冰凍甲烷

冰凍甲烷，又稱“可燃冰”，學名叫“天然氣水合物”（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate），它的分子式可用M·nH₂O來表示，其中M代表水合物中的氣體分子，n為水合指數（也就是水分子數）。組成天然氣的成分如CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀等同系物以及CO₂、N₂、H₂S等可形成單種或多種天然氣水合物。但通常情況下，形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（Methane Hydrate）。

一要有數千年前動植物屍骸釋放的甲烷氣；二要有豐富的水；三要具備低温高壓環境。所以它多數藴藏在地球高緯度的永久凍土帶或深海海底。可燃冰可直接點燃，燃燒後幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。科學家估計，海底可燃冰分佈的範圍約4000萬平方公里，佔海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年， 是一種極具發展潛力的新能源。

理論上“可燃冰”在我國分佈也應十分廣泛，我國南海、東海、黃海等近300萬平方公里廣大海域以及青藏高原的凍土層，都有可能存在。曾相繼有報道稱，我國南海、東海等海域發現大量“可燃冰”資源，初步估算其資源量相當於我國陸地石油天然氣資源的一半。

但是，人類要開採埋藏於深海的可燃冰，尚面臨着許多新問題。有學者認為，在導致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10-20倍。而可燃冰礦藏哪怕受到最小的破壞，都足以導致甲烷氣體的大量泄漏。另外，陸緣海邊的可燃冰開採起來十分困難，一旦出了井噴事故，就會造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災害。

據美國科學日報報道，在未來，從海底或北極永凍層以下采集的冰狀天然氣可作為一種清潔、環保燃料，用於汽車燃料、家庭取暖等用途。美國政府研究人員將它們稱為“氣體水合物”，在適當的狀態下這種冷凍形式的天然氣能夠燃燒產生火焰。

科學家稱，氣體水合物可以代替供不應求的傳統燃料，並且它們並不像傳統燃料那樣釋放出大量的二氧化碳，加劇全球氣候變暖。美國地質勘測局（USGS）地質研究學家蒂姆－科萊特（Tim Collett）博士是該研究報告的合著作者之一，他説：“氣體水合物是人類未來採用清潔燃料能量的一座橋樑，未來人類將更多地採用清潔環保能源，除冰狀天然氣之外，還將採用氫能源和太陽能等。”他和研究同事們補充稱，氣體水合物是一種可以燃燒的冰，它具有特殊的用途，有助於減緩全球氣候變暖，它比其他燃料釋放更少的二氧化碳氣體。

2008年11月，包括科萊特在內的一支美國地質勘測局研究小組宣稱，最新研究朝向未來新型環保燃料邁進了一大步。在這項具有里程碑的研究中，地質勘測局科學家評估阿拉斯加州北坡地區藴藏的氣體水合物中可潛在提取85.4萬億立方英尺的天然氣，這足夠1億家庭至少使用10年時間。

科萊特説：“明確地講這是一種非常寶貴的資源，但是目前我們仍不清楚多少體積的氣體水合物可應用於實際的生產規模，這一氣體體積主要取決於以有效和低成本形式如何從氣體水合物中提取有用甲烷氣體。”全球範圍內許多科學家都在研究氣體水合物，他們試圖理解這種奇特的物質結構，以及如何將它用於代替煤、石油、天然氣等傳統燃料。

雖然幾十年前科學家就已知道氣體水合物，但直到他們才開始試着將它作為一種另類環保能源。它也叫做“包合物”（clathrates），它是甲烷氣體從有機物中分解出來，在低温和高壓環境下與水接觸後形成的。寒冷高壓狀態通常存在於海底或陸地某些地下環境中，比如：深海底和北極的永久凍土層。現今研究人員已發現世界各地藴藏着大量的氣體水合物，其中包括：美國、印度和日本。除阿拉斯加州之外，美國境內的墨西哥海灣海底和其東海岸都藴藏着該能源。氣體水合物研究現已在全球廣泛開展，印度和日本在全球範圍內投入大量資金進行氣體水合物研究。

該研究報告合著作者之一的雷－鮑斯威爾（Ray Boswell）博士説：“一旦我們知道如何更好地發現具有前景的氣體水合物沉積層，我們將需要知道如何以安全、經濟可行的方法生產該能源。”他強調稱，對氣體水合物的化學性質深入分析將能更好地理解它的生產製造方法。

鮑斯威爾稱，一種較有前景的技術是採用簡單的對沉積層減壓從而提取氣體化合物，另一種方法在包合物結構中用二氧化碳氣體置換甲烷氣體。依據以上理論，使用傳統的石油和氣體鑽探方法即能採集到該能源。 ^[1]