冰在燒
燒的冰
白色的是可燃冰
可燃冰 摘至網路資料及科技人轉信 , 分饗給大家 ........
「可燃冰」聽起來十分陌生，簡單地說，在常溫常壓下，可燃冰分解為「甲烷」和 「水」，可燃冰中的甲烷總量，大致是大氣中甲烷數量的三千倍，作為短期溫室氣體，甲烷比二氧化碳所產生的溫室效應要大得多。可充當燃料，它存在於自然界， 例如永凍區、凍土帶、海底地表層，蘊藏量甚豐，就連彗星上都能找到它的蹤影，科學家認為若能克服開發技術，「可燃冰」在未來能源方面，將扮演重要的角色， 可作為第四代能源。
早在上世紀七十年代，許多國家就開始利用可燃冰和研究開採技術。可燃冰的發現，可說 十分偶然，一九三○年一位工程師在天然氣輸送管裡，發現奇怪的「冰塊」堵塞住天然氣的輸送。這種「冰塊」經美國科學家漢默施密特研究後找出答案，原來是 「可燃冰」。不過，當時並未受到重視，直到上世紀六十年代末，在蘇聯科學家的幫助下，可燃冰轉變為能源才受到重視。
到底在什麼樣的條件下，才能形成可燃冰？專家認為，形成可燃冰，最少要具備三方面條 件：第一是，溫度不能太高。海底的溫度是攝氏二度至四度，適合可燃冰的形成，高於攝氏二十度就分解；第二是，壓力要足夠大。在攝氏零度時，只需要三十個大 氣壓就可形成可燃冰。海深每增加十公尺，壓力就增大一個大氣壓，因此海深三百公尺就可達到三十個大氣壓，愈深壓力愈大，可燃冰就愈穩定；第三是，要有甲烷 氣源。海底古生物屍體的沉積物，被細菌分解會產生甲烷，或者是，天然氣在地球深處產生，並不斷進入地殼。
在上述三個條件都具備的情況下，天然氣可在介質的空隙中和水生成可燃冰。在常溫常壓下，可燃冰分解為「甲烷」和「水」。
最有可能形成可燃冰的區域一個是高緯度的凍土層。如美國的阿拉斯加、俄羅斯的西伯利亞都已有發現，俄國已開採近二十年。另一個是海底大陸架斜坡。如美國和日本的近海海域，加勒比海沿岸及我國南海和東海海底均有蘊藏，估計中國大陸黃海海域和青藏高原的凍土帶也有蘊藏。
開採不慎後果嚴重
可燃冰埋藏在海底的岩石中，和石油、天然氣相比，它不易開採和運輸。目前為止，世界上還沒有完美的開採方法。資料顯示，開採會給生態造成一系列嚴重問題。因為，可燃冰中存在兩種溫室氣體甲烷和二氧化碳。甲烷是可燃冰的主要成分，同時也是一種反應快速、明顯的影響溫室氣體。
有學者認為，在導致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用，比二氧化碳要大十至二十倍。 如果在開採中甲烷氣體大量泄漏於大氣，造成的溫室效應，將比二氧化碳更加嚴重。而可燃冰礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，都足以導致氣的大量散 失。而這種氣體進入大氣，無疑會增加溫室效應，進而使地球升溫更快，甚至造成海水氯化，發生海嘯危及行船安全。
此外，可燃冰的形成和分解會影響沉積物的強度，進而誘發海底滑坡等地質災害的發生， 可燃冰也可能是引起地質災害的主要因素之一。美國地質調查所的調查顯示，可燃冰能導致大陸斜坡上發生滑坡，這對各種海底設施是一種極大的威脅。由此可見， 可燃冰作為未來新能源的同時也是一種危險的能源。
開採方法有三種
目前，可燃冰的開採方法，主要有熱激化法、減壓法和注入劑法三種。開採的最大難題是 穩定井底，使甲烷氣不泄漏、不引發溫室效應。針對這些問題，日本提出了「分子控制」的開採方案。可燃冰氣藏的存在必須透過鑽探，其難度比海上油氣鑽探要難 得多，一方面是水太深，另一方面由於可燃冰遇減壓會迅速分解，極易造成井噴，科學家不斷研究克服之道。
參考資料 http://www.wfdn.com.tw/9212/031221/news/122103-1.htm
轉貼自對岸網站：
可燃冰——未來的新能源
http://www.people.com.cn/mediafile/200409/15/F2004091513360800000.jpg
可燃冰燃燒圖
在2001年高考化學試卷上海卷中，有這樣一道題：“第28屆國際地質大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要……”
光明日報2004年7月25日報道了一則消息《南海發現世界最大可燃冰噴溢岩區》，講的也是這種新能源。雖隻有短短200字，卻吸引了眾多讀者的眼球。
人類能源的新希望
可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”。“冰塊”裡甲烷佔80% 99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，汙染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學者稱其為“21世紀能源”或“未來能源”。
1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。科學家估計，海底可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，佔海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。
隨著研究和勘測調查的深入，世界海洋中發現的可燃冰逐漸增加，1993年海底發現57處，2001年增加到88處。據探查估算，美國東南海岸外的布萊克海嶺，可燃冰資源量多達180億公噸，可滿足美國105年的天然氣消耗﹔日本海及其周圍可燃冰資源可供日本使用100年以上。
據專家估計，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡。可燃冰的發現，讓陷入能源危機的人類看到新希望。
重大戰略意義下的聯手勘測
今年6月2日，26名中德科學家從香港登上德國科學考察船“太陽號”，開始了對南海42天的綜合地質考察。通過海底電視觀測和海底電視監測抓斗取樣，首次發現了面積約430平方公裡的巨型碳酸鹽岩。
中德科學家一致建議，將該自生碳酸鹽岩區中最典型的一個構造體命名為“九龍甲烷礁”。其中“龍”字代表了中國，“九”代表了多個研究團體的合作。同位素測年分析表明，“九龍甲烷礁”區域的碳酸鹽結殼最早形成於大約4.5萬年前，至今仍在釋放甲烷氣體。
中方首席科學家、廣州海洋地質調查局總工程師黃永樣對此極為興奮，他說，探測証據表明：僅南海北部的可燃冰儲量，就已達到我國陸上石油總量的一半左右﹔此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面積5242平方公裡，其資源估算達4.1萬億立方米。
我國從1993年起成為純石油進口國，預計到2010年，石油淨進口量將增至約1億噸，2020年將增至2億噸左右。因此，查清可燃冰家底及開發可燃冰資源，對我國的后續能源供應和經濟的可持續發展，戰略意義重大。
黃永樣介紹，在未來十年，我國將投入8.1億元對這項新能源的資源量進行勘測，有望到2008年前后摸清可燃冰家底，2015年進行可燃冰試開採。
戰略性與危險性共同打造的“雙刃劍”
迄今，世界上至少有30多個國家和地區在進行可燃冰的研究與調查勘探。
1960年，前蘇聯在西伯利亞發現了第一個可燃冰氣藏，並於1969年投入開發，採氣14年，總採氣50.17億立方米。
美國於1969年開始實施可燃冰調查。1998年，把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家級長遠計劃，計劃到2015年進行商業性試開採。
日本關注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周邊海域的可燃冰調查與評價，鑽探了7口探井，圈定了12塊礦集區，並成功取得可燃冰樣本。它的目標是在2010年進行商業性試開採。
但人類要開採埋藏於深海的可燃冰，尚面臨著許多新問題。有學者認為，在導致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10 20倍。而可燃冰礦藏哪怕受到最小的破壞，都足以導致甲烷氣體的大量泄漏。另外，陸緣海邊的可燃冰開採起來十分困難，一旦出了井噴事故，就會造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災害。
由此可見，可燃冰在作為未來新能源的同時，也是一種危險的能源。可燃冰的開發利用就像一柄“雙刃劍”，需要小心對待。
新聞背景
羌塘盆地可能富藏可燃冰
我國凍土專家在對青藏高原進行多年研究后認為,青藏高原羌塘盆地多年凍土區具備形成天然氣水合物的溫度和壓力條件,可能蘊藏著大量可燃冰。
據中國科學院寒區旱區環境與工程研究所研究員吳青柏介紹,青藏高原 是中緯度最年輕、最高大的高原凍土區,石炭、二疊和第三、第四系沉積深厚,河湖海相沉積中有機質含量高。第四系伴隨高原強烈隆升,遭受廣泛的冰川——冰緣 作用,冰蓋壓力使下伏沉積物中天然氣水合物穩定性增強,尤其是羌塘盆地和甜水海盆地,完全有可能具備可燃冰穩定存在的條件。
可燃冰又稱天然氣水合物,是固態的天然氣,廣泛存在於地球上,其儲量預計是常規儲量的2.6倍。它還是一種清潔的能源,燃燒幾乎不會產生有害的汙染物質。這使得這種有望成為新世紀能源新貴的物質的開採利用正緊鑼密鼓地展開。
我國是世界上多年凍土分布面積第三大國,約佔世界多年凍土面積的 10%,其中青藏高原多年凍土區面積佔世界多年凍土面積的7%。中國科學院蘭州冰川凍土研究所在20世紀60年代和70年代,分別在祁連山海拔4000米 的多年凍土區和青藏高原海拔4700米的五道梁多年凍土區鑽探發現類似天然氣水合物顯示的大量征兆和現象。中國地質大學武漢 和中南石油局第五物探大隊在藏北高原羌塘盆地開展的大規模地球物理勘探成果表明 繼塔裡木盆地后,西藏地區很有可能成為我國21世紀第二個石油資源戰略接替區。
吳青柏說,目前,他們正在開展尋找可燃冰的計劃,大量在實驗室內做 的前期工作已經開始。此后,他們將分三步研究在羌塘盆地尋找天然氣水合物,如確實存在,則研究其分布規律和基本性質;估算儲量和研究開發前景;研究開採工 藝和環境保護問題。“但這是一個非常長的階段,至少要10多年時間。”“一旦找到這些可燃冰,將對我國宏觀能源戰略決策、開拓新學科領域和保持人類社會可 持續發展均有重要理論意義和廣闊的應用前景。”
參考資料 http://64.233.167.104/search?q=cache:LqhUpyLZaV8J:www.people.com.cn/BIG5/keji/1058/2786115.html+%E5%8F%AF%E7%87%83%E5%86%B0&hl=zh-TW
我国南海海底發现了“可燃冰”带，总量估计相当于全国石油总储量的一半。
據 專家介绍，透明无色的“可燃冰”外形似冰，能够燃烧，学名叫“天然气水合物”，是天然气（甲烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下形成的透明结晶。美 国和日本最早在各自的海域发现了它。1994年，美国能源部制定了有关“可燃冰”的研究计划，第二年在其东海岸外大西洋西部海底的布莱克海台处打了一系列 深海钻孔，首次证明该处海底的“可燃冰”储量丰富，初步估算达10 0亿吨，具有商业开采价值。一旦开发，可满足美国100多年的天然气需要。日本不甘落后，立即投巨资对周边海域进行钻探调查，他们惊喜地发现，在其南海海 槽和鄂霍茨克海一带海域，也蕴藏着丰富的“可燃冰”，初步估计调查区的“可燃冰”便可满足全日本一个世纪的能源消耗。
与石油、天然气相比，“可燃冰”的优点更为突出。一立方米的“可燃冰” 释放出的能量可相当于164立方米的天然气。据科学家测算，全球的“可燃冰” 总能量约是所有煤、石油、天然气总和的两到三倍。这是未来能源的希望，也是人类新发现的“海底宝藏”。
一 直以来，有人认为地处亚热带的我国南海海域不可能存有“可燃冰”，因为这里没有“冻土带”。然而不久前，广州市海洋地质调查局利用地震波探测海底地表反 射，发现了南海区域有“可燃冰”存在。据专家介绍，由于特殊物理性能，天然气和水也可以在温度2—5摄氏度内结晶，而南海海底600—2000米以下的温 度和压力都很适合“可燃冰”的生成。除了南海外，我国东海也发现了“可燃冰”的踪迹。下一步的计划，便是如何开采和运输。相信不远的将来，城乡家庭会使用 上“可燃冰”。
冰塊氣孔中所藏的沼氣 ( 甲烷 ) ，可以形成一種冷凍的氫氧化物，它看起來像乾冰，但生火可以燃燒。這種沼氣冰，大半在海底或是永久冰凍的土壤中形成，它的蘊藏量很多，是目前大氣中沼氣的 三倍，所含的碳能源是所有化石燃料 (Fosil Fuels) 總和的兩倍。據研究專家表示，像美國羅德島大小的海底冰原，可能蘊藏一千三百兆立方英尺的甲烷，能提供全美大約七十年使用的天然瓦斯。而加拿大僅東北部一 角的海底冰原沼氣，就足夠加拿大享用不盡。「把冰拿來燒」以後可就一點也不稀奇了。
摘錄自1995-06-02 世界上報
可燃冰研究獲成果 世界最大噴溢岩區驚現南海
中德科學家首次聯合對南海北部可燃冰的海上調查航次近日結束，並傳來令人振奮的消息：首次發現了南海北部可燃冰“ 冷泉 ”噴溢形成的巨型碳酸鹽岩，面積達 430萬平方公里，被認為是世界上最大的自生碳酸鹽岩區。可燃冰是天然氣水合物的俗稱，是近20年來在海洋和凍土帶發現的新型潔凈資源，是天然氣和水在一 定的溫度、壓力條件下相互作用所形成的貌似冰狀可以燃燒的固體，可以作為傳統石化原料如石油、碳的代替品。而且，可燃冰儲量巨大。
據估算，世界上可燃冰所含有機碳的總資源量相當於全球已知煤、石油和天然氣的 2倍。我國從1999年起才開始對可燃冰開展實質性的調查和研究，近5年來已在南海北部陸坡、南沙海槽和東海陸坡等3處發現可燃冰存在的證據。
摘錄自2004-07-25南方日報
近日，一些報紙報道：海底地層中的一種物質“可燃冰”有望成為解決未來能源危機的新能源。
“這種看起來像冰霜的物質可以燃燒，所以人們叫它‘可燃冰’。”10年前，在國家尚未將此列為研究計划之時，率先在學校內開設實驗室進行研究的石油大學博士生導師郭天民教授告訴記者。
本周三，記者撥通郭教授的電話，希望得到進一步指教。教授正在應一家單位之邀寫一篇關于“可燃冰”開采、利用的文章。“電話中講不清楚。”記者趕到郭天民教授家中，三小時的“科普教育”深入淺出，甚為生僻的詞語、概念皆一一化解。
■氣體分子被關在“水籠”里
“外表上它像冰霜，從微觀上看其分子結構就像一個一個‘籠子’。若干水分子組成 一個籠子，每個籠子里‘關’一個氣體分子。”用教授論文中的話來說，就是“有水分子通過氫鍵形成由五面體／六面體構成的籠孔，每個籠中可容納一個氣體分 子”。由于“籠子”的空穴很小，所以只有小分子的氣體（如甲烷、二氧化碳、氮氣、硫化氫等）才能形成水合物。
“可燃冰”是它的“小名”，學名叫“天然氣水合物”，因為主要成分是甲烷，因此也常稱為“甲烷水合物”。在常溫常壓下它會分解成水與甲烷，一立方米固體“可燃冰”可釋放出164到200立方米甲烷氣體。甲烷就是俗稱的天然氣，因而“可燃冰”可以看成是高度壓縮的固態天然氣。
■300米深的海底就可能找到它
郭教授告訴記者，甲烷水合物的形成有三個基本條件。首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，最高限是20攝氏度左右，再高就分解了。第二壓力要夠，但不需太大。零度時，30個大氣壓以上它就可能生成。第三，地底要有氣源。
郭教授分析說，從第一個條件來看，海洋雖然各有深淺，但海底的溫度一般都在2 到4攝氏度之間，變化幅度不大。因此可以推測海底很可能會有“可燃冰”存在。第二看壓力。我們都知道，海深每增10米，壓力就增高1個大氣壓。海洋深度一 般超過有300米，因此30個大氣壓很容易保証。而且壓力越大，水合物就越不易分解、就越穩定。第三，海底的有機物沉澱都在几千几萬年甚至更久遠，死的魚 蝦、藻類的體內都含有碳，經過生物轉化，可形成充足的甲烷氣源。而石油、天然氣的形成機理很復雜，與地質條件有很大關系。
海底的地層是多孔介質，溫度、壓力和氣源三者具備的條件下，便會在介質的空隙中生成甲烷水合物的晶體。
■潔淨的“冰”，潔淨的能源
中科院廣州能源所的樊栓獅研究員是郭天民教授帶出來的博士后，現在他為能源所的 首席科學家之一。周三下午，記者通過電話采訪了剛剛從外地開會回到單位的樊栓獅教授。他告訴記者，現在已經在實驗室內人工合成了“可燃冰”。作為國內為數 不多的研究“可燃冰”的專家之一，樊栓獅認為，離國際上已經達到的技朮水平，我們的差距還很大。
其實“可燃冰”的發現已經有百余年了，過去在西伯利亞凍土帶下曾發現過它的蹤 跡。勘探技朮就像石油、天然氣一樣，通過地震波反射來測定。而且由于它的位置要淺得多，勘探起來更容易。在新疆要把鑽井打到五六千米以下，很費錢。而這種 甲烷水合物在海底，只有几百米。樊栓獅研究員告訴記者，不久前，廣州市海洋地質調查局利用地震波探測海底地表反射，發現了南海區域有“可燃冰”存在。樊栓 獅說，南海海底為600－2000米深，溫度和壓力都很適合“可燃冰”生成。在中國青藏高原的凍土層中以及東海、黃海的海底，都有可能存在巨大體積的“可燃冰”。
80年代初，美國能源危機，當時最大的埃索石油公司投資10億美元 開發人造石油，試圖從油母頁岩中提取石油燃料。但從經濟上看效率太低，而且質量不夠高。我國在五六十年代也曾在撫順等地搞過這一技朮，現在早已被淘汰。現 在，許多科學家已經一致認為，“可燃冰”可能成為人類新的后續能源，幫助人類擺脫日益臨近的能源危機。
現在，地質勘探証實，“可燃冰”主要存在于凍土層中和海底大陸架斜坡中，在地球上儲量十分巨大。目前公認的“可燃冰”總能量是所有煤、石油、天然氣總和的兩到三倍，而且是一種較潔淨的能源。
■“卡脖子”的是開采
“要使這一巨大的潛在新能源造福于人民，‘卡脖子’的就是如何開采。”郭天民 說。“可燃冰”是固體，但并非是一大塊一大塊的，而是分布在岩石的孔洞中，“又不能把海底的石頭都搬上來或者鑿碎。”記者提出自己的疑惑。“這正是問 題。”郭天民說，現在開采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰”在加溫時分解的特性，使其由固態分解出甲烷蒸氣。但此方法難處在于不好收集。海底 的多孔介質不是集中為“一片”，也不是一大塊岩石，而是較為均勻地遍布著。如何布設管道并高效收集是難于在工業上和商業上解決的問題。
方案二是降壓法。還有科學家提出將核廢料埋入地底，利用核輻射效應使其分解。但它們都面臨著和熱解法同樣的問題。
郭教授提出的方案則帶有一種全新的思路，即“置換法”。研究証實，將CO2 液化（實現起來很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就會生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就會沉入海底。“了解到這一 點，就會想到，如果將CO2注射入海底的甲烷水合物儲層，CO2較之甲烷易于形成水合物，因而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。”
“水合物與環保有很大關系，”郭教授很嚴肅地說。現在國外有一種意見認為，“可燃冰”不能開采，否則會造成難以設想的災難。郭教授分析說，如果“可燃冰”在開采中發生泄露，大量甲烷氣體分解出來，經由海水進入大氣層。甲烷的溫室效應比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，這會造成海底的“可燃冰”的自動分解，引起惡性循環。“因此，開采必須要受控，使釋放出的甲烷氣體都能被有效收集起來。”
■它還能夠做飲料
四十年代在南京金陵大學學化學工程出身、并正規學習過小提琴的郭天民在談起大多數人對之毫無概念的“天然氣水合物”，竟有著許多頗為“藝朮的想法”。
“氣體水合物是個好東西，我想可以用它來做冷飲。可口可樂、蘇打水里面不是注的有CO2嗎？我們換個方法。先根據易拉罐的體積計算一下要達到某個溫度需要被吸走的熱量，水合物的分解需要吸熱，把足夠的二氧化碳水合物放進罐中，它吸了熱，二氧化碳釋放出來了，水溫也就降下來了。”
郭天民很幽默地笑道：“多省電！可以推廣到偏遠地區沒有冰箱的地方。”
不可再生的水資源已經越來越為人們緊張地關注，海水的淡化現在主要靠蒸發技朮，將水溫升至沸點變成蒸汽，留下不能汽化的氯化鈉等鹽類。但這種方法非常耗能，技朮經濟指標不能令人滿意。郭教授說，“還是通過向海水中注CO2或其他氣體的辦法，鹽類無法進入水合物，這樣將二氧化碳的水合物提取上來再使其分解，便能得到純水了。”“現在科威特已經把此項技朮工業化了”，郭天民告訴記者。
■基礎研究是最重要的
“對天然氣水合物的研究還能夠開發新的氣體輸送技朮。”郭天民談道：“現在國際 上對常規天然氣的輸送技朮已經成熟，利用低溫、高壓進行長距離輸送。但這個‘低溫’要達到零下一百多度才能保持天然氣處于液化狀態。如果能夠實現在‘天然 氣’的產地就將其保持為固態儲存起來，那么只須維持在零下15度、常壓與絕熱、保溫的條件就能實現固態輸送了，可大大節約成本。”
“另外，利用水合物技朮分離氣體混合物，這在工業上是很有發展前景的。比如甲烷和氫氣的混合氣體，由于H2 分子太小，不會生成水合物，那么將混合氣體加壓降溫，甲烷被水分子‘收走’，剩下的便是氫氣了。氫氣也是一種潔淨能源，在提高油品質量上，加氫技朮也很重 要。”但郭天民教授又不無遺憾地說“可惜目前我們還只是處于實驗室研究階段。從設想到成熟、技朮放大，需要人力、物力、財力的全方面投入，更需要時間。”
作為一所部級重點的“流體高壓相態及物性研究室”的領頭人，郭天民在向記者拈輕若重地對諸般深奧的、需用多年實打實的研究積累起來的科學問題娓娓道來的同時，也沒有諱言他的難處。
“國內的研究還剛剛起步，這方面的專家為數不多。新技朮由開發、實驗室研究到最后轉化為工業成果，不是拍拍腦袋就能實現的，而是需要強大的基礎研究做支持。”
■百慕大三角的
“魔鬼”是否已現身
對大部分不搞化學工程、天然氣勘探的人來說，像“天然氣水合物”、“小分子氣體”等名詞可能是聞所未聞，其實，它們的蹤跡早已包含在我們已知的某些事物中，只是沒有“現身”﹔或者尚未真正引起人們的警醒。
提到百慕大三角，几乎人人都知道它的神秘故事。很多輪船開到某個水域便奇怪地消失，飛機行至上空也會墜入湖底。多年來，許多人提出各種答案試圖揭開它的奧秘。郭教授說，這也許就是“可燃冰”的“法力”。
百慕大三角湖底的地質層不穩定，由于地層的變化可能引起海底甲烷水合物的分解，在短時間內產生大量氣泡。“海水內充滿氣泡，水的比重就小了，浮力將大大降低。而船艦是按海水的比重設計的，浮力不夠，自然就會沉沒。”
“水面上的船為何沉底能解釋得通，天上的飛機又是怎么回事呢？”記者問。郭教授笑道，“一個道理。美國的空軍飛機曾經在百慕大上空神秘失蹤，飛機的原理是空氣動力學，空氣中近21％是氧氣，79％是氮氣，如果大量甲烷氣體浮出海面進入大氣，大氣中的氧濃度就會大大降低，引擎的正常燃燒將被破壞。”
郭教授告訴記者，硫化氫是小分子氣體，也能夠生成水合物并且更加穩定，在30度左右還能存在。
“非洲喀麥隆曾發生過一個湖周圍的村子里的1000多人在一夜內全部喪命的悲劇。就是因為湖底水源切換，水溫上升，大量硫化氫水合物在很短時間內分解，有劇毒的氣體涌出，几分鐘之內就能致人死命。”
■全世界都在關注著
1997年在美國舊金山召開的化學會議上，美國能源部提問：我們的 “可燃冰”如果開采出來可用多少年？結論是，僅卡羅來納州大西洋底的儲備就夠美國人用100年。美國已探明的資源為5700萬億立方米，為常規天然氣資源 （40萬億立方米）的100余倍。其目標是2015年之前能夠從水合物中生產商業性甲烷。國家能源部已經被授權組織有關政府部門、國家實驗室、國家自然科 學基金、石油天然氣公司和大學進行攻關，五年的研究計划初步撥款4400萬美元。
日本本土能源匱乏，83％依賴進口。1994年由政府出面，投資9000萬美元，制訂了“五年計划”，去年是最后一年，1998年在加拿大打出一口氣體水合物井，現在已經開始試采。
郭教授說，從1990年起，我們自己就在大學內搞實驗室開始研究。從去年起，國家已經開始將天然氣水合物的研究列為國家研究開發計划，進行資源勘察、開采和運輸的研究。現在，中科院蘭州凍土所、廣州能源所、地質科學院、國家土地資源部和中國地質大學已經起動。
今年5月，在北京舉行的中國石油論壇上，郭教授發言指出，“鑒于天然氣水合物作為21世紀新能源以及基于水合物的新技朮開發具有廣闊的發展前景，建議我國有關部門予以重視并對有關研究給予大力支持。”
“這種看起來像冰霜的物質可以燃燒，所以人們叫它‘可燃冰’。”10年前，在國家尚未將此列為研究計划之時，率先在學校內開設實驗室進行研究的石油大學博士生導師郭天民教授告訴記者。
本周三，記者撥通郭教授的電話，希望得到進一步指教。教授正在應一家單位之邀寫一篇關于“可燃冰”開采、利用的文章。“電話中講不清楚。”記者趕到郭天民教授家中，三小時的“科普教育”深入淺出，甚為生僻的詞語、概念皆一一化解。
■氣體分子被關在“水籠”里
“外表上它像冰霜，從微觀上看其分子結構就像一個一個‘籠子’。若干水分子組成 一個籠子，每個籠子里‘關’一個氣體分子。”用教授論文中的話來說，就是“有水分子通過氫鍵形成由五面體／六面體構成的籠孔，每個籠中可容納一個氣體分 子”。由于“籠子”的空穴很小，所以只有小分子的氣體（如甲烷、二氧化碳、氮氣、硫化氫等）才能形成水合物。
“可燃冰”是它的“小名”，學名叫“天然氣水合物”，因為主要成分是甲烷，因此也常稱為“甲烷水合物”。在常溫常壓下它會分解成水與甲烷，一立方米固體“可燃冰”可釋放出164到200立方米甲烷氣體。甲烷就是俗稱的天然氣，因而“可燃冰”可以看成是高度壓縮的固態天然氣。
■300米深的海底就可能找到它
郭教授告訴記者，甲烷水合物的形成有三個基本條件。首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，最高限是20攝氏度左右，再高就分解了。第二壓力要夠，但不需太大。零度時，30個大氣壓以上它就可能生成。第三，地底要有氣源。
郭教授分析說，從第一個條件來看，海洋雖然各有深淺，但海底的溫度一般都在2 到4攝氏度之間，變化幅度不大。因此可以推測海底很可能會有“可燃冰”存在。第二看壓力。我們都知道，海深每增10米，壓力就增高1個大氣壓。海洋深度一 般超過有300米，因此30個大氣壓很容易保証。而且壓力越大，水合物就越不易分解、就越穩定。第三，海底的有機物沉澱都在几千几萬年甚至更久遠，死的魚 蝦、藻類的體內都含有碳，經過生物轉化，可形成充足的甲烷氣源。而石油、天然氣的形成機理很復雜，與地質條件有很大關系。
海底的地層是多孔介質，溫度、壓力和氣源三者具備的條件下，便會在介質的空隙中生成甲烷水合物的晶體。
■潔淨的“冰”，潔淨的能源
中科院廣州能源所的樊栓獅研究員是郭天民教授帶出來的博士后，現在他為能源所的 首席科學家之一。周三下午，記者通過電話采訪了剛剛從外地開會回到單位的樊栓獅教授。他告訴記者，現在已經在實驗室內人工合成了“可燃冰”。作為國內為數 不多的研究“可燃冰”的專家之一，樊栓獅認為，離國際上已經達到的技朮水平，我們的差距還很大。
其實“可燃冰”的發現已經有百余年了，過去在西伯利亞凍土帶下曾發現過它的蹤 跡。勘探技朮就像石油、天然氣一樣，通過地震波反射來測定。而且由于它的位置要淺得多，勘探起來更容易。在新疆要把鑽井打到五六千米以下，很費錢。而這種 甲烷水合物在海底，只有几百米。樊栓獅研究員告訴記者，不久前，廣州市海洋地質調查局利用地震波探測海底地表反射，發現了南海區域有“可燃冰”存在。樊栓 獅說，南海海底為600－2000米深，溫度和壓力都很適合“可燃冰”生成。在中國青藏高原的凍土層中以及東海、黃海的海底，都有可能存在巨大體積的“可燃冰”。
80年代初，美國能源危機，當時最大的埃索石油公司投資10億美元 開發人造石油，試圖從油母頁岩中提取石油燃料。但從經濟上看效率太低，而且質量不夠高。我國在五六十年代也曾在撫順等地搞過這一技朮，現在早已被淘汰。現 在，許多科學家已經一致認為，“可燃冰”可能成為人類新的后續能源，幫助人類擺脫日益臨近的能源危機。
現在，地質勘探証實，“可燃冰”主要存在于凍土層中和海底大陸架斜坡中，在地球上儲量十分巨大。目前公認的“可燃冰”總能量是所有煤、石油、天然氣總和的兩到三倍，而且是一種較潔淨的能源。
■“卡脖子”的是開采
“要使這一巨大的潛在新能源造福于人民，‘卡脖子’的就是如何開采。”郭天民 說。“可燃冰”是固體，但并非是一大塊一大塊的，而是分布在岩石的孔洞中，“又不能把海底的石頭都搬上來或者鑿碎。”記者提出自己的疑惑。“這正是問 題。”郭天民說，現在開采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰”在加溫時分解的特性，使其由固態分解出甲烷蒸氣。但此方法難處在于不好收集。海底 的多孔介質不是集中為“一片”，也不是一大塊岩石，而是較為均勻地遍布著。如何布設管道并高效收集是難于在工業上和商業上解決的問題。
方案二是降壓法。還有科學家提出將核廢料埋入地底，利用核輻射效應使其分解。但它們都面臨著和熱解法同樣的問題。
郭教授提出的方案則帶有一種全新的思路，即“置換法”。研究証實，將CO2 液化（實現起來很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就會生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就會沉入海底。“了解到這一 點，就會想到，如果將CO2注射入海底的甲烷水合物儲層，CO2較之甲烷易于形成水合物，因而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。”
“水合物與環保有很大關系，”郭教授很嚴肅地說。現在國外有一種意見認為，“可燃冰”不能開采，否則會造成難以設想的災難。郭教授分析說，如果“可燃冰”在開采中發生泄露，大量甲烷氣體分解出來，經由海水進入大氣層。甲烷的溫室效應比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，這會造成海底的“可燃冰”的自動分解，引起惡性循環。“因此，開采必須要受控，使釋放出的甲烷氣體都能被有效收集起來。”
■它還能夠做飲料
四十年代在南京金陵大學學化學工程出身、并正規學習過小提琴的郭天民在談起大多數人對之毫無概念的“天然氣水合物”，竟有著許多頗為“藝朮的想法”。
“氣體水合物是個好東西，我想可以用它來做冷飲。可口可樂、蘇打水里面不是注的有CO2嗎？我們換個方法。先根據易拉罐的體積計算一下要達到某個溫度需要被吸走的熱量，水合物的分解需要吸熱，把足夠的二氧化碳水合物放進罐中，它吸了熱，二氧化碳釋放出來了，水溫也就降下來了。”
郭天民很幽默地笑道：“多省電！可以推廣到偏遠地區沒有冰箱的地方。”
不可再生的水資源已經越來越為人們緊張地關注，海水的淡化現在主要靠蒸發技朮，將水溫升至沸點變成蒸汽，留下不能汽化的氯化鈉等鹽類。但這種方法非常耗能，技朮經濟指標不能令人滿意。郭教授說，“還是通過向海水中注CO2或其他氣體的辦法，鹽類無法進入水合物，這樣將二氧化碳的水合物提取上來再使其分解，便能得到純水了。”“現在科威特已經把此項技朮工業化了”，郭天民告訴記者。
■基礎研究是最重要的
“對天然氣水合物的研究還能夠開發新的氣體輸送技朮。”郭天民談道：“現在國際 上對常規天然氣的輸送技朮已經成熟，利用低溫、高壓進行長距離輸送。但這個‘低溫’要達到零下一百多度才能保持天然氣處于液化狀態。如果能夠實現在‘天然 氣’的產地就將其保持為固態儲存起來，那么只須維持在零下15度、常壓與絕熱、保溫的條件就能實現固態輸送了，可大大節約成本。”
“另外，利用水合物技朮分離氣體混合物，這在工業上是很有發展前景的。比如甲烷和氫氣的混合氣體，由于H2 分子太小，不會生成水合物，那么將混合氣體加壓降溫，甲烷被水分子‘收走’，剩下的便是氫氣了。氫氣也是一種潔淨能源，在提高油品質量上，加氫技朮也很重 要。”但郭天民教授又不無遺憾地說“可惜目前我們還只是處于實驗室研究階段。從設想到成熟、技朮放大，需要人力、物力、財力的全方面投入，更需要時間。”
作為一所部級重點的“流體高壓相態及物性研究室”的領頭人，郭天民在向記者拈輕若重地對諸般深奧的、需用多年實打實的研究積累起來的科學問題娓娓道來的同時，也沒有諱言他的難處。
“國內的研究還剛剛起步，這方面的專家為數不多。新技朮由開發、實驗室研究到最后轉化為工業成果，不是拍拍腦袋就能實現的，而是需要強大的基礎研究做支持。”
■百慕大三角的
“魔鬼”是否已現身
對大部分不搞化學工程、天然氣勘探的人來說，像“天然氣水合物”、“小分子氣體”等名詞可能是聞所未聞，其實，它們的蹤跡早已包含在我們已知的某些事物中，只是沒有“現身”﹔或者尚未真正引起人們的警醒。
提到百慕大三角，几乎人人都知道它的神秘故事。很多輪船開到某個水域便奇怪地消失，飛機行至上空也會墜入湖底。多年來，許多人提出各種答案試圖揭開它的奧秘。郭教授說，這也許就是“可燃冰”的“法力”。
百慕大三角湖底的地質層不穩定，由于地層的變化可能引起海底甲烷水合物的分解，在短時間內產生大量氣泡。“海水內充滿氣泡，水的比重就小了，浮力將大大降低。而船艦是按海水的比重設計的，浮力不夠，自然就會沉沒。”
“水面上的船為何沉底能解釋得通，天上的飛機又是怎么回事呢？”記者問。郭教授笑道，“一個道理。美國的空軍飛機曾經在百慕大上空神秘失蹤，飛機的原理是空氣動力學，空氣中近21％是氧氣，79％是氮氣，如果大量甲烷氣體浮出海面進入大氣，大氣中的氧濃度就會大大降低，引擎的正常燃燒將被破壞。”
郭教授告訴記者，硫化氫是小分子氣體，也能夠生成水合物并且更加穩定，在30度左右還能存在。
“非洲喀麥隆曾發生過一個湖周圍的村子里的1000多人在一夜內全部喪命的悲劇。就是因為湖底水源切換，水溫上升，大量硫化氫水合物在很短時間內分解，有劇毒的氣體涌出，几分鐘之內就能致人死命。”
■全世界都在關注著
1997年在美國舊金山召開的化學會議上，美國能源部提問：我們的 “可燃冰”如果開采出來可用多少年？結論是，僅卡羅來納州大西洋底的儲備就夠美國人用100年。美國已探明的資源為5700萬億立方米，為常規天然氣資源 （40萬億立方米）的100余倍。其目標是2015年之前能夠從水合物中生產商業性甲烷。國家能源部已經被授權組織有關政府部門、國家實驗室、國家自然科 學基金、石油天然氣公司和大學進行攻關，五年的研究計划初步撥款4400萬美元。
日本本土能源匱乏，83％依賴進口。1994年由政府出面，投資9000萬美元，制訂了“五年計划”，去年是最后一年，1998年在加拿大打出一口氣體水合物井，現在已經開始試采。
郭教授說，從1990年起，我們自己就在大學內搞實驗室開始研究。從去年起，國家已經開始將天然氣水合物的研究列為國家研究開發計划，進行資源勘察、開采和運輸的研究。現在，中科院蘭州凍土所、廣州能源所、地質科學院、國家土地資源部和中國地質大學已經起動。
今年5月，在北京舉行的中國石油論壇上，郭教授發言指出，“鑒于天然氣水合物作為21世紀新能源以及基于水合物的新技朮開發具有廣闊的發展前景，建議我國有關部門予以重視并對有關研究給予大力支持。”
天然氣!
天然氣水合物（Gas (Methane) Hydrates），簡稱氣水合物，是一種外觀很像冰的白色結晶固體，主要是由水和天然氣在低溫及高壓條件下所形成的固態物。例如，在攝氏 0 度，壓力大於 25 個大氣壓，或者溫度為攝氏零下 10 度，壓力大於 17 個大氣壓的條件下，甲烷氣與水混合即可形成固態水合物。
天 然氣水合物是由水分子組成的冰晶結構空隙中包含天然氣分子，為一種籠形包合物。當天然氣由固態水合物中分解或熔解出來時，一立方公尺的天然氣水合物，在標 準狀態的溫度及壓力下，可產生大約 0.8 立方公尺的水，及大約 170 立方公尺的天然氣，所解離出來的水及天然氣，會隨著天然氣水合物組成的不同，而有些微的差異。
由於從北極永凍帶及海底地層所發現的天然氣水合物中，包含的氣體以甲烷氣為主，所以又稱為甲烷水合物；另外，因甲烷氣是可燃的氣體，有時候也稱為可燃冰，而有些人則稱天然氣水合物為甲烷水合物。
天然氣與水形成固態水合物的溫度及壓力條件，會隨著天然氣的成分而異，若天然氣含百分之百的甲烷氣時，其形成固態水合物需較大的壓力。若天然氣中除了主要的甲烷之外，還含有乙烷或丙烷等較重的碳氫化合物時，則與水形成水合物所需壓力較小，也就是說較易形成固態水合物。
因 為天然氣分子只是被水分子包覆而形成固態晶體，所以，天然氣水合物的氣體分子與水分子之間的結合，並不需要藉由任何化學或離子鍵鍵結，這與一般以庫倫力鍵 結所形成的結晶水合物完全不同。為了避免與一般結晶水合物在名稱上發生混淆，有些人採用天然氣水包合物或甲烷氣水包合物的名稱來作區別。
天然氣水合物（Gas (Methane) Hydrates），簡稱氣水合物，是一種外觀很像冰的白色結晶固體，主要是由水和天然氣在低溫及高壓條件下所形成的固態物。例如，在攝氏 0 度，壓力大於 25 個大氣壓，或者溫度為攝氏零下 10 度，壓力大於 17 個大氣壓的條件下，甲烷氣與水混合即可形成固態水合物。
天 然氣水合物是由水分子組成的冰晶結構空隙中包含天然氣分子，為一種籠形包合物。當天然氣由固態水合物中分解或熔解出來時，一立方公尺的天然氣水合物，在標 準狀態的溫度及壓力下，可產生大約 0.8 立方公尺的水，及大約 170 立方公尺的天然氣，所解離出來的水及天然氣，會隨著天然氣水合物組成的不同，而有些微的差異。
由於從北極永凍帶及海底地層所發現的天然氣水合物中，包含的氣體以甲烷氣為主，所以又稱為甲烷水合物；另外，因甲烷氣是可燃的氣體，有時候也稱為可燃冰，而有些人則稱天然氣水合物為甲烷水合物。
天然氣與水形成固態水合物的溫度及壓力條件，會隨著天然氣的成分而異，若天然氣含百分之百的甲烷氣時，其形成固態水合物需較大的壓力。若天然氣中除了主要的甲烷之外，還含有乙烷或丙烷等較重的碳氫化合物時，則與水形成水合物所需壓力較小，也就是說較易形成固態水合物。
因 為天然氣分子只是被水分子包覆而形成固態晶體，所以，天然氣水合物的氣體分子與水分子之間的結合，並不需要藉由任何化學或離子鍵鍵結，這與一般以庫倫力鍵 結所形成的結晶水合物完全不同。為了避免與一般結晶水合物在名稱上發生混淆，有些人採用天然氣水包合物或甲烷氣水包合物的名稱來作區別。
2004年以來，國際油價急劇攀升。據統計，石油目前在世界能源總消費量中佔37％左右。在諸多新型可再生能源中，除大家耳熟能詳的風能和太陽能外，生物燃料、可燃冰以及廢棄塑料等都有望成為替代石油的“潛力股”。
生物燃料：干草、渣滓樣樣有用
生物燃料是以生物質為載體的能源，直接或間接地來源於植物的光合作用。生物質主要指薪柴、農林作物、農作物殘渣、動物糞便等。地球上的植物每年生產的生物燃料量，相當於目前人類每年消耗礦物能的20倍。
目前生產生物燃料大多使用的是糧食，如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等，將柴油和從這些作物中提取的酯混合就制成所謂的“生物柴油”。菲律賓與美國合作開發出一種以椰子油為主要成分的“生物柴油”，在減少環境污染和改進發動機性能方面都有明顯成效。
在歐洲和北美大陸，多年生草本植物象草正成為生物燃料發電的生力軍，有望真正替代煤和石油進行發電。象草生長於熱帶和亞熱帶地區，因大象愛吃而得名，約 4米高的植株上銀色的葉子可燃性很強。它易於生長，無需施肥，病虫害也奈何它不得，其干草經過簡單加工即可制成燃料用於發電，1公頃象草燃料產生的能量能 替代36桶石油。
美國能源部一項研究表明，到2030年，僅在美國，使用新技術就可使生產的生物燃料替代現有30％的汽油消費量，又 不會影響糧食生產或改變土地用途。目前，美歐對生產生物燃料提供大量政府補貼。如歐盟向種植“能源作物”的農民提供每公頃45歐元的補貼，以刺激生物燃料 的生產。
可燃冰：總量巨大開發難
可燃冰主要存在於深海陸坡和陸隆的淺部沉積層內，上個世紀60年代在北極氣田的 永久凍土下被發現。可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是在一定溫壓條件下，由水與天然氣結合形成的一種外觀似冰的白色結晶固體。一旦形成的溫度、壓力條件 發生變化，它又會自動分解成天然氣和水。“冰塊”裡甲烷佔80%—99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油要小得多。
可燃冰分布廣泛，兩極地區的永凍層、鄰近大陸架的海底盆地，以及有厚沉積物覆蓋的深海盆地都適於形成。
中國科學家曾表示，世界上可燃冰的總資源量巨大。據估算，其有機碳含量大約相當於全世界已知煤炭、石油和天然氣總量的兩倍，全球可燃冰的資源量可滿足人類未來1000年的需求。
迄今為止，開發可燃冰最大的困難是如何把這種物質打撈上來。德國多特蒙德大學環境技術專業的一名博士發明了一種方法來解決這個問題。通過這種方法，人們 可以開採距海面至少500米深的海底資源。為了不讓甲烷逸出，他設計了一個特殊泵。這個泵有一個雙層管。人們通過內管把熱水輸送到海底，可燃冰遇熱分解成 水和甲烷。甲烷通過外管升上來。人們就可採集氣體。目前該技術處於電腦模擬階段。
美國能源部下屬布魯克黑文國立實驗室已在實驗室中人工合成了可燃冰，並在繼續探索開採海底可燃冰的方法。
“白色垃圾”：能變成石油
能源專家曾表示，一座城市的垃圾就像一座“露天礦山”，可以進行無限期的開發。
今年3月，印度馬德拉斯大學機械工程系的4名大學生在老師幫助下，成功將廢棄塑料轉換成汽車燃料。年輕的發明家們在廢棄塑料中加入了一種催化劑，將其在 真空中加熱。在催化劑的作用下，廢棄塑料逐漸熔化成它的原生態———石油﹔再經過蒸餾和提純，廢棄塑料最終轉化成汽油、柴油和煤油，整個加工過程還不產生 二氧化碳。
據介紹，按照4名大學生的方法，2.5公斤廢棄塑料可以產生1升汽油、0.5升柴油和0.5升煤油，生產成本在1.5美元左右。
生物燃料：干草、渣滓樣樣有用
生物燃料是以生物質為載體的能源，直接或間接地來源於植物的光合作用。生物質主要指薪柴、農林作物、農作物殘渣、動物糞便等。地球上的植物每年生產的生物燃料量，相當於目前人類每年消耗礦物能的20倍。
目前生產生物燃料大多使用的是糧食，如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等，將柴油和從這些作物中提取的酯混合就制成所謂的“生物柴油”。菲律賓與美國合作開發出一種以椰子油為主要成分的“生物柴油”，在減少環境污染和改進發動機性能方面都有明顯成效。
在歐洲和北美大陸，多年生草本植物象草正成為生物燃料發電的生力軍，有望真正替代煤和石油進行發電。象草生長於熱帶和亞熱帶地區，因大象愛吃而得名，約 4米高的植株上銀色的葉子可燃性很強。它易於生長，無需施肥，病虫害也奈何它不得，其干草經過簡單加工即可制成燃料用於發電，1公頃象草燃料產生的能量能 替代36桶石油。
美國能源部一項研究表明，到2030年，僅在美國，使用新技術就可使生產的生物燃料替代現有30％的汽油消費量，又 不會影響糧食生產或改變土地用途。目前，美歐對生產生物燃料提供大量政府補貼。如歐盟向種植“能源作物”的農民提供每公頃45歐元的補貼，以刺激生物燃料 的生產。
可燃冰：總量巨大開發難
可燃冰主要存在於深海陸坡和陸隆的淺部沉積層內，上個世紀60年代在北極氣田的 永久凍土下被發現。可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是在一定溫壓條件下，由水與天然氣結合形成的一種外觀似冰的白色結晶固體。一旦形成的溫度、壓力條件 發生變化，它又會自動分解成天然氣和水。“冰塊”裡甲烷佔80%—99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油要小得多。
可燃冰分布廣泛，兩極地區的永凍層、鄰近大陸架的海底盆地，以及有厚沉積物覆蓋的深海盆地都適於形成。
中國科學家曾表示，世界上可燃冰的總資源量巨大。據估算，其有機碳含量大約相當於全世界已知煤炭、石油和天然氣總量的兩倍，全球可燃冰的資源量可滿足人類未來1000年的需求。
迄今為止，開發可燃冰最大的困難是如何把這種物質打撈上來。德國多特蒙德大學環境技術專業的一名博士發明了一種方法來解決這個問題。通過這種方法，人們 可以開採距海面至少500米深的海底資源。為了不讓甲烷逸出，他設計了一個特殊泵。這個泵有一個雙層管。人們通過內管把熱水輸送到海底，可燃冰遇熱分解成 水和甲烷。甲烷通過外管升上來。人們就可採集氣體。目前該技術處於電腦模擬階段。
美國能源部下屬布魯克黑文國立實驗室已在實驗室中人工合成了可燃冰，並在繼續探索開採海底可燃冰的方法。
“白色垃圾”：能變成石油
能源專家曾表示，一座城市的垃圾就像一座“露天礦山”，可以進行無限期的開發。
今年3月，印度馬德拉斯大學機械工程系的4名大學生在老師幫助下，成功將廢棄塑料轉換成汽車燃料。年輕的發明家們在廢棄塑料中加入了一種催化劑，將其在 真空中加熱。在催化劑的作用下，廢棄塑料逐漸熔化成它的原生態———石油﹔再經過蒸餾和提純，廢棄塑料最終轉化成汽油、柴油和煤油，整個加工過程還不產生 二氧化碳。
據介紹，按照4名大學生的方法，2.5公斤廢棄塑料可以產生1升汽油、0.5升柴油和0.5升煤油，生產成本在1.5美元左右。
可燃冰
天然氣水合物是水和天然氣（主要成分為甲烷）在中高壓和低溫條件下混合時產生的晶體物質，外貌極似冰雪，點火即可 燃燒，故又稱之為“可燃冰”或者“氣冰”、“固體瓦斯”。它在自然界分布非常廣泛，海底以下0到1500米深的大陸架或北極等地的永久凍土帶都有可能存 在，世界上有79個國家和地區都發現了天然氣水合物氣藏。
從能源的角度看，“可燃冰”可視為被高度壓縮的天然氣資源，每立方米能分解釋放出160－180標準立方米的天然氣。迄今為止，在世界各地的海洋及大陸地層中，已探明的“可燃冰”儲量已相當于全球傳統化石能源（煤、石油、天然氣、油頁岩等）儲量的兩倍以上。
其 實，人們對氣水合物的探究由來已久，最早可追溯到1810年，英國科學家戴維在實驗室中把氯氣通入水中，在攝氏零度以上出現了“冰塊”，由此人們首次認識 到了氣水合物這種物質。之后人們出于科學好奇，再也沒有停止過對氣水合物的研究和探索，他們紛紛把各種各樣的氣體通入水中試一試，看是否能夠形成“冰 塊”，例如甲烷、二氧化碳等等。而隨著實驗條件的不斷進步，人們可以在越來越苛刻的條件下進行氣體與水合成的實驗，像氮氣、氧氣這些氣體就要在100多個 大氣壓下才能與水合成。2002年美國科學家發現，氫氣在2000多個大氣壓下和一定的溫度條件下也能夠形成氣水合物，由于氣體分子越小，形成氣水合物越 難，而氫氣分子是最小的，這就從理論上證明了所有氣體都可以和水生成“冰塊”。
到底在什么樣的條件下才能形成“可燃冰”？專家認為，形成“可燃 冰”最少要滿足三方面條件：第一是溫度不能太高。海底的溫度是2℃至4℃，適合“可燃冰”的形成，高于20℃就分解；第二是壓力要足夠大。在0℃時，只需 要30個大氣壓就可形成“可燃冰”。海深每增加10米，壓力就增大1個大氣壓，因此海深300米就可達到30個大氣壓，越深壓力越大，“可燃冰”就越穩 定；第三是要有甲烷氣源。海底古生物尸體的沉積物，被細菌分解會產生甲烷，或者是，天然氣在地球深處產生并不斷進入地殼。
在上述三個條件都具備的情況下，天然氣可在介質的空隙中和水生成“可燃冰”。甲烷分子被若干個水分子形成的籠型結構接納，生成籠型固體結晶水合物，分散在海底岩層的空隙中。在常溫常壓下，“可燃冰”分解為甲烷和水。
天然“可燃冰”埋藏于海底的岩石中，和石油、天然氣相比，它不易開采和運輸，世界上至今還沒有完美的開采方案。
天然氣水合物是水和天然氣（主要成分為甲烷）在中高壓和低溫條件下混合時產生的晶體物質，外貌極似冰雪，點火即可 燃燒，故又稱之為“可燃冰”或者“氣冰”、“固體瓦斯”。它在自然界分布非常廣泛，海底以下0到1500米深的大陸架或北極等地的永久凍土帶都有可能存 在，世界上有79個國家和地區都發現了天然氣水合物氣藏。
從能源的角度看，“可燃冰”可視為被高度壓縮的天然氣資源，每立方米能分解釋放出160－180標準立方米的天然氣。迄今為止，在世界各地的海洋及大陸地層中，已探明的“可燃冰”儲量已相當于全球傳統化石能源（煤、石油、天然氣、油頁岩等）儲量的兩倍以上。
其 實，人們對氣水合物的探究由來已久，最早可追溯到1810年，英國科學家戴維在實驗室中把氯氣通入水中，在攝氏零度以上出現了“冰塊”，由此人們首次認識 到了氣水合物這種物質。之后人們出于科學好奇，再也沒有停止過對氣水合物的研究和探索，他們紛紛把各種各樣的氣體通入水中試一試，看是否能夠形成“冰 塊”，例如甲烷、二氧化碳等等。而隨著實驗條件的不斷進步，人們可以在越來越苛刻的條件下進行氣體與水合成的實驗，像氮氣、氧氣這些氣體就要在100多個 大氣壓下才能與水合成。2002年美國科學家發現，氫氣在2000多個大氣壓下和一定的溫度條件下也能夠形成氣水合物，由于氣體分子越小，形成氣水合物越 難，而氫氣分子是最小的，這就從理論上證明了所有氣體都可以和水生成“冰塊”。
到底在什么樣的條件下才能形成“可燃冰”？專家認為，形成“可燃 冰”最少要滿足三方面條件：第一是溫度不能太高。海底的溫度是2℃至4℃，適合“可燃冰”的形成，高于20℃就分解；第二是壓力要足夠大。在0℃時，只需 要30個大氣壓就可形成“可燃冰”。海深每增加10米，壓力就增大1個大氣壓，因此海深300米就可達到30個大氣壓，越深壓力越大，“可燃冰”就越穩 定；第三是要有甲烷氣源。海底古生物尸體的沉積物，被細菌分解會產生甲烷，或者是，天然氣在地球深處產生并不斷進入地殼。
在上述三個條件都具備的情況下，天然氣可在介質的空隙中和水生成“可燃冰”。甲烷分子被若干個水分子形成的籠型結構接納，生成籠型固體結晶水合物，分散在海底岩層的空隙中。在常溫常壓下，“可燃冰”分解為甲烷和水。
天然“可燃冰”埋藏于海底的岩石中，和石油、天然氣相比，它不易開采和運輸，世界上至今還沒有完美的開采方案。
|
誰掌握天然氣水合物的開採技術，誰就可以執21世紀世界能源之牛耳
| |
|
人類文明的發展，可以說是一條能源消耗的不歸路，至少目前看來是如此；一旦沒有了能源供應，人類文明大約不能免於退回黑暗時期的宿命了。也就因為這樣，這些年來全球的權力移動路線，其實背後的軌跡還是環繞著石油這項能源的吸力而異動。 這兩年來原油價格大漲，已經到了影響全球絕大多數人日常消費的程度了，也因此，全球能源的取得及其永續性和可替代性，再度變成令世人瞩目的議題。石油的儲量有時而竭，到底石油儲存量還能供人們開採多少年？到底石油之後，能供人們長期使用的會是哪一種新能源？屆時全世界能源供應的系統、型式及其價格又會是怎樣的面貌呢？ 台灣所擁有的天然資源並不豐富，尤其是傳統化石燃料如煤、石油和天然氣等資源更是匱乏，國內大約有97%以上的能源需求必須仰賴進口。在這油價節節高漲，波斯灣地區情勢動盪不安，隨時可能爆發能源危機的時刻，政府除了宣導節約能源的重要性之外，更是積極尋找新的替代能源與綠色能源。 終於令人振奮的消息傳來了 經過二年半的調查研究，經濟部中央地質調查所證實台灣西南部海域蘊藏豐富的天然氣水合物。綜合各項調查的資料初步估計，在10,000平方公里面積的海域海床，以水合物型式存在的天然氣應在5,000億立方公尺以上，以目前國內天然氣的年使用量70至80億立方公尺計算，足可供全台使用60年以上。這個數量未來如經更詳細的探勘證實，天然氣水合物將成為台灣未來極為重要的替代能源。 | |
 ↑在美國西部奧勒岡州外海的水合物海脊（Hydrate Ridge）地區探採得含白色塊狀天然氣水合物岩心。 |
天然氣水合物是一種什麼東西呢？ 天然氣水合物的外觀與性質類似冰塊，但具有巨大的儲氣能力，也稱氣體水合物（gas hydrate），是由天然氣與水分子在高壓（>100大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）下合成的一種固態結晶物質。因為天然氣中有百分之80至90的成分是甲烷，所以也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物（methane hydrate或methane gas hydrate）。 |
|
以目前的資料來看，一個單位體積的天然氣水合物，常溫常壓下，可以釋放出150-170單位體積的甲烷氣。一旦有火源將它點燃，就可以自己持續燃燒到完，形成冰火或水冰火共存的特異現象，故也俗稱天然氣水合物為「可燃冰」或「甲烷冰」。 天然氣水合物主要存在於極區的永凍層以及陸緣深水海域地層中。由國外的調查報告顯示，全球天然氣水合物所含的甲烷氣資源量，在標準溫壓環境下，保守估計至少有兩萬兆立方公尺，其中所含的有機碳總量達到10兆公噸，也就是大約為目前已知全球石化燃料等能源資源中，有機碳總儲量的兩倍！ 開採技術還在研發中 這種以水合物方式存在的天然氣和傳統的天然氣田是不一樣的，而且它存在的水深都在500公尺以上，不能以傳統天然氣開採的方式來開發它。 | |
|
目前日本、美國、加拿大、印度及歐盟等國家，甚至韓國和中國大陸，都已經分期分年投入巨大資金與人力，大規模進行天然氣水合物的調查研究及開發與應用技術的研發，據估計在2015年左右就可以進行商業開發。 台灣對天然氣水合物的研發其實起步很晚，落後美日等先進國家有10年以上。不過國內相關單位已經開始累積研發能量，希望能在國際上天然氣水合物的開發利用技術臻於成熟時，立即與國際接軌，同步進行台灣海域天然氣水合物的商業開發利用。 |
 ↑經濟部中央地質調查所派員赴美國研習，利用美國地質調查所實驗室設備所合成的白色可燃冰及其點火燃燒的情形。 |
|
對氣候及環境的影響 開發天然氣水合物並不困難，以在西伯利亞氣田中開採甲烷的經驗看來，目前的開發技術是可行的，但是從天然氣水合物中開發大量的甲烷將對環境帶來什麼樣的影響，已引起很多國家的政府和科學家的關注，關注的焦點集中在地質災害和對氣候的影響。 天然氣水合物層決定了海底沉積物的物理特性，直接影響著海底的穩定性。它在一定的壓 力和低溫條件下是穩定的，一旦破壞了這樣的條件，就會造成天然氣水合物的離解，同時可能造成地質災害。而目前海上油氣生產引起的少許的壓力或溫度的變化 （增高）也可能引起天然氣水合物層的斷裂，造成井噴、海底塌陷和沿岸滑坡。 目前已知甲烷的溫室效應比二氧化碳要大得多，開採天然氣水合物將有大量的甲烷氣體釋 放出來，進而對氣候產生極大的影響。儘管如此，開發天然氣水合物作為新的清潔能源已經在國際間成為勢不可擋的工作了，各國只能一面大力進行天然氣水合物的 勘探和開採活動，一方面加緊研究這種活動可能對環境造成的影響。 | |
沒有留言:
張貼留言