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21世纪的燃料:海底可燃冰

日期:2017-05-02 14:22:09编辑作者:申搏官网
从日本传来的消息说,开采天然可燃冰的实验获得了成功。开采试验是在加拿大的西北部进行的。除日本的石油公团、东京大学、产业技术综合研究所外,加拿大地质调查所、美国地质调查所、德国地球科学研究所都参加了这一试验。试验中,工作人员打了一口深1200米的钻井,并一直通到可燃冰层,通过井注入温水后,可燃冰的甲烷便溶在了温水中,然后把溶有甲烷的温水再抽回地面,进行分离得到甲烷。
 
可燃冰又称甲烷水化物,多数蕴藏在地球高纬度的永久冻土带或深海海底100-300米的地下。可燃冰是甲烷在低温高压条件下吸入水分子而形成的结晶体。其形成的条件是:一要有数千年前动植物尸骸释放的甲烷气;二要有丰富的水;三要具备低温高压环境。
 
甲烷分子只有一个碳原子,其燃烧时二氧化碳的排放少,且没有硫化物生成。因此,天然可燃冰是一种理想的清洁能源。
 
70多年前的奇特现象
 
1927年的克里米亚大地震期间,发生了一个不可思议的奇特现象——大海起火了,火舌直冲云天,海面出现一座高达数百米的火焰山。人们很长时间以来都认为,是海里的硫化氢酝成了这场火灾,但后来认定,这种气体在深水中的含量太少,不具备那么强的爆炸力。
 
近百年来,黑海一直是科学考察的对象。对它的科研实验上作不计其数。但不解之谜依然比比皆是。一个谜中之谜就是天然气水合物,俗称可燃冰。这种物质在低温和40多个大气压下才是稳定的。而可燃冰拿到水面可立即融化,同时成分中的甲烷开始燃烧。
 
如果能将呵燃冰从海底开采出来并运到地面,实际上就能拥有数量相当可观的能源。据计算,这种未来的燃料可洪人类使用6.4万年。据初步估计,可燃冰仅在黑海的储量就约为20万亿至25万亿立方米。包括俄罗斯在内的黑海沿岸国家以及德国、法国和希腊都对它表现出浓厚的兴趣。
 
2002年1月中旬,“流星”号考察船前往黑海考察,船上有来自德国、俄罗斯和鸟克兰的数十名生物学家、化学家、海洋学家和地质物理学家。德国方面承担了此次考察的费用。
 
乌克兰南部海洋生物研究所辐射生物和化学生物分所所长、生物学博士叶戈罗夫长期研究黑海海底问题。他参加过科学考察船的次考察。他说,现已探明,在加利福尼亚湾、北悔、挪威海、鄂霍次克海和爱琴海都储藏着可燃冰。
 
叶戈罗夫乘潜水装置到过黑海西北部海底,亲眼目睹过地下奇观,他描述说:“这是在226米深处的硫化氢区域。我们通过照明装置看到,在平如地板的软泥海底上,坐落着奇异的珊瑚状堆积物,高约3米。其中许多物体随着水流方向倾斜。顶端的小孔清晰可见,不时地吐出一个个气泡。在小孔周围有一片片厚厚的死菌层。这就是硫化氢区域,实际上不会有任何生命。我们仔细观察后发现,这些物体里面全都是空的。大量的甲烷从这些物体中释放到水中,甲烷同空气混合在一起会形成危险的爆炸物。”
 
叶戈罗夫认为,甲烷释放主要发生在海底断裂地区。在属于乌克兰、罗马尼亚、保加利亚、俄罗斯和格鲁吉亚的黑海区域,部发现过这种现象。据他计算,这些区域的气体释放程空相当高。例如,在格鲁吉亚沿海,一平方米海底一天一夜大约可释放17万立方米气体。
 
在某些地方,甲烷释放区域长达两公里,海底的可燃冰冰层厚达6米。研究表明,部分气体冲到海面,在空气中稀释。科学家建议,在黑海地区地图上标出甲烷释放活跃地,以确保航行安全。海底丰富的甲烷储量已构成严重的威胁,碰撞到水下燃料库,其后果将不堪设想。
 
未来洁净能源也许藏在海底
 
越来越多的科学家相信,未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底,以冰冷的能够燃烧的冰块晶体形式存在。当科学家们想到能源时,浮现在脑海中的常常是燃烧和火焰,而不是冰块。
 
火焰和冰块也许是一对风马牛不相及的组合,但是越来越多的科学家相信,未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底,以冰冷的能够燃烧的冰块晶体形式存在。
 
科学家认为,这种称为水合甲烷的物质大量沉积在大陆架的边缘,有机沉淀物在这个压力巨大而且温度寒冷的地方存在了数百万年。初步证据表明,这些物质的储备量也许超过了石油、煤炭和天然气的总和。
 
2000年,美国人拨款几十亿美元,用于研究水下气体资源,日本和中国也进行这方面的研究工作。而黑海的可燃冰储量居世界之首:在60至650米深处已确定150多处可燃冰矿藏。这还不是最终数字。学者们认为,目前只勘探出可燃冰矿的一小部分,因此黑海的矿藏开发前景异常广阔。而且这里的气候不恶劣。北海虽然靠近德国,但开发条件相当差。
 
我国科学家已在模拟实验室中合成出了“可燃冰”,并成功的点燃了提取出的气体。这项实验是在青岛海洋地质研究所的天然气水合物模拟实验室中完成的。实验通过模拟海底低温高压的环境使反映釜中的水和气体发生了变化,并通过安装在反映釜中的微型摄像镜头记录下了这一变化的全过程。
 
科学家预测,地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为5×1018立方米,相当目前世界年能源消费量的200倍。天然可燃冰呈固态,不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出,在从海底到海面的运送过程中甲烷就会挥发殆尽,同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源,世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。专家认为,各国的重视必将大大加快天然可燃冰进入人类现代生活的进程。

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