冰可以燃燒嗎，你見過能夠燃燒的“冰塊”嗎？在上世紀(jì)30年代，人們發(fā)現(xiàn)運輸天然氣的管道出現(xiàn)了奇怪的冰塊，并且造成了堵塞。

1927年，在克里米亞大地震期間，黑海海面燃起了一場熊熊大火。在分析事故造成原因時，人們卻發(fā)現(xiàn)預(yù)想中的爆炸源頭硫化氫在水中的含量太少，不是引起這場火災(zāi)的罪魁禍?zhǔn)祝蠼?jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主要爆炸成分是天然氣水合物，也就是水化甲烷的固體物質(zhì)，俗稱可燃冰。

到底什么是可燃冰呢？可燃冰學(xué)名是天然氣水合物，也稱氣體水合物，是由天然氣與水分子在高壓（>100大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）條件下合成的一種固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。因天然氣中80%～90%的成分是甲烷，也有人叫稱其為甲烷水合物。天然氣水合物多呈白色或淺灰色晶體，外貌類似冰雪，卻可以像酒精塊一樣被點燃，因此得名“可燃冰”。

可燃冰有著能量密度高、雜質(zhì)含量少、分布地區(qū)廣泛的特點，是一種清潔高效的能源，其分解得到甲烷等氣體，是許多化工產(chǎn)品的重要原料。

可燃冰的特點決定了其具有較高的能源戰(zhàn)略意義和科學(xué)研究價值。從能源未來的角度考慮，可燃冰儲量巨大，有望成為未來全球能源供應(yīng)的重要來源，對保障國家能源安全具有戰(zhàn)略意義；從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，相比于傳統(tǒng)化石燃料，可燃冰燃燒產(chǎn)生的污染更少，有助于減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；從科學(xué)研究的角度考慮，可燃冰的形成、分布和開采技術(shù)等方面的研究，對于深入了解地球科學(xué)、推動能源科技進(jìn)步有著重要影響。

如此重要的可燃冰，具體是怎樣形成的呢？首先，需要特定的低溫高壓條件，因此，可燃冰通常存在于海底或凍土區(qū)域。在一定的溫度和壓力條件下，天然氣中的甲烷等氣體分子會與水分子結(jié)合，形成類似冰的籠形結(jié)晶化合物。可燃冰形成后還需要穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造條件，以確保其能夠長期保存。

海底是可燃冰的主要分布區(qū)域之一，尤其是在大陸架邊緣和深海平原等區(qū)域。除了海底，在高緯度地區(qū)的凍土區(qū)域，如北極和南極附近，也廣泛存在可燃冰分布的跡象。此外在一些內(nèi)陸湖泊和河流的深水區(qū)域，也可能找到可燃冰的蹤跡。

全球范圍內(nèi)，可燃冰的儲量十分巨大，但其開采技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)，如何確保開采過程中的安全、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性等問題亟待解決。隨著科技的不斷進(jìn)步，可燃冰的商業(yè)化開采前景正在日益明朗，有望在未來成為重要的能源供應(yīng)方式之一。同時，各國也在積極探索和研究更為高效、環(huán)保的開采技術(shù)，以推動可燃冰產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

可燃冰的開采技術(shù)目前包括降壓開采法、熱激開采法和抑制劑開采法。降壓開采法是指通過降低天然氣水合物儲層的壓力，使其分解并釋放出天然氣，這種方法需要精確控制儲層壓力，以確保安全有效地開采。熱激開采法是指通過向天然氣水合物儲層注入熱量，使其受熱分解并釋放出天然氣，這種方法需要消耗大量能源，但可以提高開采效率。抑制劑開采法是指通過向天然氣水合物儲層注入化學(xué)抑制劑，改變其相平衡條件，從而使其分解并釋放出天然氣，這種方法需要選擇合適的抑制劑，并確保其對環(huán)境和人體無害。

當(dāng)前可燃冰開采面臨的挑戰(zhàn)主要包括儲層穩(wěn)定性問題、開采成本問題以及安全問題。天然氣水合物儲層通常位于海底或凍土區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，儲層穩(wěn)定性差，給開采帶來極大挑戰(zhàn)。開采難度較大使得開采過程需要投入大量的人力、物力和財力，導(dǎo)致開采成本較高。同時，在開采過程中可能釋放出大量的甲烷等溫室氣體，加劇全球氣候變暖，對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，影響海洋生物多樣性和生態(tài)平衡。開采過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣等污染物，可能引發(fā)的泄漏、爆炸等安全事故，也會對人員和環(huán)境造成威脅。

作為一種新興能源產(chǎn)業(yè)，可燃冰的開發(fā)利用將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)增長注入新動力。同時，其清潔、高效的特性也有助于提高能源利用效率，降低能源成本。

來源: 青島市青年科學(xué)家協(xié)會