风险，可燃冰只能是“未来能源”。虽然目前我国已经成功试开采，但要真正大规模商业开发，还有待成套的科研技术突破。科学家预测，这一天大概还需10-30年时间。

未来人类将告别传统能源 资料图

　　这次成功试采可燃冰，标志着我国在该领域取得了重大技术突破，为可燃冰的商业化开发铺路。专家预计，可能在2020年前后可突破可燃冰的开发技术，实现能够适应工业化开发规模的工艺、技术和设备完善。大约再经过10年左右的提升，到2030年前后有望实现可燃冰的商业开发！

“试开采”成功是重大技术突破 图/新华社

　　对此我们应该有信心！——如今人类科技飞速进步，世界各国又有竞赛般的科研投入，相信可燃冰的开采技术很快会获得突破性进展。

　　到那时候，可燃冰将成为进入我们日常生产生活的主流清洁能源。它不仅能化解能源危机，还能给人类发展带来更强劲的动力！

再过十年或许能开上可燃冰汽车 资料图

希望可燃冰能点亮人类的未来 资料图

来源｜羊城派

　　栏目主持｜夏杨

　　责编｜魏礼园