可燃冰点燃日本能源新梦想

□ 杨思湘

日本在开发海洋可燃冰技术上取得了重大突破，尽管距离商业化生产还有距离，但给极度渴望国产能源的日本带来了新希望。

□ 2013年3月12日，日本成功从海底开采出可燃冰，为商业开采奠定了技术基础。李晓东 供图

可燃冰，外形像冰，晶莹剔透，遇火能燃。科学家在世界的海洋和大陆地层中发现的可燃冰储量是全球传统化石能源总量的两倍以上。其中仅海底的可燃冰就够人类使用1000年。但是，千万年来，海底的可燃冰仍然像睡美人一样静静地躺在海底。2013年3月12日，日本从位于日本爱知县和三重县近海的东部南海板块海域地层可燃冰中成功取得了天然气。可燃冰这个沉睡已久的睡美人终于被唤醒，日本由此成为全球从海洋可燃冰中分离出天然气的第一个国家。日本成为能源大国的梦想也被点燃。

历史性突破

可燃冰的诱人前景吸引了全球各国的关注。1965年，苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现天然气水合物矿藏，并开发了世界上第一座可燃冰矿田。1971年，美国学者Stoll等人在深海钻探岩芯中首次发现海洋天然气水合物，并正式提出“天然气水合物”概念。但是，由于开采海洋可燃冰须考虑可能带来温室效应、海底滑坡以及破坏海洋生态平衡等各方面的负面影响，海洋可燃冰的开发技术一直没有实质性突破。

各国开发海洋可燃冰马不停蹄。作为能源消费大国和能源生产小国，日本对于开发身边储量惊人的可燃冰心情自然更为迫切。日本经济产业省曾于2001年7月发布了一个为期18年的“可燃冰开发计划”。第一阶段已于2008年结束，成果主要是确认相关海域蕴藏大量的可燃冰待开发。从2009年至今正处于第二阶段，其最主要目标活动是进行生产试验。近期还将再进行一次分离提取甲烷气体作业试验，从而为2016～2018年度第三阶段的商业化开采进行技术铺垫。

3月12日，日本宣布成功从可燃冰中取得了天然气，这是全球首次通过在海底分解“可燃冰”取得燃气。日本经济产业省说，此次作业区域位于日本爱知县和三重县近海的东部南海板块海域地层。日本经济产业省所辖独立行政法人“石油天然气和金属矿物资源机构”，以及产业技术综合研究所利用“地球”号深海勘探船，用特殊钻头在约1000米深的海底钻孔约300米深后竖起了钻井，通过降低地层压力的方法，将混合着沙粒以固体形态存在的可燃冰分解为水和甲烷气体，并取出甲烷气体。

□日本地球号钻探船正在对海底可燃冰进行勘探。李晓东 供图

能源新梦燃起

日本经济产业大臣茂木敏充在3月12日的新闻发布会上对开发海洋可燃冰寄予了厚望。他以美国页岩气革命为例称，希望能在克服技术难题后实现可燃冰的大规模开采，从而让可燃冰成为日本的“国产能源”。随后，日本石油天然气和金属矿产公司也表示，“争取在2019年3月前将可燃冰技术投入使用，并期望届时带来一种较为洁净的能源供应”。日本开发海洋可燃冰的急切心情可见一斑。

能源压力是日本向海洋要能源的主要原因。日本约95%的能源需从国外进口，2011年“福岛核事故”后，国内大部分核电站停止运营，能源需求与供给之间关系更为紧张。2012年，日本液化天然气进口增长了11.2%,至8731万吨；而日本2013年液化天然气进口或增10%，突破9000万吨大关,以弥补核电站关闭影响。

全球范围内，海底可燃冰分布范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，每1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。据统计数据表明，日本是世界上可燃冰探明储量较多的国家之一，日本可燃冰埋藏范畴十分广泛，几乎遍布从北海道到冲绳的海域。这次开采的地点为爱知县渥美半岛南部70至80公里的东部南海海沟，这里埋藏着1.14万亿立方米可燃冰，相当于日本天然气13.5年的消费量 。根据推算，包括北海道周边海域和新县近海在内，日本近海共埋藏着7.4万亿立方米的甲烷水合物，能够满足日本国内约100年的天然气消费量。可燃冰开采技术的突破给一贯缺少能源的日本带来了福音。

梦想距现实还远

此次日本成功从海底可燃冰中分离出天然气，引发了全球关注，但仍有许多业界人士认为，可燃冰距大规模商业化开发还有一定的距离。

首先，开采可燃冰会造成地质变化，甚至可能引起海岸斜坡滑动。在正常状况下，1单位体积的天然气水合物最多可产生164单位体积的甲烷气体，如果这些气体瞬间消失，将会带来海床的坍塌、泥石流和滑坡，而人类对于如何处理这些状况目前没有一点经验。日本要想大规模开采可燃冰，必须对钻井周围环境进行数据采集和整体分析。更重要的是，甲烷是一种强效的温室气体，以单位分子数而言，甲烷制造的温室效应要比二氧化碳强上25倍。温室气体的增加对气候和生态系统的影响是一个更为复杂的问题。

其次，可燃冰是甲烷气体和水分子形成的笼状结晶，这种外面看起来像冰的物质是在高压低温条件下形成的，通常存在于大陆架海底地层及地球两极的永久冻结带，需要非常高的技术。目前，可燃冰开采技术有3种，分别是热解法、减压法和注入化学试剂法。日本采用的是减压法，减压法开采率较高，但开采技术有待完善。日前日本宣布由于设备出现故障，开采作业被迫中断，如此看来，理论上可行的减压法，在实际应用上存在很大难度和挑战。专家指出，一旦可燃冰的储存环境被扰乱，很容易在瞬间变成液态或气态，同时可燃冰中的二氧化碳成分极易与海水反应形成碳酸盐，碳酸盐非常坚硬，钻头根本进不去，所以开采深海可燃冰对装备要求非常高。

再次，日本是个岛国，海啸和地震时有发生，这些不可控因素会减慢可燃冰的开发速度，日本的可燃冰商业化运作才刚刚起步，未来还有很长的一段路要走。

最后，由于可燃冰多藏于海底，开发需要铺设长距离运输管道，由此将产生种种技术和成本问题。可燃冰虽然也号称是清洁能源，但一旦泄漏依然可能引发不可逆转的环境灾难，风险成本也是开发可燃冰不得不考虑的问题。因此，可燃冰要真正成为替代能源，关键还在于能否进行安全开采，这也是各国一再推迟开采时间表的重要原因。

日本方面也承认，目前大规模开发可燃冰最大的问题在于成本过高。根据日本石油天然气金属矿物资源机构的估算，从海底的可燃冰中每提取1立方米的天然气需花费46至174日元，远高于美国天然气每立方米约10日元的开发成本。

不过，尽管距离商业化开发尚有距离，但日本上下对可燃冰开发仍持乐观态度。日本首相安倍晋三今年2月末曾在施政方针演讲中将开采可燃冰称为“可以带来新可能性的技术革新”。就任后，安倍也积极推进相关技术的开发，并将此次分离可燃冰和火箭发射等放在了同等高度。

日本经济产业大臣茂木敏充也对开发可燃冰前景充满乐观：“从前，大家也都认为页岩气开采技术很难，但是现在已经可以大规模生产了。我们希望能尽快解决开发可燃冰存在的技术问题，早日有效利用日本周边的丰富资源。”