蘇更林

可燃冰既然是“冰”，自然其溫度也不會(huì)太高。然而，我國(guó)試采可燃冰獲得成功的消息，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了巨大反響，人們對(duì)可燃冰的關(guān)注度持續(xù)升溫。

顛覆常識(shí)的可燃冰

俗話說(shuō)，水火不容。冰作為固態(tài)的水，自然也是不能燃燒的?？墒牵扇急鶇s是一種可以燃燒的“冰”。那么，可燃冰到底憑借什么顛覆了我們的常識(shí)呢？

原來(lái)，可燃冰為天然氣水合物的俗稱。它是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力作用下形成的一種透明結(jié)晶狀物質(zhì)。由于這種物質(zhì)大多呈現(xiàn)白色或淺灰色，看起來(lái)與冰雪十分相像，并且能像蠟燭或酒精塊一樣燃燒，因此人們就將其稱為可燃冰。

說(shuō)來(lái)也怪，存在于可燃冰內(nèi)部的甲烷氣體分子和水分子倒是十分地投緣。在由若干水分子組成的“冰籠”中，“囚禁”著一個(gè)甲烷氣體分子。構(gòu)成“冰籠”的水分子是以氫鍵相互吸引的，并與被鎖在其中的甲烷分子形成穩(wěn)定的籠型水合物。

它們稱得上是相依為命的兄弟，沒有了“冰籠”的保護(hù)，甲烷分子就會(huì)逸出籠外；而抽去了甲烷分子這個(gè)“房客”，那么“冰籠”也會(huì)發(fā)生塌陷。

可燃冰的“底氣”何在

在可燃冰試采成功之際，社會(huì)各界都對(duì)其給予了特別關(guān)注。那么，可燃冰的“底氣”到底是什么呢？除了可燃冰在能源上的戰(zhàn)略地位之外，可燃冰優(yōu)秀的燃燒品質(zhì)也是其走紅的“底氣”之一。

由于可燃冰是在低溫、高壓條件下由天然氣與水分子結(jié)合而成的天然氣水合物，因此可形成單種或多種天然氣水合物。不過，形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為甲烷，對(duì)甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物。

這樣的結(jié)構(gòu)特征決定了可燃冰是一種能量密度很高的能源，并且是一種很好的清潔能源。通常，1立方米的可燃冰在常溫常壓下分解后可釋放出約0.8立方米的水和164立方米的天然氣。因此，開采時(shí)只要把固體的可燃冰升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體來(lái)。

在崇尚生態(tài)文明建設(shè)的今天，我們更關(guān)心可燃冰的燃燒品質(zhì)，也就是說(shuō)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染?？扇急谌紵髱缀醪划a(chǎn)生任何殘?jiān)驈U棄物，因此其污染要比煤炭、石油、天然氣等要小得多。因此可以作為未來(lái)石油、天然氣的替代能源。

沉睡在海底的“寶貝”

可燃冰的燃燒品質(zhì)決定了它非凡的應(yīng)用價(jià)值，人們稱其為“寶貝”是一點(diǎn)也不過分的。只是由于其深藏于海底巖石之中，開發(fā)利用難度很大。

一般來(lái)說(shuō)，適于可燃冰形成的溫度在0℃～10℃，超過20℃便會(huì)分解了。海底的溫度一般保持在2℃～4℃。在0℃時(shí)，可燃冰形成需要30個(gè)大氣壓，并且壓力越大形成的可燃冰越穩(wěn)定。關(guān)于可燃冰形成的氣源，指的就是甲烷等天然氣。一般來(lái)說(shuō)，甲烷氣源可由海底沉淀的炭經(jīng)生物轉(zhuǎn)化而來(lái)。

由于可燃冰形成需要特殊的條件，所以只能分布于特定的地理位置和地質(zhì)構(gòu)造單元。據(jù)估算，可燃冰的資源量相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料炭總量的兩倍，科學(xué)家們甚至認(rèn)為它是能夠滿足人類使用1000年的新能源。

“中國(guó)方案”領(lǐng)跑世界

我國(guó)可燃冰資源儲(chǔ)存量大約相當(dāng)于1000億噸油當(dāng)量，其中有近800億噸分布在南海。按現(xiàn)在的消耗水平，可燃冰資源可滿足我國(guó)近200年的能源需求。

可燃冰既是一種清潔能源，但也是一種非常危險(xiǎn)的能源。原來(lái)，在導(dǎo)致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用是二氧化碳的10～20倍?？扇急牟划?dāng)開發(fā)有可能導(dǎo)致甲烷氣體的泄漏，不僅會(huì)增加地球的溫室效應(yīng)，還有可能造成海洋生態(tài)的變化以及海底滑塌事件等，這無(wú)疑都會(huì)加大可燃冰的開采難度。

我國(guó)從1999年起開始對(duì)可燃冰開展實(shí)質(zhì)性的調(diào)查和研究。2004年，我國(guó)科學(xué)家開始對(duì)可燃冰鉆采進(jìn)行攻關(guān)，現(xiàn)已成功研發(fā)了國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水合物冷鉆熱采關(guān)鍵技術(shù)。2017年5月，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了可燃冰全流程試采核心技術(shù)的重大突破，形成了國(guó)際領(lǐng)先的新型試采工藝。我國(guó)進(jìn)行的可燃冰試開采是世界上第一次針對(duì)粉砂質(zhì)水合物進(jìn)行開發(fā)試驗(yàn)，采用的是具有中國(guó)特色的“中國(guó)方案”。

（雨聲摘自《百科知識(shí)》2017年第13期）endprint