沉睡海底的能源白雪公主——可燃冰

冰可以燃烧吗，你见过能够燃烧的“冰块”吗？在上世纪30年代，人们发现运输天然气的管道出现了奇怪的冰块，并且造成了堵塞。

1927年，在克里米亚大地震期间，黑海海面燃起了一场熊熊大火。在分析事故造成原因时，人们却发现预想中的爆炸源头硫化氢在水中的含量太少，不是引起这场火灾的罪魁祸首，后经研究发现，主要爆炸成分是天然气水合物，也就是水化甲烷的固体物质，俗称可燃冰。

到底什么是可燃冰呢？可燃冰学名是天然气水合物，也称气体水合物，是由天然气与水分子在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%～90%的成分是甲烷，也有人叫称其为甲烷水合物。天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，却可以像酒精块一样被点燃，因此得名“可燃冰”。

可燃冰有着能量密度高、杂质含量少、分布地区广泛的特点，是一种清洁高效的能源，其分解得到甲烷等气体，是许多化工产品的重要原料。

可燃冰的特点决定了其具有较高的能源战略意义和科学研究价值。从能源未来的角度考虑，可燃冰储量巨大，有望成为未来全球能源供应的重要来源，对保障国家能源安全具有战略意义；从环境保护的角度考虑，相比于传统化石燃料，可燃冰燃烧产生的污染更少，有助于减少温室气体排放，保护生态环境；从科学研究的角度考虑，可燃冰的形成、分布和开采技术等方面的研究，对于深入了解地球科学、推动能源科技进步有着重要影响。

如此重要的可燃冰，具体是怎样形成的呢？首先，需要特定的低温高压条件，因此，可燃冰通常存在于海底或冻土区域。在一定的温度和压力条件下，天然气中的甲烷等气体分子会与水分子结合，形成类似冰的笼形结晶化合物。可燃冰形成后还需要稳定的地质构造条件，以确保其能够长期保存。

海底是可燃冰的主要分布区域之一，尤其是在大陆架边缘和深海平原等区域。除了海底，在高纬度地区的冻土区域，如北极和南极附近，也广泛存在可燃冰分布的迹象。此外在一些内陆湖泊和河流的深水区域，也可能找到可燃冰的踪迹。

全球范围内，可燃冰的储量十分巨大，但其开采技术面临诸多挑战，如何确保开采过程中的安全、环保以及经济性等问题亟待解决。随着科技的不断进步，可燃冰的商业化开采前景正在日益明朗，有望在未来成为重要的能源供应方式之一。同时，各国也在积极探索和研究更为高效、环保的开采技术，以推动可燃冰产业的可持续发展。

可燃冰的开采技术目前包括降压开采法、热激开采法和抑制剂开采法。降压开采法是指通过降低天然气水合物储层的压力，使其分解并释放出天然气，这种方法需要精确控制储层压力，以确保安全有效地开采。热激开采法是指通过向天然气水合物储层注入热量，使其受热分解并释放出天然气，这种方法需要消耗大量能源，但可以提高开采效率。抑制剂开采法是指通过向天然气水合物储层注入化学抑制剂，改变其相平衡条件，从而使其分解并释放出天然气，这种方法需要选择合适的抑制剂，并确保其对环境和人体无害。

当前可燃冰开采面临的挑战主要包括储层稳定性问题、开采成本问题以及安全问题。天然气水合物储层通常位于海底或冻土区，地质条件复杂，储层稳定性差，给开采带来极大挑战。开采难度较大使得开采过程需要投入大量的人力、物力和财力，导致开采成本较高。同时，在开采过程中可能释放出大量的甲烷等温室气体，加剧全球气候变暖，对海洋生态系统造成破坏，影响海洋生物多样性和生态平衡。开采过程中产生的废水、废渣等污染物，可能引发的泄漏、爆炸等安全事故，也会对人员和环境造成威胁。

作为一种新兴能源产业，可燃冰的开发利用将带动相关产业链的发展，为经济增长注入新动力。同时，其清洁、高效的特性也有助于提高能源利用效率，降低能源成本。