石油枯竭的後天

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此學名叫作天然氣水合物，其廣泛分佈於海底沉積物層及陸上凍土帶等低溫、高壓的自然環境中，是天然氣在自然界的主要存在形式，比傳統油氣資源多得多。在全球傳統油氣資源日漸枯竭的大背景下，可燃冰的開發無疑為人類的能源更替之路點燃了新的曙光。如果說人類社會的能源更替過程是一場接力跑的話，如今再次到了交接棒的關鍵時刻。我們需要用可燃冰這種“白金”替代石油黑金。

圖6…1　正在燃燒的可燃冰

曲折的認識歷程

在這裡，讀者或許會問了，既然自然界蘊藏有如此多的可燃冰資源，為什麼人類沒有儘早予以開發利用這種“白金”，反而棄多求少、舍優擇劣，導致了現今的能源危機以及氣候危機呢？的確，存在這樣的疑問是很自然的。在這個問題上，歷史似乎與人類開了一個不大不小的玩笑。

事實上，人們對這類“冰塊”的探究由來已久，最早可追溯到兩百年前，那時石油還沒有開始大規模開發與利用。1810年，英國科學家漢弗萊·戴維在實驗室中將氯氣通入了水中，結果在0攝氏度以上出現了固體狀的“冰塊”，而且確定不是水結成的冰塊。因為通常情況下，0攝氏度以上的溫度條件是不會結冰的。本來水和氣是不相容的，但在一定條件下，它們竟然結合在一起形成了單獨的一種冰狀晶體。由此，人們首次意識到了竟有“氣水合物”這種物質。至此之後，人們出於科學探索上的好奇，再也沒有停止過對氣水合物的研究和探索，研究人員紛紛把各種各樣的氣體例如甲烷氣、二氧化碳氣等通入水中試一試，看是否能夠形成類似的“冰塊”。隨著實驗條件的不斷進步，科研已經在實驗室中證明，只要條件合適，幾乎所有氣體都可以和水生成類似的“冰塊”。遺憾的是，當時這一切的發現都只是停留在實驗室的區域性範圍內，並沒有在更大的層面上引起足夠重視。以至於人類後來將能源利用的目光鎖定在了石油上，轟轟烈烈地開始了一個世紀之久的尋找和爭奪石油的大戰。

一次意外的事件使得可燃冰引起了人們的廣泛關注，而這相距實驗室中發現可燃冰晶體已經過去了近一個世紀。1934年，美國工程人員在阿拉斯加的天然氣輸送管道里發現，有一些異常的“冰塊”堵塞了輸氣管道，並且難以根除，這給天然氣輸送帶來極大的麻煩，後來查明這種冰塊就是可燃冰。也就是說一定條件下，管道中存有的水與天然氣結合形成了可燃冰固體（見圖6…2），從而阻斷了管道的連通，人們這才認識到了可燃冰的重要性，只不過是從負面的角度。至此之後，人們對可燃冰的研究工作開始逐步深入。但是，研究人員一開始似乎本末倒置了，他們把主要精力放在如何消除輸氣管道的堵塞上，以期在工業條件下對可燃冰進行預測和清除，並沒有考慮將可燃冰作為一種能源加以研究和利用。因此，那時候人們希望這種“冰塊”越少越好，只要能保證天然氣管道正常輸送就謝天謝地了。

第六章　水火相融可燃冰（2）

直到上世紀60年代末，在前蘇聯科學家馬科岡等人的努力下，可燃冰這個“麻煩製造者”才終於翻了身，人們開始從積極的層面對可燃冰加以重視了。科研人員在思考，此前不論是在實驗室裡，還是輸氣管道里的可燃冰，都是人為環境中產生的。那麼在自然環境中，如果滿足可燃冰形成所需的低溫高壓、有氣有水的條件，是否有天然的可燃冰存在呢？當然不排除這樣的可能。

圖6…2　管道中取出的成塊可燃冰固體

事實上，這種條件在自然界還真不少。例如像南北極那樣的永久凍結區，青藏高原、西伯利亞等寒冷的凍土帶，幾大洋的海底地層等等，就連彗星上也不能排除。由此科學家推測，自然界中天然存在著可燃冰。果不其然，1968年人們在前蘇聯西伯利亞北部的麥索雅哈氣田首先發現了可燃冰，併成功實施了試驗開採，一直持續了幾十年。這成為可燃冰勘測與開發過程中的經典一幕。至此，人們對可燃冰在未來能源結構中所扮演的角色開始了重新定義，可燃冰作為石油接續能源的概念才逐步清晰起來。

極其龐大的儲量

在實驗室的微觀條件下進行觀察，可燃冰的結構是極其獨特的。水分子搭建了無數精巧的“籠子”，這些籠子大小不一，甲烷、乙烷等不同“體格”的氣體分子就“寄宿”在這些籠子裡。沒有這些籠子，氣體分子就無處藏身；而缺了這些氣體分子，那些空籠子自然也無法獨立存在。液體與氣體這兩種物質結構迥異的分子就如此相依，巧妙地結合在一起，令人不由得不歎服大自然的巧