1934 年冬天,在苏联出现了一个奇怪的现象——很多运输天然气的管道莫名其妙地被冰堵塞了。更加奇怪的是这些堵塞天然气管道的冰,不仅形态与一般的冰有所不同,甚至还可以被火点燃,而不是将火熄灭。这些输气管道里的“冰”,其实就是天然气水合物。
天然气是一种常用的燃料,主要成分是甲烷。天然气水合物又叫可燃冰,指水分子与甲烷等烃类分子在低温、高压条件下,通过范德华力相互作用,形成的结晶状的笼形固体络合物。其中,水分子借助于氢键形成结晶网格,网格中的孔穴内充满甲烷等烃分子。
这种水合物具有十分可观的储载气体的能力,1米(1米*3)的天然气水合物可转化为约 164 米(164米*3) 的甲烷气体。
1965 年,天然气水合物的自然矿藏被首次发现于西西伯利亚的冻土带中。19 世纪 70 年代前后,苏联和美国开始初步进行陆上可燃冰的开发。后来,大量天然气水合物在海底被发现,“国际深海钻探计划”证明了其矿藏的开发价值,并广泛开启国际合作进行勘探研究。目前,全球海域已经发现了几十处天然气水合物矿藏。
可燃冰的全球储量十分惊人,甚至超过现有石油、天然气储量的总和。且与传统化石燃料不同的是,可燃冰的燃烧几乎不产生任何残渣,造成的污染比煤或石油小得多,是十分理想的替代能源。
虽然可燃冰的储量极为丰富,但是稍微升温或减压就可能使其融化而释放出大量的甲烷气体,导致极其严重的温室效应(甲烷造成温室效应的能力是二氧化碳的 25 倍)。因此,在当今开采技术并不完善的情况下,包括我国在内的各个国家都对其开采持谨慎态度。目前,我国已宣布首次海域天然气水合物试采成功,在这一领域取得历史性突破。不久以后,天然气水合物可能会成为我国的重要能源来源之一。