第六章 水火相容可燃冰
当人们谈起燃料时，脑海中通常会出现火焰熊熊燃烧的场景。而冰块则被看作是与火互不相容的东西，正所谓“冰火两重天”。但就是这种冰火不相容的场景却被可燃冰完美地结合起来。顾名思义，可燃冰就是可以燃烧的冰。当然，它并非是我们所说的一般意义上的冰块，尽管外观看上去与普通冰块没有两样，但是当这种冰冷、雪白的“冰块”靠近火焰的时候，它就会立刻熊熊地燃烧起来（见图6-1），释放出巨大的热量。在化学结构上，可燃冰的主要成分是天然气，是一种天然气与水在低温、高压条件下形成的冰状晶体。因此学名叫作天然气水合物，其广泛分布于海底沉积物层及陆上冻土带等低温、高压的自然环境中，是天然气在自然界的主要存在形式，比传统油气资源多得多。在全球传统油气资源日渐枯竭的大背景下，可燃冰的开发无疑为人类的能源更替之路点燃了新的曙光。如果说人类社会的能源更替过程是一场接力跑的话，如今再次到了交接棒的关键时刻。我们需要用可燃冰这种“白金”替代石油黑金。
图6-1 正在燃烧的可燃冰
曲折的认识历程
在这里，读者或许会问了，既然自然界蕴藏有如此多的可燃冰资源，为什么人类没有尽早予以开发利用这种“白金”，反而弃多求少、舍优择劣，导致了现今的能源危机以及气候危机呢？的确，存在这样的疑问是很自然的。在这个问题上，历史似乎与人类开了一个不大不小的玩笑。
事实上，人们对这类“冰块”的探究由来已久，最早可追溯到两百年前，那时石油还没有开始大规模开发与利用。1810年，英国科学家汉弗莱·戴维在实验室中将氯气通入了水中，结果在0摄氏度以上出现了固体状的“冰块”，而且确定不是水结成的冰块。因为通常情况下，0摄氏度以上的温度条件是不会结冰的。本来水和气是不相容的，但在一定条件下，它们竟然结合在一起形成了单独的一种冰状晶体。由此，人们首次意识到了竟有“气水合物”这种物质。至此之后，人们出于科学探索上的好奇，再也没有停止过对气水合物的研究和探索，研究人员纷纷把各种各样的气体例如甲烷气、二氧化碳气等通入水中试一试，看是否能够形成类似的“冰块”。随着实验条件的不断进步，科研已经在实验室中证明，只要条件合适，几乎所有气体都可以和水生成类似的“冰块”。遗憾的是，当时这一切的发现都只是停留在实验室的局部范围内，并没有在更大的层面上引起足够重视。以至于人类后来将能源利用的目光锁定在了石油上，轰轰烈烈地开始了一个世纪之久的寻找和争夺石油的大战。
一次意外的事件使得可燃冰引起了人们的广泛关注，而这相距实验室中发现可燃冰晶体已经过去了近一个世纪。1934年，美国工程人员在阿拉斯加的天然气输送管道里发现，有一些异常的“冰块”堵塞了输气管道，并且难以根除，这给天然气输送带来极大的麻烦，后来查明这种冰块就是可燃冰。也就是说一定条件下，管道中存有的水与天然气结合形成了可燃冰固体（见图6-2），从而阻断了管道的连通，人们这才认识到了可燃冰的重要性，只不过是从负面的角度。至此之后，人们对可燃冰的研究工作开始逐步深入。但是，研究人员一开始似乎本末倒置了，他们把主要精力放在如何消除输气管道的堵塞上，以期在工业条件下对可燃冰进行预测和清除，并没有考虑将可燃冰作为一种能源加以研究和利用。因此，那时候人们希望这种“冰块”越少越好，只要能保证天然气管道正常输送就谢天谢地了。
