油價怎么又漲了！  ———這是今天的痛苦；

　　哪里還有油可加？ ———這是明天的困境……

　　電影《微光之城》描述的能源殆盡的景象還記得嗎：汽車不再奔馳、地鐵全面癱瘓、沒有燈沒有未來，城市陷入死寂———

　　這一天離我們有多遠？

　　有專家估計，按照目前的消耗速度，再有50至60年，全世界的石油資源將消耗殆盡在浩渺的海洋，埋藏著沉睡了千年的寶貝———可燃冰。這種潔凈的新能源燃起人類新的希望。但理想變成現(xiàn)實還有一段很遠的距離———因為開采絕非易事。

　　中國科學院廣州能源研究所天然氣水合物中心首席科學家李小森教授和他的團隊努力讓這份理想照進現(xiàn)實。

　　在他的眼中，可燃冰是亟待破籠而出的“小鳥”———他希望打破套著可燃冰的外殼，釋放其中包裹的希望———天然氣。

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　　下一個能源標桿

　　能源之于城市，如同食物之于人類———開發(fā)新能源迫在眉睫。

　　今年1月初，一份由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報告》讓大家備感興奮：科考人員在我國南海北部神狐海域140平方公里的鉆探目標區(qū)內(nèi)，圈定出11個可燃冰礦體，含礦區(qū)總面積約22平方公里，礦層平均有效厚度約20米，儲量約為194億立方米。1立方米可燃冰可釋放164立方米的甲烷。這意味著此次發(fā)現(xiàn)可燃冰的預(yù)測儲量相當于3.2萬億立方米天然氣！

　　要知道，如果這些可燃冰能夠成功開采，按照目前中國每年天然氣的消費量1000億立方米計算，這些預(yù)測的儲量可供中國使用32年。

　　經(jīng)探測，僅南海一地的可燃冰儲量就相當于中國現(xiàn)有已探明的石油、天然氣資源的一半左右，南海因此被稱為“第二個波斯灣”。

　　而讓人們興奮的是，可燃冰不僅僅出現(xiàn)在海底，在凍土中也能存在。我國青藏高原祁連山凍土帶發(fā)現(xiàn)可燃冰，作為世界第三的凍土大國，科學家初略估算，我國遠景可燃冰資源量至少有350億噸油當量。

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　　緣分從233年前開始

　　人類與可燃冰的緣分要追溯到遙遠的1778年。

　　英國化學家普得斯特里在這一年開始著手研究氣體生成水合物的溫度和壓強。1810年，他的老鄉(xiāng)大衛(wèi)繼續(xù)這項研究，合成了與可燃冰具有相同DNA的氣水化合物。

　　“可燃冰”，這個很酷的名字，真正開始出現(xiàn)是在1934年。

　　人們?yōu)榱溯斔吞烊粴猓_始鋪設(shè)巨型天然氣管道。不知何故，管道經(jīng)常發(fā)生堵塞，將管道剖開后發(fā)現(xiàn)，在油氣管道和加工設(shè)備中有大片白色冰狀物質(zhì)。人們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些固體堵塞油氣管道和加工設(shè)備，并且可以點燃，帶來安全隱患。

　　1965年，前蘇聯(lián)科學家預(yù)言，天然氣的水合物可能存在于海洋底部的地表層中，后來人們終于在北極的海底首次發(fā)現(xiàn)了大量的可燃冰。

　　有意思的是，人類或許不是最先認識這個在海底沉睡了千年的寶貝的物種。1997年，美國科學家在北墨西哥灣觀察海底一個可燃冰露出的大土丘時，驚奇地發(fā)現(xiàn)了一個稠密的屬于新種的蠕蟲群落———冰蟲?？茖W家們認為，冰蟲的存在提示了一種以前不為人知的生態(tài)系的存在。不過，在更大的利益和更急迫的能源危機面前，人們的著力點首先放在可燃冰的商業(yè)開采上。

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　　籠里關(guān)著一只神奇的“鳥”

　　“可燃冰”，這個看似矛盾的名字卻很好地詮釋了它的特點———白色的外形看上去像冰，點火即可燃燒；很像餐桌上使用的白色固體酒精，但價值不可同日而語！

　　1997年，正在清華大學攻讀博士學位的李小森教授被學科中一個研究分支“可燃冰的開采”吸引住了。“我相信很多人也會有這份好奇，為什么冰可以燃燒？”李小森教授說。

　　可燃冰是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合產(chǎn)生的一種固態(tài)物質(zhì)，是在一定條件下由水和天然氣組成的籠形結(jié)晶化合物———從微觀上看其分子結(jié)構(gòu)就像一個一個由若干水分子組成的籠子，而每個籠子里“關(guān)”著一個氣體分子。

　　因而許多從事可燃冰研究的科學家們都想做的一件事就是：打破這個籠子，釋放待在里面的“小鳥”———氣體分子。

　　這種氣體分子的主要成分是甲烷，如果讓這氣體分子順著天然氣管道聽話地飛上來的話，最終就可被人類所利用，因此這只“小鳥”實在值得人們費盡心力地去追求。

　　首先，這只“小鳥”相當?shù)馗蓛?，非常低碳環(huán)保———它的分子結(jié)構(gòu)中只有一個碳，燃燒后，僅會生成少量的二氧化碳和水。

　　其次，這只“小鳥”本領(lǐng)很高強。它釋放的熱量相當之高，在常溫常壓條件下，1立方米的可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣。按照這個比例計算，全球可燃冰所含的有機碳總量相當于地球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍啊。

　　再者，這只“小鳥”是人類能夠保持現(xiàn)代文明生活的使者。據(jù)國際科學界預(yù)測，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，半個世紀后，全世界的石油資源將消耗殆盡，而“小鳥”是繼石化能源之后潛力巨大的替代能源之一，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當于4000萬平方公里，僅海底的可燃冰儲量就夠人類使用1000年！

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　　捕捉“小鳥”實屬不易

　　可燃冰里蘊藏的能量讓人類如此心動，可要捉到這群“小鳥”并非易事。

　　關(guān)鍵技術(shù)是如何破籠？也就是如何有效地分解水分子與天然氣。

　　目前破籠技術(shù)主要有三種：

　　注熱法。即朝可燃冰的礦層注入蒸氣、熱水、熱鹽水等，或利用火驅(qū)法，提升礦層地溫以分解可燃冰。還有一種方式是直接采用井下電磁加熱方法。

　　降壓法。即，如開采可燃冰層下面存在的游離氣，以便降低礦層壓力，促使可燃冰分解。

　　此外還有置換法。即用二氧化碳置換甲烷。

　　但這三種技術(shù)還不成熟，科學家們尚未找到認可的最佳方案。另外，如何做到投入最少、產(chǎn)出最大，依舊是人們正在探尋的問題。

　　聽起來，前兩種方法的原理似乎并不復(fù)雜，無非就是打破可燃冰的穩(wěn)定狀態(tài)，提高溫度、降低壓力，但實際運用卻沒那么簡單。

　　因為可燃冰存在的各種介質(zhì)是不同的，有的藏在巖石縫中，有的在沙質(zhì)中，升多少溫、降多少壓是不同的。另外如何在這些不同介質(zhì)中布置井網(wǎng)來高效收集也是一大問題。

　　“二氧化碳置換甲烷法”是國際上研究可燃冰的一個熱點，也是李小森教授研究的重點之一。

　　一個蘿卜一個坑———在多孔介質(zhì)中分解可燃冰會產(chǎn)生空缺，有可能造成地陷，置換法就有可能填補釋放甲烷造成的空缺，產(chǎn)生一舉兩得的功效。這種方法就像是取出一個乒乓球然后再放進去另一個乒乓球，前一個乒乓球是甲烷，后一個乒乓球就是二氧化碳，也就是用二氧化碳將可燃冰中的甲烷分子“擠走”，從而將甲烷置換出來。

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　　放飛“小鳥”，不能放出魔鬼

　　釋放“小鳥”之舉堪稱是科學家們在使用一把雙刃劍。

　　首先是溫室效應(yīng)問題，有學者認為，在導(dǎo)致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10至20倍。如果開采中甲烷氣體大量散失，將會造成嚴重的溫室效應(yīng)，直接威脅人類的生存環(huán)境；甲烷氣體如果排入大海，會發(fā)生氧化作用，進而消耗大量氧氣，對海洋動物和微生物來說，絕對不會是福音。

　　其次是有可能造成海嘯或者海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。由于至今尚沒有非常成熟的勘探和開發(fā)的技術(shù)方法，一旦出了井噴事故，就會造成海水氣化，還有可能發(fā)生海嘯。如果分解海底“可燃冰”，將會改變海底千年形成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地層發(fā)生固結(jié)性變差，如同從搭建好的積木底端抽出幾根木頭，稍有閃失，后果不堪設(shè)想。

　　澳大利亞莫納什大學的研究人員戴維·梅和約瑟夫·莫納漢在《美國物理雜志》撰文說，由于可燃冰在受到干擾時就會分解，海底的甲烷氣體以氣泡形式浮上水面，如果單個氣泡半徑大于或等于船體大小，那么它有可能把船掀翻；隨著氣泡逐漸升至水面，其頂部的水會產(chǎn)生堆積，并將船只暫時抬升。堆積的水隨后會流向氣泡側(cè)面，形成深深的凹槽，船會隨著水流而陷入凹槽。在氣泡最終破裂時還會有高速水流進入凹槽，使凹槽中產(chǎn)生旋渦，從而導(dǎo)致陷入的船只繼續(xù)下沉。

　　再次，來自美國地質(zhì)調(diào)查所的調(diào)查表明，可燃冰能導(dǎo)致大陸斜坡上發(fā)生滑坡，這對各種海底設(shè)施是一種極大的威脅，比如鋪設(shè)在海底的電纜。

　　李小森教授博士說：“只有合理地、科學地開發(fā)和利用，可燃冰才會真正為人類造福，而現(xiàn)在，顯然還不是大規(guī)模進行商業(yè)開采的成熟期。但這個開采過程，大家評價不一，因此水合物開采與相關(guān)環(huán)境研究是密不可分的。”

　　接鏈

　　可燃冰在什么條件下存在

　　只要滿足了一定的低溫或高壓條件，可燃冰就能存在。

　　因此，可燃冰在實驗室中就可以合成，這有利于科學家們研究可燃冰的開采。

　　據(jù)了解，可燃冰在陸海分布的比例大概是1∶100。在陸地，永久凍土層具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài)，而海洋深層300至1000米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。一是氣候寒冷致使礦層溫度下降，加上地層的高壓力，使原來分散在地殼中的碳氫化合物和地殼中的水形成氣-水結(jié)合的礦層。二是由于海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遺尸不斷沉積到海底，很快分解成有機氣體甲烷等，這樣，它們便鉆進海底結(jié)構(gòu)疏松的沉積巖微孔，和水形成化合物。

　　根據(jù)這兩個條件，人們在高壓、低溫的世界海洋大陸邊緣和高緯度凍土里尋找“小鳥”的身影。有時候，它呈脈狀，隱藏在巖石縫中；有時候它呈塊狀，像一塊天際邊墜落的小隕石；有時候它與其他物質(zhì)結(jié)合在一起，不分你我；有時候，它像星星之火，彌散分布在巖石上。

據(jù)羊城晚報