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Heriot-Watt University (赫瑞瓦特大学)
所在地区:苏格兰所在城市:EdinburghTIMES排名:38
一键免费快速申请文章正文综述详细专业照片新闻校友录已获Offer学生资料 冰封的甲烷深藏在海洋之下，拥有比其他所有化石燃料总和还要高的能量。但是，我们能够成功发掘而且避免环境灾难吗？
在我们这个星球最深的海底，冰冷的海洋冰冻薄层之下蕴藏着宝藏。海洋沉淀物中有一些类似冰晶体的天然气水合物，它们是水和气的混合物，气体主要成分是甲烷。这可能是21世纪最巨大的能源之一。这些能源可以改善人类的生活，但如果应用不当同样可以毫无挽回地摧毁我们的星球。
上周，来自20多个国家近一百位科学家在爱丁堡(Edinburgh)召开会议，讨论推进天然气水合物研究的最佳途径。这预示着全球大讨论的开始。
天然气水合物研发的核心是组成成分和体积问题。天然气水合物中含有很高浓度的甲烷，可以能产生巨大的能量。譬如，1升甲烷水合物可能会转化为168升甲烷气体。但是科学家们对于气态水合物的确切体积值存在分歧。与会的许多科学家达成的共识是：天然气水合物具有的能量是全球化石燃料能量的两倍。
英国赫瑞-瓦特大学石油研究所天然气水合物研究组组长巴曼?托希迪(Bahman Tohidi) 教授说，“这样的能量非常大，绝对不容忽视。保守地说，天然气水合物起码具有与化石燃料总量相当的能量，这已经是非常巨大了。一个非常有趣的现象就是天然气水合物的发现地点。很多国家根本没有传统能源（如石油和天然气），但是他们都有存储的天然气水合物，例如日本、印度。从战略上讲，这对他们来说更为重要；从能源角度上讲，可以保持自给自足。更何况这些水合物与天然气一样，主要由甲烷气体构成，被视为低碳燃料。虽然不如氢气那样彻底的清洁，但已经属于低碳量排放了。”
目前看上去天然气水合物应用前景光明。但是，托希迪教授警告说，除了熟悉低碳燃料的特性之外，人们对天然气水合物的全部性质还不是很清楚。由于甲烷含量高，分离甲烷水合物中的甲烷和水可能会使大量的甲烷气体释放到大气中，可能会造成难以预见的破坏性后果。
正因以上忧患，现在世界上大多数国家都在竞相开发甲烷水合物中的能量。“水合物矿和其他传统能源矿不同。” 托希迪教授说，“传统能源库内能量是开放的，但是天然气水合物的能源是绑定的。水合物像冰一样是成型的。要得到能源，必须将水合物转化成水和气，并进行分离。”
如何实现？
“目前有三种技术可获天然气水合物的能量：第一，减压；第二，升温；第三，引入乙醇作为融化剂。” 托希迪教授说，“我们开发的方法都要引入二氧化碳。从热力学角度讲，二氧化碳形成的水合物比甲烷水合物稳定，因此注入二氧化碳会置换出甲烷。这样的话，一箭双雕，即削减了二氧化碳，又释放了甲烷。”
这项技术听起来简单，但实际上仅仅是庞大工程中的第一步。
托希迪教授说：“挑战的确非常大。最主要的一个问题是这些水合物只是海底结构的一部分。如果水合物分解，原来的地方就产生了空洞。这原本是海床下600米的一浅层海底层，并不坚固。如果只释放一部分，或许还能自然补足。就这样的补足过程也会使海床坍塌。随之带来无法想象气体喷发灾难。因此，我们试图在寻找替代物置换原有的水合物。但是困难依然很多。”他补充道，“最严肃的一个问题就是如何避免甲烷气体喷发释放。一旦瞬时喷发必然给全球变暖带来灾难性影响。历史上类似的现象已经成为气候变化的罪魁祸首。科学家们想要提取天然气水合物，可不想亲手制造灾难。”
天然气水合物造成毁灭性灾害的最好例证就是百慕大三角(Bermuda Triangle)。包括托希迪教授在内的许多科学家们都认为，这个神秘的漩涡地带就是因为有天然气水合物从海底释放造成的，那里的海面总是有不断喷涌而出的甲烷气泡。
托希迪教授说：“如果甲烷气穿过水层，水密度会降低。船能够漂浮就是因为有一定密度的水承载。如果，密度降低，船就会沉。同样可以解释在此地坠毁的飞机。甲烷易燃，还可能发生爆炸。用雷达扫描同样会受到甲烷气体影响，包括静电干扰、改变磁场等等。”
甲烷降低海水密度同样可能对石油钻塔产生巨大影响。正因为这个原因，现在英国商业界，特别是BP公司和辉固石油(Fugro)非常关注天然气水合物的研究和开采。但是据现有资料显示，英国自己没有水合物储备（或者只有非常少的一些，可能分散在法罗群岛(Faroe)附近）。托希迪教授的研究组是相关领域里世界最大的，它的存在就是因为天然气水合物威胁到了在特定的压力和温度条件下形成的北海石油管道。
托希迪教授说：“在未来天然气水合物的开发中，英国扮演着至关重要的角色。即便是不考虑能源潜力，英国人对阻止海底滑坡也很感兴趣。更何况，英国在全球气候变化中也担当着重要责任。谈到能源，英国科学家们和各个公司都愿意协助全世界的能源生产。我们向中国、美国和加拿大都表示了合作意向。”
如果说石油之争是21世纪的“最激烈的游戏”，那么这个游戏现在需要一个新的规则。距离开发、生产天然气水合物能源并不遥远了。譬如，日本已经宣布到2016年进行商业化开采。中国最近投资了1亿进行天然气水合物研究，最新的能源开发十年计划拉开序幕。美国地理调查局(US Geological Survey)目前正在启动最先进的天然气水合物开采工作。墨西哥湾(Gulf of Mexico)、阿拉斯加(Alaska)和西伯利亚(Siberia)都有可利用的天然气水合物存储，美国和俄罗斯依然是将来的主要开采家。
天然气水合物到底能不能被成功开采？没人能够给出确凿的答案。现在这些存储库是否太分散？开采方法的造价是否太昂贵？科学家们的研究焦点是否应该是如何控制而不是如何开采？能够预测的仅仅是：在接下来的十多年中，改变全球能源未来的决策即将形成。必须要充分的了解它，否则对于这种海底冰冻资源知之甚少会酿成大祸。
