日前,能源緊缺的日本成功從近海海底蘊藏的可燃冰中分離出了甲烷氣體,這是全球首次通過在海底分解可燃冰取得天然氣,但可燃冰能為日本帶來可觀的經濟和能源效益嗎?抑或是像頁巖氣一樣引領新一輪風潮?
雖然這一舉措標志著日本可燃冰開采技術前進了一大步,但目前產業對于可燃冰的發展潛力和影響仍不確定。不過,在福島核事故兩年后,日本果斷地開展可燃冰開采測試,充分體現出該國對能源供應安全的渴求,力圖將可燃冰打造成提振能源經濟的“國家產物”。
全球范圍內,海底可燃冰分布范圍約4000萬平方公里,占海洋總面積的10%,每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。對日本而言,其近海可燃冰儲量能夠滿足該國未來100年的天然氣需求,正在進行測試工作的日本石油天然氣和金屬國家公司(JOGMEC)更指出,日本東南海海槽附近擁有足夠天然氣,可滿足日本未來11年消費。
“當你見到參與測試項目的日本科研人員時,一種莫名的國家緊迫感牢牢抓住了你的心,發展國內碳氫燃料的決心在他們身上有著最直觀的體現。”美國地質調查局油氣評估項目部負責人卡洛琳·拉佩爾表示,她把此次測試稱為“具有重要意義的里程碑”。
JOGMEC預計2019年可實現商業化提取甲烷氣體,但無法確定能否在確保環境安全的情況下大規模開發。“沒有人可以證明儲量豐富的可燃冰是具有經濟可行性的能源,該產業目前還處在研究和初始開發階段。”拉佩爾說。
對于美國發起的頁巖氣革命,日本既羨慕又欽佩,所以大規模開發可燃冰成了該國能源自給的新希望,然而,這一希望可能不會在近些年實現。與頁巖氣相比,全球在可燃冰產業的發展力度非常小,研究資料少之又少,財大氣粗、技術實力雄厚的美國能夠通過頁巖氣實現能源獨立,經濟增速放緩的日本卻難以憑可燃冰獨樹一幟。
首先,值得關注的是,開采可燃冰會造成地質變化,甚至可能引起海岸斜坡滑動。在正常狀況下,1單位體積的天然氣水合物最多可產生164單位體積的甲烷氣體,如果這些氣體瞬間消失,將會帶來海床的坍塌、泥石流和滑坡,而人類對于如何處理這些狀況目前沒有一點經驗。
因此,日本要想大規模開采可燃冰,必須對鉆井周圍環境進行數據采集和整體分析。更重要的是,甲烷是一種強效的溫室氣體,以單位分子數而言,甲烷制造的溫室效應要比二氧化碳強上25倍。溫室氣體的增加對氣候和生態系統的影響是一個更為復雜的問題。
其次,可燃冰是甲烷氣體和水分子形成的籠狀結晶,這種外面看起來像冰的物質是在高壓低溫條件下形成的,通常存在于大陸架海底地層及地球兩極的永久凍結帶,需要非常高的技術。目前,可燃冰開采技術有3種技術,分別是熱解法、減壓法和注入化學試劑法。
日本采用的是減壓法,減壓法開采率較高,但開采技術有待完善,日前日本宣布由于設備出現故障,開采作業被迫中斷,如此看來,理論上可行的減壓法,在實際應用上存在很大難度和挑戰。專家指出,一旦可燃冰的儲存環境被擾亂,很容易在瞬間變成液態或氣態,同時可燃冰中的二氧化碳成分極易與海水反應形成碳酸鹽,碳酸鹽非常堅硬,鉆頭根本進不去,所以開采深海可燃冰對裝備要求非常高。
最后,日本是個島國,海嘯和地震時有發生,這些不可控因素會減慢可燃冰的開發速度,日本的可燃冰商業化運作才剛剛起步,未來還有很長的一段路要走。(來源:麻省理工技術評論,原文有刪節,標題有改動)(王林/編譯)