“可燃冰”，專家們稱之為“天然氣水合物”或“甲烷水合物”，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)，外貌類似冰或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒�！翱扇急眱�(chǔ)量豐富、分布廣闊，科學(xué)家們預(yù)測(cè)，它是常規(guī)石油和天然氣的最佳替代能源。2012年2月15日，日本開始在愛(ài)知縣渥美半島近海從海底試采“可燃冰”，拉開了人類開采“可燃冰”的序幕。
利用可燃冰 人類剛剛邁出一小步
“可燃冰”深藏在海底和陸域深處，迄今關(guān)于“可燃冰”儲(chǔ)量和可采多少年，都是估計(jì)，不同研究機(jī)構(gòu)和專家提供的數(shù)據(jù)差距很大。一些國(guó)家都在進(jìn)行科學(xué)勘探，以大體查清儲(chǔ)量、分布和特點(diǎn)，這是進(jìn)行有效開發(fā)“可燃冰”資源的前提條件和基礎(chǔ)。
“可燃冰”賦存于海洋300—3000米水深的海底沉積物中，主要賦存于陸坡、島坡和盆地的沉積物或沉積巖中。中國(guó)南海“可燃冰”蘊(yùn)藏在水深350—3200米范圍。據(jù)媒體介紹，日本負(fù)責(zé)鉆探的“地球”號(hào)深海探測(cè)船向海底吊放人造金剛石鉆頭，降到水深約1000米的海底后通過(guò)遙控機(jī)器人尋找最佳鉆探地點(diǎn)，向下鉆探四個(gè)約260米，觸及到蘊(yùn)藏可燃冰的地層。
陸地上的可燃冰資源主要分布在高緯度極地永久凍土帶之下，或者大陸邊緣的斜坡和隆起處。中國(guó)是世界上第三凍土面積大國(guó)，凍土區(qū)面積達(dá)215萬(wàn)平方公里，具備有利于可燃冰賦存條件和資源前景。2009年9月25日，在國(guó)土資源部舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，國(guó)土資源部總工程師張洪濤介紹，國(guó)土資源部2008年11月在祁連山南緣永久凍土帶(青海省天峻縣木里鎮(zhèn)，海拔4062米)成功鉆獲甲烷水合物；2009年6月繼續(xù)鉆探，獲得寶貴的實(shí)物樣品，并對(duì)樣品進(jìn)行了室內(nèi)鑒定，掌握了一系列數(shù)據(jù)。這是我國(guó)繼2007年5月在南海北部鉆獲甲烷水合物之后的又一重大成果。青海省甲烷水合物儲(chǔ)量約占我國(guó)陸域甲烷水合物儲(chǔ)量的1/4。據(jù)“可燃冰”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一、中國(guó)煤炭地質(zhì)總局青海煤炭地質(zhì)105隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、總工程師文懷軍介紹，青海木里煤田含可燃冰巖層段埋藏淺，只有130—300多米，這為可燃冰開采提供很大有利條件。這里的凍土層較薄，只有80—120米，也為將來(lái)從事科研和開發(fā)帶來(lái)極大便利，中國(guó)開發(fā)可燃冰有望在這里取得突破。
上述情況表明，查清深藏海底或陸域深處的可燃冰儲(chǔ)量絕非易事，進(jìn)行商業(yè)開采更加艱難。自19世紀(jì)30年代以來(lái)，一些學(xué)者和國(guó)家一直在研究可燃冰開發(fā)問(wèn)題。但是，迄今仍處于科學(xué)勘探和試開采階段。有專家估計(jì)，開發(fā)海底和陸域可燃冰資源，將分別在30年和15年之后才能大規(guī)模展開。開發(fā)可燃冰的重要性在于，隨著常規(guī)石油和天然氣儲(chǔ)量日益減少，可燃冰將成為最佳的替代能源和戰(zhàn)略資源。
人們都說(shuō)海洋深處是個(gè)大寶庫(kù)，但是，迄今為止，海底有多少種和多大儲(chǔ)量礦藏資源仍有待認(rèn)知，仍是未經(jīng)大規(guī)模開發(fā)的處女地。早在1965年，前蘇聯(lián)在西西伯利亞永久凍土帶的麥索亞哈甲烷水合物儲(chǔ)層中，采用降壓、注化學(xué)藥劑等方法實(shí)現(xiàn)了該礦藏的試開發(fā)，蘇聯(lián)成為世界上第一個(gè)成功試開發(fā)甲烷水合物的國(guó)家。1999年日本在近海試采成功。2011年，日本研發(fā)出可在海底沙地和巖礁等地形自如行走的無(wú)人探測(cè)機(jī)和探測(cè)海底地形的高性能聲響技術(shù)。2012年2月15日，在日本愛(ài)知縣渥美半島近海進(jìn)行試開采，為2013年正式開采做準(zhǔn)備，屆時(shí)將進(jìn)行實(shí)際開采，并觀測(cè)可燃冰開發(fā)給周邊環(huán)境帶來(lái)的影響。如果開采成功，日本將成為世界上第一個(gè)從海底開發(fā)可燃冰的國(guó)家。2006年，加拿大成功利用“減壓法”在陸域開采可燃冰，如果能將“減壓法”運(yùn)用到海底開發(fā)并取得成功，那么加拿大將是世界上第一個(gè)利用“減壓法”在海底開采可燃冰的國(guó)家。
國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)主要是資源特別是能源競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)安全問(wèn)題專家邁克爾·克萊爾在2001年出版的《資源戰(zhàn)爭(zhēng)：全球沖突新景觀》一書中預(yù)言：“21世紀(jì)地緣政治的基本輪廓是，各國(guó)將對(duì)石油、木材、礦石和水這類戰(zhàn)略物質(zhì)資源，展開大規(guī)模的競(jìng)爭(zhēng)。”早在20世紀(jì)70年代，美國(guó)前國(guó)務(wù)卿亨利·基辛格展望美國(guó)地緣政治的長(zhǎng)期目標(biāo)時(shí)說(shuō)：“誰(shuí)控制了石油，誰(shuí)就控制了所有國(guó)家；誰(shuí)控制了糧食，誰(shuí)就控制了所有的人；誰(shuí)控制了貨幣，誰(shuí)就控制了整個(gè)世界�！睋�(jù)美國(guó)傳統(tǒng)基金會(huì)網(wǎng)站2011年5月31日發(fā)表美國(guó)能源自由中心執(zhí)行主任亞歷山德拉·里迪·伯恩的一篇題為《美國(guó)的能源自由：經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的基礎(chǔ)》的文章介紹，自1973年以來(lái)，美國(guó)總統(tǒng)在25篇國(guó)情咨文中都就美國(guó)人日益依賴外國(guó)能源問(wèn)題的危害和陷阱提出警告。近40年來(lái)，美國(guó)開發(fā)能源特別是開發(fā)非常規(guī)油氣資源取得重大成果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2011年10月，美國(guó)的能源自給率已達(dá)到81%，為1992年以來(lái)最高水平。2010年美國(guó)消費(fèi)石油八億噸，其中從中東地區(qū)進(jìn)口8600萬(wàn)噸，對(duì)中東石油依存度為11%。美國(guó)在開發(fā)頁(yè)巖氣取得重大進(jìn)展的情況下，正在大力開發(fā)可燃冰資源。從2000年起，政府與大學(xué)和私營(yíng)企業(yè)合作，對(duì)可燃冰進(jìn)行勘探和實(shí)地研究，目標(biāo)是在2016年進(jìn)行商業(yè)性開采。
中國(guó)從1999年起加強(qiáng)對(duì)可燃冰資源進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的調(diào)查和研究，已經(jīng)取得一些突破性的成果。第一，證實(shí)了我國(guó)南海存在可燃冰資源，發(fā)現(xiàn)了南海北部陸坡可燃冰資源有利開發(fā)區(qū)，評(píng)價(jià)了該區(qū)域可燃冰資源潛力，并確定了東沙、神狐兩個(gè)可燃冰重點(diǎn)目標(biāo)；第二，陸域勘察可燃冰資源取得重大進(jìn)展，證實(shí)了在我國(guó)廣闊凍土區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的可燃冰資源；第三，有了較強(qiáng)的科技和管理人才隊(duì)伍以及技術(shù)準(zhǔn)備，國(guó)土資源部總工程師張洪濤預(yù)計(jì)，我國(guó)有望在10—15年后進(jìn)行陸域可燃冰資源的商業(yè)開發(fā)利用。有專家預(yù)計(jì)，到2015年，爭(zhēng)取在南海實(shí)現(xiàn)可燃冰資源的試開采。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年中國(guó)消費(fèi)能源超過(guò)20億噸油當(dāng)量，約占全球能源消費(fèi)總量的20%，成為僅次于美國(guó)的世界第二能源消費(fèi)大國(guó)。在一次能源消費(fèi)中，煤炭、石油和天然氣所占比重，世界分別為29%、33%和24%，美國(guó)分別為32%、29%和24%，中國(guó)分別為70%、18%和4%，其中，國(guó)內(nèi)開采石油2.03億噸，進(jìn)口2.39億噸，進(jìn)口石油依存度達(dá)54%，其中近75%來(lái)自西亞和非洲。我國(guó)海底和陸域蘊(yùn)藏著豐富的頁(yè)巖氣和可燃冰資源，完全能夠滿足我國(guó)能源需求，提高能源自給率，保障能源安全供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。
可燃冰資源：引發(fā)眾多國(guó)家關(guān)注
2011年7月，“第七屆國(guó)際天然氣水合物大會(huì)”在英國(guó)愛(ài)丁堡召開，美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)和英國(guó)等30多個(gè)國(guó)家的600多位代表與會(huì)；“第八屆國(guó)際天然氣水合物大會(huì)”將于2014年在北京舉行……這么多國(guó)家和這么多代表與會(huì)，對(duì)可燃冰這種新能源表現(xiàn)出極大的關(guān)注，充分表明，世界很多國(guó)家都在準(zhǔn)備參與開發(fā)全球蘊(yùn)藏豐富的可燃冰資源。
期待替代能源
自1930年全球主導(dǎo)能源從煤炭轉(zhuǎn)向石油以來(lái)，石油消費(fèi)急劇增加。據(jù)英國(guó)石油公司統(tǒng)計(jì)，2010年全球消費(fèi)能源120億噸油當(dāng)量，其中石油和天然氣分別占33.6%和23.8%。據(jù)�？松梨诠究偛枚爬丈A(yù)測(cè)，到2030年全球各種能源日需求量將達(dá)到3.35億桶油當(dāng)量，其中石油和天然氣分別占35%和25%。據(jù)美國(guó)《油氣》雜志統(tǒng)計(jì)，截至2010年，全球石油和天然氣剩余探明儲(chǔ)量分別為2013億噸和188萬(wàn)億立方米。常規(guī)石油和天然氣都是不可再生礦藏資源，越采越少。有專家估計(jì)，目前地球上的石油資源大致還可以用40年，天然氣資源還可以用70年，煤炭資源還可以用190年。儲(chǔ)量豐富的“可燃冰”將是常規(guī)石油和天然氣的最佳替代能源。
“可燃冰”大多分布在深海海底和陸地凍土區(qū)域深處。海底“可燃冰”分布的范圍約占海洋總面積的10%，達(dá)4000萬(wàn)平方公里，總儲(chǔ)量是全球已探明石油、煤炭和天然氣儲(chǔ)量的兩倍，是常規(guī)天然氣儲(chǔ)量的50倍。有專家估計(jì)，僅全球海底“可燃冰”資源可供人類使用1000年。還有資料估計(jì)，“可燃冰”在全球范圍內(nèi)廣泛存在，全球約占27%的陸域是形成“可燃冰”的潛在地區(qū)。在全球邊緣海、深海槽區(qū)及大洋盆地地區(qū)，有利于形成“可燃冰”的面積約為18.9億平方千米，占海洋總面積的30%。英國(guó)《星期日泰晤士報(bào)》2012年1月15日刊登喬納森·利克一篇題為《爭(zhēng)奪“凍在海底”的神奇氣體的競(jìng)賽開始》的文章介紹：“挪威國(guó)家石油公司最新的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，應(yīng)該將甲烷水合物歸類為一種重要的燃料源，因?yàn)槁裨诤５椎募淄樗衔锾峁┑膭?dòng)力足夠世界使用幾十年甚至幾個(gè)世紀(jì)。”挪威國(guó)家石油公司負(fù)責(zé)勘探非常規(guī)碳?xì)浠衔锏慕?jīng)理埃斯彭·安德森說(shuō)：“甲烷水合物有巨大的能含量，有可能超過(guò)其他所有已知化石燃料的能含量總和。”可燃冰的熱量很高，一立方米可燃冰可以釋放164立方米的天然氣。
可燃冰儲(chǔ)量令人驚訝
據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局估計(jì)，僅美國(guó)加州沿海地區(qū)就擁有甲烷水合物約37萬(wàn)億立方米。美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站2010年5月23日發(fā)表題為《追蹤甲烷可估算墨西哥灣浮油的規(guī)模》一文中援引英國(guó)石油公司負(fù)責(zé)人的話說(shuō)，泄漏的原油約有40%是由甲烷構(gòu)成的。甲烷在從海底深處的油井往上升的過(guò)程中會(huì)溶解于水，美國(guó)的許多科研船只已經(jīng)擁有了相應(yīng)設(shè)備，可以估算出這些往上升的甲烷的儲(chǔ)量。法新社2010年3月4日發(fā)表的一項(xiàng)報(bào)告介紹，從2003年到2008年，由阿拉斯加大學(xué)費(fèi)爾班克斯分校的科學(xué)家納塔利婭·沙霍娃和利伊戈?duì)枴ぶx米列托夫領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組探查了西伯利亞?wèn)|部北極地帶大陸架，其面積覆蓋北冰洋海底200萬(wàn)平方公里。他們的研究報(bào)告指出，北冰洋不穩(wěn)定永久凍土層中的甲烷氣體向大氣層外泄的速度比科學(xué)家們以前認(rèn)為的要快。研究報(bào)告稱，“這一發(fā)現(xiàn)揭示，海底永久凍土層而并非陸域是被忽視的甲烷氣體巨大來(lái)源，甲烷氣體的大范圍排放可能將大大加劇全球變暖�！边@些事實(shí)都顯示，在墨西哥灣和北極地區(qū)海底都蘊(yùn)藏著大量“可燃冰”資源。
日本幾乎沒(méi)有礦藏資源，所需99.7%的石油依賴進(jìn)口，其中87%來(lái)自中東地區(qū)。香港《亞洲時(shí)報(bào)》網(wǎng)站2009年12月22日發(fā)表記者高橋浩佑題為《日本視甲烷水合物為能源救星》的文章認(rèn)為，日本“也許找到了一種在一定程度上改變幾乎完全依賴從其它國(guó)家進(jìn)口石油這一局面的辦法”。投資者相信，日本能夠采掘甲烷水合物并對(duì)其進(jìn)行商業(yè)利用。人們希望，甲烷水合物能夠取代石油。據(jù)估計(jì)，僅日本周邊海底沉積物中甲烷水合物的儲(chǔ)量，就足以提供相當(dāng)于日本目前每年天然氣使用量90倍的能源。日本政府在2007年宣布，距離本州島東海岸大約50公里的南海海槽地區(qū)蘊(yùn)藏著1.14萬(wàn)億立方米甲烷水合物，這一儲(chǔ)量幾乎相當(dāng)于日本目前每年天然氣消費(fèi)量的14倍。日本周邊海底還蘊(yùn)藏著其他大量甲烷水合物。據(jù)估計(jì)，四國(guó)、九州、北海道等海域蘊(yùn)藏的“可燃冰”總量，相當(dāng)于日本天然氣100年的消費(fèi)量。日本石油、天然氣和金屬礦物資源機(jī)構(gòu)(Jogmec)預(yù)測(cè)，日本西南沿海的南海海槽區(qū)域的甲烷水合物儲(chǔ)量可以提供足夠日本使用300年的能源。
中國(guó)資源量可觀
中國(guó)是“可燃冰”資源儲(chǔ)量最多的國(guó)家之一。2004年，中德聯(lián)合科考隊(duì)的“太陽(yáng)號(hào)”考察船在南海海底發(fā)現(xiàn)了當(dāng)今全球最大的碳酸鹽結(jié)殼，面積達(dá)430平方公里。它充分證實(shí)了海底甲烷水合物曾釋放出大量的甲烷。據(jù)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)南海西沙海槽、臺(tái)灣西南陸坡、南沙海槽、沖繩海槽海底可能存在大量的甲烷水合物資源，可以滿足我國(guó)今后數(shù)百年的需求。2009年夏，在祁連山南緣，一簇火苗的燃燒，成為令人振奮的消息：我國(guó)成為世界上第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)“可燃冰”的國(guó)家！據(jù)專家們估計(jì)，我國(guó)“可燃冰”的資源儲(chǔ)量為803.44億噸油當(dāng)量，接近于我國(guó)常規(guī)石油資源量，約是我國(guó)常規(guī)天然氣資源量的兩倍。據(jù)國(guó)土資源部專家估計(jì)，我國(guó)陸域“可燃冰”遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量，可供我國(guó)使用近90年。
新能源利用：不能讓環(huán)境付出代價(jià)
截至2010年，煤炭、石油和天然氣等化石能源仍占全球能源消費(fèi)的86%，源自化石能源消費(fèi)排放的溫室氣體占全球溫室氣體排放總量的2/3。有效安全開發(fā)清潔能源，不僅是化石能源的最佳替代能源，而且將大大改善環(huán)境�？扇急且环N潔凈能源，它所含的雜質(zhì)比常規(guī)天然氣更少，燃燒后幾乎不產(chǎn)生污染物質(zhì)。
可燃冰主要?dú)怏w成分為甲烷�！犊萍既�?qǐng)?bào)》曾刊登楊玉峰一篇題為《“可燃冰”：沉睡的未來(lái)能源》的文章介紹，關(guān)于“可燃冰”的成因，目前主要有兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為，可燃冰最初來(lái)源于海底的細(xì)菌。海底存在大量動(dòng)植物的殘骸，這些殘骸腐爛時(shí)產(chǎn)生細(xì)菌，細(xì)菌排出甲烷，當(dāng)正好具備高壓和低溫的條件時(shí)，細(xì)菌產(chǎn)生的甲烷氣體就被鎖進(jìn)氣水合物中，即“甲烷水合物”。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，可燃冰由海洋板塊活動(dòng)而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會(huì)下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當(dāng)接觸到冰冷的海水和深海壓力，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成“甲烷水合物”。認(rèn)清“可燃冰”主要?dú)怏w成分為甲烷的重要性在于，如果不能保證足夠的高壓和低溫，可燃冰會(huì)迅速融化為水和甲烷，如果不能對(duì)甲烷進(jìn)行安全有效地收集，大量甲烷將直接進(jìn)入大氣，全球氣候?qū)⒚媾R一場(chǎng)災(zāi)難。
英國(guó)《星期日泰晤士報(bào)》2012年1月15日發(fā)表題為《爭(zhēng)奪“凍在海底”的神奇氣體的競(jìng)賽開始》的文章援引英國(guó)愛(ài)丁堡的赫里奧特—瓦特大學(xué)氣體水化物研究中心主任巴赫曼·托希迪教授的話說(shuō)：“人們的想法是，通過(guò)稍微加熱或稍微降低壓力來(lái)擾亂沉積層。甲烷隨后會(huì)變回氣體，我們就可以收集了。如果我們能找到一種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，就像日本人正在做的那樣，那么我們就有可能獲得巨大的新能源。”不過(guò)，需要克服巨大的技術(shù)和環(huán)境障礙。“最擔(dān)心的是，甲烷水合物沉積層的化學(xué)不穩(wěn)定性意味著開采有可能產(chǎn)生一種失控反應(yīng)，會(huì)向海洋釋放數(shù)百萬(wàn)噸甲烷氣體。”文章指出：“這類泄漏也將對(duì)氣候造成災(zāi)難性影響，因?yàn)榧淄樵趯?dǎo)致全球變暖上比二氧化碳大很多倍�！敝袊�(guó)能源問(wèn)題專家胡文瑞最近發(fā)表題為《可燃冰：灼灼其華待有時(shí)》的文章指出，可燃冰在資源方面顯得非常重要，但開發(fā)和利用可燃冰也會(huì)給人類帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題，其中包括可燃冰與溫室效應(yīng)有著密切聯(lián)系；因海底可燃冰分解而導(dǎo)致斜坡穩(wěn)定性降低是海底滑坡產(chǎn)生的另一個(gè)重要原因；如果在開采過(guò)程中向海洋排放大量甲烷氣體，將會(huì)破壞海洋中的生態(tài)平衡。
從勘探到開發(fā)可燃冰資源是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要各領(lǐng)域?qū)＜覅f(xié)力合作，不斷提高科技水平和擁有先進(jìn)的設(shè)備，開發(fā)要由點(diǎn)到面，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)安全開發(fā)，既提供新能源，又保護(hù)環(huán)境。
鏈接：日本研究機(jī)構(gòu)著手鉆探可燃冰