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可燃冰未来可能取代石油吗?
送交者: wangguotong[★★★声望勋衔13★★★] 于 2022-07-06 0:30 已读 7343 次  

wangguotong的个人频道

石油是现代工业的血液,自从19世纪末,石油在人类文明发展的过程中,就逐渐充斥在生活的方方面面了。 6park.com

现代工业的血液 6park.com

但是抛开石油对我们的重要程度不说,石油的使用也使得地球的温室效应愈发明显了。

为了让地球升温的速度减慢,甚至为给地球降温,人们一直在寻找可以替代石油的新能源。

最开始,太阳能、水能和天然气等清洁能源的使用,已经在一定程度上减少了对石油等化石燃料的使用。

但是随着社会的发展,人们对资源的需求越来越大,所以石油的使用量仍在持续增长6park.com


对此人们必须要找到一个能够完全替代石油的清洁能源,减少其会环境的污染,其中人们对可燃冰予以厚望。

接下来我们就来了解一下,可燃冰在未来是否可以取代石油?我国储量全球第一,对其开采利用有多难?
可燃冰是否可以替代石油

前面提到,石油在现代社会中,被广泛应用于很多方面。

不仅可以作为汽油和燃油,还可以用来制作化学工学产品,比如化肥、塑料和杀虫剂等,甚至连我们穿的衣服和吃的口香糖都有石油的参与。 6park.com

石油用途十分广泛 6park.com

由此可见,我们总是很难找到可以完全替代石油的新能源,就像在能源使用上占比还算大的天然气,都只能在燃料领域替代石油

那么可燃冰是否有机会取代石油呢?

可燃冰不能全方位取代石油

可燃冰的成分和天然气十分相似,天然气的主要成分是烷烃,甲烷(CH4)在其中占了很大部分。

而可燃冰就是天然气水合物,其实就是天然气和水,在低温和高压的条件下,形成的类似冰状物的结晶物质,一般分布在深海和冻土中。 6park.com

可燃冰 6park.com

可燃冰的外形无色透明,甚至在硬度和密度方面和冰也十分相似。

在可燃冰(CH4·8H2O)中,含有的甲烷大约为80%-90%,甚至可能大于90%,所以甲烷的纯度比天然气中的更高。

根据化学方程式推算,1立方的可燃冰,就可以释放160-180标准立方的天然气

所以可燃冰在一定程度上说,其实和天然气的作用一样,可以用作燃料,取代一部分的石油6park.com

可燃冰结构 6park.com

在很多领域,不论是天然气还是可燃冰,都很难做到像石油那么“全能”。

虽然我们说,石油在除燃料方面的使用只是少部分的,但是占比仍旧有20%左右

比如在石化方面,可燃冰就没有办法用来炼制沥青、石蜡和黄油等。

即便在理论上,我们可以利用可燃冰炼制简单的链烃和环烃,但是这需要耗费大量的成本,在经济上显然不合理。 6park.com

可燃冰使用受到限制 6park.com

因为在石油中,本身就含有长链烃和环烃,在炼油的时候,就是因为各种链烃和环烃的馏点不同,在不同的温度下,蒸馏后就会被分馏到不同的组分,随后用在不同的工艺中。

但是可燃冰要做到这一点,就需要打破化学键再聚合新分子,然后经过一系列的工艺将分子分离出来,耗费的成本一目了然。

不过,如果将天然气和可燃冰的利用率提高,我们确实有机会让它们取代石油在燃料方面的使用。 6park.com

石油分馏 6park.com

那样就可以最大限度地减少石油燃烧过程中释放的温室气体,由此更好地保护环境。

而且用可燃冰取代石油在燃料领域的使用,其具有的优势比天然气更大。
可燃冰的优势很明显

首先可燃冰的储量很丰富,在全球范围内,海洋和冻土的分布都很广泛。

而可燃冰的分布面积更不会少,可以达到4000万平方公里,总量超过2.84×10^21立方米,是普通天然气储量的1000倍,甚至还是石油储量的几百倍。 6park.com

大部分可燃冰储存在深海 6park.com

并且前面也提到,1立方米都能够得到160多标准立方的天然气。

由此可见,可燃冰能够在很大程度上,被用作柴油和汽油,那么节约的石油也会十分可观。

此外,可燃冰的甲烷纯度相当高,除了水之外几乎不含其它杂质,因此它在燃烧时所释放的能量会比石油和煤炭高出数十倍。

这极大地促进了资源的利用率,可以在很大程度上减少资源浪费6park.com

燃烧的可燃冰 6park.com

而可燃冰最重要的优势也是这一点,可燃冰的成分几乎只有水和甲烷,所以它们在燃烧的时候,就不会像燃烧石油一样产生有毒气体,像燃烧煤炭一样产生粉尘。

并且其释放的二氧化碳也会相对少很多,所以对环境造成的污染几乎可以忽略不计。

因此可燃冰作为一种清洁能源,在全球绿色发展的态势下,在工业发展方面都有很大的前景。 6park.com

燃烧过程几乎不释放污染物 6park.com

我国可燃冰储量世界第一

如今我国探测到的可燃冰储量已经成为全球第一,主要分布于南海海域(64.97x10^12立方米)、东海海域(3.38x10^12立方米)、青藏高原冻土带(12.5x10^12立方米)以及东北冻土带(2.8x10^12立方米)。

根据《中国矿产资源报告2018》的报告显示,分布于海域中的可燃冰大约为800亿吨油当量

要知道,我国石油一直以来进口,是全球第一大石油进口国,不仅需要花费大量资金,而且很容易被其他国家牵制。 6park.com

我国可燃冰储量十分可观 6park.com

所以如果我们能够将可燃冰开采出来利用,那势必可以减少对石油的进口了。

但是现实并没有那么简单,我们从前面可燃冰的分布数据就能得知,大部分的可燃冰都储存在深海,从深海开采资源一直具有很大的挑战
可燃冰的开采利用不易

目前针对可燃冰的开采,大约有5种方式,但每一种方式都面临着大大的困难。

一是热激发开采法,就是直接对可燃冰进行加热,促使其进行分解,但这种方式只能进行局部加热。 6park.com

开采出来的可燃冰 6park.com

二是减压开采法,就是通过降低压力促进分解,但深海的气压和温度,本身就很难控制

三是化学试剂注入开采法,这种方式是向可燃冰注入盐水、甲醇等化学试剂,以此促进分解,但是很容易对海洋环境造成污染。

四是二氧化碳置换开采法,将二氧化碳注入可燃冰中,减少甲烷释放的可能,但很难平衡海洋中的碳氧平衡。 6park.com

可燃冰开采 6park.com

五是固体开采法,就是直接将混有可燃冰的泥浆导入海面,然后进行处理,这不仅浪费时间和人力,而且还会增加开采成本

通过这五种方式,我们似乎看到了可燃冰上写满了拒绝。

最关键的一点是,科学家表示,在可燃冰的开采过程中,很可能破坏海洋的力学平衡,导致大陆架斜坡和地壳不稳定,最终造成海底塌方和海啸等一系列地质灾害。 6park.com

可怕的灾害 6park.com

甚至除了第四种方式能够在一定程度上,减少甲烷在海洋中的排放外,其他几种方式都可能造成大量甲烷释放

这些甲烷一旦进入海水就会发生氧化作用,消耗大量的氧气,最终导致海洋生物缺氧而死,严重影响海洋的生态平衡。

对于可燃冰的开采一共分成了五个阶段,理论研究与模拟试验、探索性试采、试验性试采、生产性试采、商业开采。 6park.com

我国正在努力实现商业性开采 6park.com

而我们现在还处于试验性试采阶段,每一个阶段的跨越都意味着成本的增加和技术要求的加大

但是为了能够减少对环境的污染,进一步让可燃冰取代石油作为化石燃料的一部分,我们会持续在可燃冰开采上进行试验。

专家表示,在现有的技术层面上,我们很有可能在2030年实现可燃冰的商业化开采,所以就拭目以待吧。

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