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1 # 石油人
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2 # 通俗科學
可燃冰作為一種燃料,主要成分是甲烷等烴類和水。由於在高壓低溫條件下很像冰塊,故得名!甲烷是一種常見的可燃氣體,分子式非常簡單,俗稱瓦斯。沼氣池,各種腐爛物都能產生甲烷,只要在一定條件下就能和水分子形成結晶物,形成我們所說的可燃冰。可燃冰的開採具有一定的危險性,由於它是固體,所以不能像石油一樣開採。由於甲烷氣體的揮發性,所以開採過程中有可能洩漏。甲烷是一種很強的溫室氣體,如果大氣中的甲烷含量上升,必然導致全球氣候變暖,從而一起嚴重的生態災難。理論上可燃冰含量相當豐富,正因為開採時對環境的危險性,所以暫時還不能取代石油天然氣等傳統能源!
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3 # 漂流的亞特蘭蒂斯
什麼是可燃冰
可燃冰(combustible ice)主要是指甲烷水合物(methane hydrate)。肉眼看為冰狀物,主要成分甲烷和水,其中甲烷分子被鎖在水分子形成的籠狀結構中。常溫或減壓下變成水個天然氣。可燃冰中的甲烷是由產甲烷菌在10米-3公里的沉積物中生成。
但是要形成可燃冰這樣的形態,需要一定的物理條件。可燃冰在溫度低於10度和壓力超過30個大氣壓條件下才可形成,水溫越高形成可燃冰需要的壓力越大。
可燃冰最早發現於極地冰蓋和永久凍土層,後來在海底也發現了該資源的存在。在北極可燃冰在水深約300米的地方就可找到,而在熱帶地區要在水深600米以下才存在。世界範圍大部分可燃冰分佈在水深500米和3000米範圍。
可燃冰中甲烷含量在80%到99.9%之間,燃燒時產生的汙染比煤炭、石油和天然氣少得多。一立方可燃冰可釋放164立方的常規天然氣。這種高資源密度也是開發其的一個優勢。
可燃冰儲量和開採方式據美國能源情報署預測,全球可燃冰儲量在280萬億立方米到2800萬億立方米之間。其儲量總和超過了我們已知的所有化石能源。以目前的消耗速度,可燃冰儲量可以滿足全球80至800年的天然氣需求。
可燃冰的開採主要透過加熱和降低井底壓力的方式。目前常用的油井下注熱水和二氧化碳驅替這兩種方式。
目前可燃冰開採取得實驗性成果的主要是中國個日本。中國在2017年成功在南海完成了可燃冰的開採實驗,並計劃再2030年實現商業開採。日本實驗的更早,早在2013年3月就完成可試驗,但是由於試驗井出現沙堵而放棄。
可燃冰開採面臨的問題可燃冰實質上還是化石能源天然氣,只是存在的狀態不同。目前面臨的主要問題是開採成本高和技術水平限制。
可燃冰的開採面臨的作業環境十分苛刻,到達深海大陸架底部本來就不容易,還要在面臨低溫和極高壓條件。
還有一個潛在的問題就是開發可燃冰會破壞海床的穩定,這可能導致海底滑坡,造成開發災難。
更大的潛在威脅是甲烷洩漏。可燃冰的原地提取並不困難,但困難的是在到達地面減壓的過程中家宴會洩露。甲烷的逸出會對全球變暖造成嚴重後果,研究表明,甲烷的溫室效應二氧化碳的30倍。 這些技術上的挑戰是目前世界上還沒有大規模開採可燃冰的原因。
前文已經說到可燃冰就是天然氣,天然氣也就是相對石油和煤比較清潔而已,燃燒過程依然會產生二氧化碳。好在可燃冰的開採可以透過注入二氧化碳來驅替,這或許為目前研究的如果儲存生產中過多的二氧化碳提供了一種方案。
開發可燃冰或許是不得已的選擇另外,開發可燃冰也可能是未來人類不得不要做的選擇。
隨著全球氣溫上升、海洋變暖和永凍層融化,冰中蘊藏的大量甲烷可能會自然釋放出來。其後果可能是災難性的,因為釋放出的甲烷,會進一步提高全球溫度。 進而會造成更多的甲烷洩露,導致更嚴重的溫室效應。與其讓這種更加厲害的溫室氣體排放到大氣中,還不如開發使用。無論如何人類未來面臨能源的選擇似乎並沒有那麼多的選項。
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4 # 地外天使講科學
因為,在地球地殼的圈層之中,存在著諸多碳化物沉積層,即是石油的原油層,在龐大細菌群體持續支解分化的作用下,會形成一種燃燒能力特強的有毒液化天然氣現象,這種液化天然氣是屬於甲烷類的有毒化學物質,具有極強的可燃特徵。
處於地殼圈層物質持續運動與變化過程的強大壓力,部分液化天然氣會沿著各自不同的排洩系統排出到地表上,當遇到地表位置處於冰封環境時,所排出到地表上的液化天然氣,將一一被冷卻為冰體現象,冰封環境不變會永遠能留在冰體之中,如冰封融化將很快會消失在空氣之中。
由此可見,可燃冰是處在冰封環境不變的情況下由液化天然氣冷卻而形成的,表面看上去是冰體,但其冰體的物質結構除固態水外,還擁有燃燒能力特強的甲烷類化學物質,具有極強的可燃性,才稱之為:可燃冰。
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首先,要有一定數量的天然氣這一原材料。其次,必須是低溫條件,可燃冰在0到10℃時生成,超過20℃就會分解,變得“煙消雲散”。因此,無論是在海底還是陸域的永久凍土帶都要滿足這一條件。最後,必須要在高壓條件下才能生成。
在0℃時,需要30個大氣壓才可以生成可燃冰。在原材料、溫度、壓力三者都具備的條件下,可燃冰晶體就生成了。“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。
擴充套件資料
1、可燃冰被公認為石油、天然氣的接替能源。而作為可燃冰的經濟價值和戰略意義對中國來說尤為明顯。資料顯示,中國是可燃冰資源儲量最多的國家之一,除了陸地凍土區外,整個南海的可燃冰地質資源量約為700億噸油當量,遠景資源儲量可達上千億噸油當量,開發前景十分廣闊。
2、可燃冰的能量密度非常高,同等條件下燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出數十倍;並且,燃燒後僅會產生少量二氧化碳和水,是真正的綠色能源和石油天然氣一樣,可燃冰也是來源於古生物遺骸。這些古生物遺骸的沉積物透過細菌分解後產生甲烷,在低溫和高壓的環境下形成可燃冰。
可燃冰生成的溫度一般在0℃至10℃之間,超過20℃就可能分解。通常情況下,海底溫度一般保持在2℃至4℃之間,適宜可燃冰生成。另外,可燃冰在0℃時,只需要30個大氣壓就可以生成,而在海底深處,很容易保持30個大氣壓。並且,氣壓越大,可燃冰越不容易分解。