在能源的生产与使用中,石油和可燃冰是两种引人注目的资源,但它们在燃烧过程中的环保表现大相径庭。石油在燃烧时不仅释放二氧化碳——全球变暖的魁祸首之一,还会排放大量污染物,如烟尘、微小碳颗粒、氮氧化物、二氧化硫以及苯等挥发性有机化合物。这些污染物严重影响空气质量,甚至可能危害健康。
与此相比,天然气,尤其是甲烷,燃烧时产生的主要是二氧化碳和水,相对而言污染较小。事实上,我们日常使用的天然气中,85%至90%是由甲烷组成的。在这方面,甲烷的环保特性远优于石油。若我们能够更高效地开发和利用甲烷,将可能对减少大气污染和温室气体排放起到积极作用。
可燃冰作为一种甲烷水合物,其储量极为丰富,具有巨大的潜力。据统计,1立方米的可燃冰能够释放出160立方米的天然气,比例高达1:160。从这一点来看,若能够成功开发可燃冰,它无疑会成为一种未来的清洁能源,甚至可能引发一场能源。
可燃冰主要是在低于10℃和超过10兆帕压力的环境中形成,结构上由8个甲烷分子和46个水分子构成,外观类似于冰块,因此它也被称为“固体瓦斯”。目前全球已发现超过230处可燃冰资源点,总储量大约为2100万亿立方米,几乎是天然气储量的十倍。在,南海和青藏高原的可燃冰储量尤其丰富,其的储量相当于约800亿吨石油当量,总储量更是超过1000亿吨石油当量,稳居全球第一。
尽管可燃冰的资源潜力巨大,其开采技术却仍然面临许多挑战。当前可燃冰的开采技术主要包括降压法、置换法、热解法、化学试剂注入法、水力压裂技术等,每种方法都有其优缺点。例如,置换法是通过向可燃冰中注入大量二氧化碳,利用二氧化碳取代甲烷,这样不仅能够提取甲烷,还能将二氧化碳封存,起到减少温室气体的作用。美国早在2012年就尝试过这种方法,并且实验结果表明其可行。置换法的技术难度很高,需要极其精密的设备,开采成本也非常昂贵,因此目前还无法广泛应用。
另一种方法是热解法,通过加热可燃冰来提取甲烷,尽管原理简单,但其热转化效率较低,仍无法解决有效提取的问题。无论是哪种开采方法,要么存在技术瓶颈,要么开采成本过高,使得可燃冰的开发仍处于实验和初期阶段。
不仅如此,冒然开采可燃冰可能引发一系列严重的环境问题。可燃冰虽然呈固态,但其稳定性较差,像一个充满能量的“定时”。当开采过程中失控时,气态甲烷会大量逸出,同时还可能引发海底滑坡甚至海啸,进而导致海洋生态灾难。海洋底部的气流变化和水流搅动可能海底生态,堵塞管道,甚至导致钻井平台损毁。
甲烷逸散到大气中后,会加速温室效应,并在海水中与水反应,产生二氧化碳,导致海水酸化。这种酸化现象对海洋中的珊瑚礁、贝类等钙化生物有极大的危害,进而整个海洋生态链,影响到鱼类等海洋生物的生长与繁殖。实际上,海洋对二氧化碳的吸收能力远强于陆地植物,若二氧化碳过量进入海洋,可能导致严重的海洋环境变异。
可燃冰的开采与石油的生产存在显著差异。石油是由多种烷烃、环烷烃、烃组成的复杂化合物,而可燃冰开采出的主要成分是甲烷。虽然可燃冰的储量庞大,但若能够成功提取这些甲烷,它仍然是天然气的一种来源,而非完全替代石油的能源形式。
实际上,一个普通人一生中会间接消耗掉约551千克石油,用于衣食住行的各个方面。石油已深深融入了现活的方方面面,无论是能源、化学品、塑料制品还是交通工具,都与石油密不可分。而可燃冰虽然在储量上具有优势,但其主要成分甲烷功能单一,无法完全取代石油的多样化用途。即使可燃冰开采技术取得突破,它也无法完全替代石油在全球能源市场中的重要地位。