簡介
它的化學式是CH4 8H2O。
可燃冰是未來清潔的新能源。它的主要成分是甲烷分子和水分子。它的形成與海底石油、天然氣的形成過程相似，密切相關。埋藏在海底地層深處的大量有機物在缺氧環境下被厭氧菌分解，最終形成石油和天然氣(LPG)。這些天然氣中有很多被水分子截留，“可燃冰”是在海底的低溫低壓下形成的。這是因為天然氣有壹個特殊的性質，它可以在2 ~ 5攝氏度的溫度下與水結晶，這種結晶就是“可燃冰”。因為主要成分是甲烷，所以常被稱為“甲烷水合物”。在常溫常壓下會分解成水和甲烷，“可燃冰”可以看作是高度壓縮的固體天然氣。“可燃冰”外表看起來像霜，從微觀上看其分子結構就像壹個“籠子”。壹個籠子由幾個水分子組成，每個籠子“關”著壹個氣體分子。目前可燃冰主要分布在東西太平洋和大西洋西緣，是壹種極具發展潛力的新能源。但由於開采難度大，海底可燃冰仍完好地保存在海底和永久凍土中。
可燃冰的發現
早在1778年，英國化學家普德利就開始研究氣體生成氣體水合物的溫度和壓力。1934中，人們在油氣管道和處理設備中發現了冰狀固體堵塞的現象。這些固體要麽是冰，要麽就是人們現在所說的可燃冰。1965年，蘇聯科學家預測海洋底部表層可能存在天然氣水合物。後來，人們終於第壹次在北極海底發現了大量可燃冰。
形成和儲存
可燃冰是由海洋板塊活動形成的。當海洋板塊下沈時，較老的海底地殼會沈入地球內部，海底的石油和天然氣會隨著板塊邊緣沖到地表。當暴露在冷海水中和深海壓力下時，天然氣與海水反應生成水合物。科學家估計，可燃冰在海底的分布約占海洋總面積的10%，相當於4000萬平方公裏。它是迄今為止海底最有價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。
“可燃冰”的形成有三個基本條件:壹是溫度不能太高，零度以上即可形成，0-10℃為宜，最高限制在20℃左右，然後就會分解。第二個壓力要夠，但不要太大。在零度時，它可能產生於30個大氣壓以上。第三，地下壹定有氣源。因為，在陸地上，只有西伯利亞的永凍土有條件形成並保持穩定的固態，而大洋深處300-500米的沈積物可能有這樣的低溫高壓條件。所以其分布的海陸比是1: 100。
“可燃冰”不壹定總是出現在有天然氣的地方，因為“可燃冰”的形成除了壓力之外，主要是因為低溫，所以壹般出現在有冰和土壤的地方。長期以來，有人認為中國海域緯度低，不可能有“可燃冰”；事實上，中國的東海和南海已經具備了形成的條件。
東海下面有壹個東海盆地，面積25萬平方公裏。經過20年的勘探，該盆地已獲得6543.8+0484億立方米的探明和控制天然氣儲量。接著，中國工程院院士、海洋專家金湘龍帶領的課題組根據天然氣水合物存在的必要條件，查明了東海“可燃冰”的溫度和壓力範圍，根據地熱梯度並結合東海的地質條件，勾畫出“可燃冰”的分布區域，計算出其穩定帶的厚度，對資源進行了初步評估，得出了“儲量可觀”的結論。這為周邊地區在新世紀使用高效新能源開辟了更廣闊的前景。
存儲容量和前景
1立方米可燃冰可以轉化為164立方米天然氣和0.8立方米水。科學家估計，可燃冰在海底的分布約為4000萬平方公裏，占海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量足夠人類使用1000年。
隨著研究和調查的深入，世界海洋中發現可燃冰的數量逐漸增多，1993海底發現57處，2001海底發現88處。據勘探估算，美國東南沿海黑脊的可燃冰資源高達18億噸，可滿足美國105年的天然氣消耗量。日本海及其周邊的可燃冰資源可供日本使用100年以上。
據專家估計，世界石油總儲量在2700億噸至6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再過50-60年，世界石油資源將會枯竭。可燃冰的發現給陷入能源危機的人類帶來了新的希望。
聯合檢驗
今年6月2日，26名中德科學家從香港登上德國科學考察船“蘇薩豐”號，開始對南海進行為期42天的綜合地質考察。通過海底電視觀測和海底電視監測抓鬥取樣，首次發現面積約430平方公裏的巨型碳酸鹽巖。
中德科學家壹致建議將這壹自生碳酸鹽區最典型的構造之壹命名為“九龍甲烷礁”。其中“龍”字代表中國，“九”代表幾個研究小組的合作。同位素測年分析表明，“九龍甲烷礁”地區的碳酸鹽地殼最早形成於約4.5萬年前，至今仍在釋放甲烷氣體。
中國首席科學家、廣州海洋地質調查局總工程師黃永陽對此異常興奮。他說，探測證據顯示，僅南海北部的可燃冰儲量就達到了中國陸上石油總量的壹半左右；此外，西沙海槽已初步圈定可燃冰分布區，估算資源量為4.1萬億立方米。
中國從1993開始成為純石油進口國。預計到2010，石油凈進口將增加到100億噸左右，2020年將增加到2億噸左右。因此，弄清可燃冰的背景，開發可燃冰資源，對我國後續的能源供應和經濟可持續發展具有重要的戰略意義。
黃永陽介紹，未來十年，我國將投入81億元對這壹新能源進行資源普查，預計2008年前後摸清可燃冰的屬性，2015年進行可燃冰試開采。
雙刃劍
戰略和危險共同造就的“雙刃劍”。
到目前為止，世界上至少有30多個國家和地區正在進行可燃冰的研究、調查和勘探。
1960年，前蘇聯在西伯利亞發現第壹個可燃冰氣藏，1969年投入開發，產氣14年，總產氣量5017萬立方米。
可燃冰的調查始於美國1969。1998年可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家長遠規劃，計劃到2015年進行商業試采。
日本在1992關註可燃冰。目前，周邊海域可燃冰調查評價工作基本完成，鉆探探井7口，圈定12礦集區，成功獲取可燃冰樣品。其目標是在2010進行商業試采。
然而，人類在開采埋藏在深海中的可燃冰時，仍然面臨著許多新的問題。有學者認為，甲烷在全球變暖中的作用比二氧化碳大20倍。可燃冰沈積物即使受到最小的破壞，也足以造成大量甲烷氣體泄漏。此外，在大陸邊緣海岸開采可燃冰非常困難。壹旦發生井噴事故，將引發海嘯、海底滑坡、海水中毒等災害。
可見，可燃冰不僅是未來的新能源，也是危險的能源。可燃冰的開發利用就像壹把“雙刃劍”，需要小心對待。
“可燃冰”是海底深處含有甲烷的冰。是因為在深海的高壓低溫條件下，水分子通過氫鍵緊密連接形成三維網絡，可以將沈積在海底的古生物遺骸分解的甲烷等氣體分子納入網絡，形成水合甲烷。這些水合甲烷就像淺灰色的冰球，所以被稱為可燃冰。這些冰球壹旦從海底升到海面，就會砰的壹聲死掉。
可燃冰是壹種潛在能源，儲量巨大。據國際地質勘探組織估計，地球深海的水合甲烷儲量足以超過2.84×1021 m3，是常規天然氣儲能的1萬倍。這些可燃冰層下可能有1.135×1020 m3的氣體。壹些專家認為，壹旦水合甲烷被開采出來，它將把人類使用燃料的歷史延長幾個世紀。
為了開發這種新能源，在19國家的參與下，成立了深部地層海洋地質取樣聯合研究所，50名科技人員駕駛配備先進實驗設施的船，從美國東海岸出發，對海底可燃冰進行勘探。這艘可燃冰勘探專用船的七層船艙配備了先進的實驗設備。這是世界上唯壹壹艘可以在深海下采集巖石樣本的船。該船配備了實驗設備，可用於研究沈積學、古人類學、巖石學、地球化學和地球物理學。這艘特別的船來自德克薩斯？m是大學的主任，英國、德國、法國、日本、澳大利亞和美國的科學基金會和歐洲聯合科學基金會向他提供資助。
海底可燃冰的存在很可能使海底不穩定，往往導致海底出現大規模的泥流，對海底管道和通信電纜造成嚴重破壞。更有甚者，如果海底地層在地震中破裂，遊離氣和水合甲烷分解產生的氣體會噴出海面，或者在海水表面和水面形成許多高度濃縮的可燃氣泡，不僅會對過往船只造成危險，還會給低空飛行的飛機帶來厄運。有學者認為，近幾個世紀以來，美國佛羅裏達州、百慕大群島和波多黎各之間的百慕大三角海域發生了多起船只和飛機神秘失蹤事件，即所謂的百慕大之謎可能與此有關。
因為可燃冰是在深海低溫高壓的條件下形成的，氫鍵是壹種弱作用，冰狀的水合甲烷壹出水面就會自動融化分解成氣體，所以我們不需要費心分解水合甲烷，只要用專門的設備收集這些氣體就可以了。值得註意的是，可燃冰作為新能源有開發應用前景，但甲烷是壹種高效的溫室氣體。如果可燃冰的開采方法不當，釋放的甲烷會擴散到大氣中，增強地球的溫室效應，導致地球上的永久凍土和極地冰山融化，使地球變暖。安全合理地開發可燃冰，必須同時考慮環境保護。
可燃冰的開發與利用
可燃冰有望在21世紀取代煤炭、石油、天然氣成為新能源。科學家估計，可燃冰在海底的分布約占海洋總面積的10%，相當於4000萬平方公裏。它是迄今為止海底最有價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。然而，在開采可燃冰的復雜過程中，壹旦出現任何失誤，都會導致嚴重的環境災難，成為環境大敵。首先，收集海水中的氣體非常困難。海底可燃冰分布面積大，在壹定區域內很難收集到從中分解出來的甲烷，壹離開海底就會迅速分解，容易發生井噴事故。更重要的是，甲烷的溫室效應比二氧化碳嚴重10到20倍。如果因處理不當發生事故，分解的甲烷氣體會從海水中釋放到大氣中，使全球溫室效應問題更加嚴重。此外，海底采礦還可能破壞地殼的穩定平衡，造成大陸架邊緣的不穩定，導致海底塌陷，甚至引發大規模海嘯，後果不堪設想。目前有證據表明，過去這類氣體的大規模自然釋放在壹定程度上導致了地球氣候的急劇變化。8000年前在北歐造成浩劫的海嘯也很有可能是由於這種氣體的大量釋放。
有三種主要的采礦方案。首先是熱解。利用“可燃冰”受熱分解的特性，甲烷蒸汽由固態分解而來。但這種方法的難點在於不容易收集。海底多孔介質不是集中成“塊”或大塊巖石，而是均勻分布。如何高效的鋪設管道和收集管道是壹個亟待解決的問題。
第二種選擇是降壓法。有科學家提出將核廢料埋在地下，利用核輻射效應分解。然而，它們都面臨著與熱解相同的問題，即鋪設管道和高效收集管道。
第三種方案是“替換法”。研究證明，如果將CO2液化(容易實現)，註入1，500米以下的洋面(不壹定到海底)，會生成CO2水合物，其比重大於海水，所以會沈到海底。如果將CO2註入海底的甲烷水合物儲層，由於CO2比甲烷更容易形成水合物，可能會將甲烷水合物中的甲烷分子“擠出”並進行置換。
但如果“可燃冰”在開采過程中發生泄漏，大量甲烷氣體分解，通過海水進入大氣。甲烷的溫室效應比CO2大21倍，所以壹旦這種泄漏得不到控制，全球溫室效應將會迅速增加。大氣變暖後，海水和地層的溫度也會上升，導致海底“可燃冰”自動分解，導致惡性循環。因此，必須控制開采，以便能夠有效收集釋放的甲烷氣體。
海底可燃冰的開采涉及復雜的技術問題，因此目前仍處於開發階段，預計需要10到30年才能投入商業開采。事實上，中國、美國、加拿大、印度、韓國、挪威和日本已經開始了各自的可燃冰研究計劃。其中日本建造了7口探井，預計2010投入商業開采，美國也在近幾年迎頭趕上，希望在2015進行海底或永凍層的商業開采。
可見，“可燃冰”給人類帶來的不僅是新的希望，也帶來了新的困難。只有合理科學的開發利用，“可燃冰”才能真正造福人類。