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可燃冰:一朵带刺的玫瑰

来源: 国际新能源网 日期:2010-09-16 浏览量:
 可燃冰在自然界的分布非常广泛,从其形成条件看,海底以下0到1500米深的大陆架和北极等地的永久冻土带都有可能存在可燃冰。从20世纪60年代人开始,一些国家逐渐开始了对可燃冰的研究和勘探。目前世界上已经有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。

   但是,可燃冰的大规模商业开采却面临着许多困难。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。和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今还没有完美的开采方案。

   开采实属不易面临三大难题

   开采可燃冰主要面临着以下三个难题:

   1、可能导致大量温室气体排放污染环境。由于可燃冰本质上是甲烷在低温高压环境下与水产生的结合物,甲烷是绝大多数“可燃冰”中的主要成分,同时也是一种反应快速、影响明显的温室气体。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。可燃冰非常不稳定,在常温和常压环境下极易分解。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝,最后变成一滩水。学者认为,“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气,无疑会增加温室效应,进而使地球升温更快。

   2、特殊的存在条件极有可能引发地质灾害。由于“可燃冰”经常作为沉积物的胶结物存在,它对沉积物的强度起着关键的作用。“可燃冰”的形成和分解能够影响沉积物的强度,进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。日益增多的研究成果表明,由自然或人为因素所引起的温压变化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。美国地质调查所的调查表明,“可燃冰”能导致大陆斜坡上发生滑坡,这对各种海底设施是一种极大的威胁。由此可见,“可燃冰”作为未来新能源的同时也是一种危险的能源。

   3、目前技术条件下开采成本过于高昂。目前,“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。目前,世界上还没有任何一个国家能对可燃冰进行大规模商业开采。从各国进行的试验性开采看,这些方法要么技术复杂成本高昂,要么推广价值不大,不适合大规模作业。

   上述三个方面的难题已经成为人类大规模开发利用可燃冰的巨大障碍。不过,随着技术进步和科学发展,相信这些问题都能得到很好解决。

   大国能源科学实验和技术创新的重要战场

   可燃冰最早的发现是实验室的科学实验,而不是传统能源的野外实证,它表明可燃冰的发现和利用都必须依赖最先进的技术手段和科学理论,可燃冰不会是建基于经验基础上的产业。到目前为止气水合物的发现已经有229年,使用可燃冰的概念也已经有196年了。

   特别是进入20世纪70年代以后,通过国际合作的大洋钻探计划(ODP),美国、加拿大、日本、德国、韩国和印度等单独或共同合作在可燃冰领域进入了大规模发现阶段,进行了工业化钻探实验性开采。

   目前可燃冰研究的国际领先机构主要包括:俄罗斯科学院、美国地质调查局、东京大学、加拿大自然资源理事会、美国海军,以及中国科学学院、国土资源部广州海洋地质调查局。

   近年可燃冰的研究已经进入了突破阶段,国际上有三个公认的开发试验区,即加拿大马更些三角洲和美国阿拉斯加北部斜坡的永久冻土区;日本南部海槽;美国的墨西哥湾。

   全球性的可燃冰商业利用的竞赛已经全面开始。美国、日本、加拿大、俄罗斯和德国已经成为这个产业开发的领导者。中国邻近地带的俄罗斯、日本、韩国、美国、加拿大、印度等国家已经成为可燃冰开发的全球中心区域。喜马拉雅山、中国的东海、南海的可燃冰资源可能会构成中国与日、韩、印等潜在争夺的新战略资源。

  其中,日本已成为可燃冰产业研究最为激进的国家。1994年,日本成立了甲烷可燃冰开发促进委员会,提出了多项开发利用可燃冰的国家计划,日本更确立了较美国提前五年至2010年即实现可燃冰海域商业性开发的具体时间表。

   此外,以台湾地区“中央地质所”原副所长,台湾成功大学黄奇瑜教授领导的台湾调查组,目前也在台湾西南海域增积岩体和西部麓山带发现了可燃冰。

   对于可燃冰的研究,中国是一个后来者,而且还是一个实验性开采比较落后的国家,如若不推行重大的国家行动计划,将难以在可燃冰这个重要的战略产业立于不败之地。

   冒险开采可燃冰可能造成海沟崩塌

   在日本附近平静的太平洋海面下3000英尺,数以亿吨的可燃冰正等待被人们利用。日本认为,如果这些资源能为日本所用,将大大改善它依赖从中东和印尼进口能源的困境。据初步估算,这些“可燃烧的冰块”可供日本全国14年之用。但开发这些未明资源的同时,有一个关键问题必须应对:环境保护。

   日加合作开采“可燃冰”

   在本州岛海岸线30英里外,科学家们发现了一条蕴藏量惊人的海沟:在海沟里的甲烷呈水晶状,大约有500米厚,总量达40万亿立方米。这个储量尽管还不能与沙特或者俄罗斯的石油资源相比,但也足够日本用上一阵了。日本科学家们对这一结果很是兴奋,他们表示将尽快拿出合适的方案开采这些被遗忘的资源。

   相比日本,拥有广袤海洋资源的加拿大可谓在这方面先行一步。他们通常采用“降压”的方法开采此类冰冻资源,即先在冰层中打许多很深的孔,然后借助大量抽水机降低打孔带来的重压,从而让有用的甲烷气体从海水中分离出来,慢慢浮至人力便于提取的深度。日加两国科学家决定合作,采用这个最有效的办法开采本州岛附近海域发现的资源。

   日本政府很快同意了这个开采方法,先期的演练工作已在今年4月完成,其余各项测试将在2008年初完成。

   开采面临许多未知威胁

   向日本招手的除了巨大能源,还有很多看不见的危险。比如,在“降压”方法的第三个步骤,降压让大量的甲烷气体慢慢浮上海面,这些温室气体的出现会对全球气温造成什么样的影响还不得而知。日本政府也对此表示,他们一直高度重视环境的保护问题,绝不会为了能源牺牲环境,他们已安排许多先期测试以防万一。

   这还是开采成功后的顾虑,在开采过程中依然有许多未知威胁。科学家们提醒日本政府在开采中必须警惕海底的海沟崩塌。表面平静的海洋底下究竟在进行着哪些变化,人们还没有完全搞清楚。如果开采中一个不小心造成目标海沟坍塌或是类似于泥石流的灾难,不仅会给开采国带来巨大人力、财力损失,由此泄露的大量温室气体更会让世界担忧。
 
   此外,大规模地在海底钻孔、安置各种设备无疑会让鱼类远离海岸,生活在海边的渔民们的收入自然会受到不小的影响。日本的渔民已经表达了这样的担忧。