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一、公共生物工程學(xué)的概念與特征
“可燃冰”及其基本特征
“可燃冰”及其基本特征 所謂“可燃冰”，實際上是一種天然氣水合物的新型礦物，它是在低溫、高壓條件下，由碳?xì)浠衔餁怏w與水分子組成的一種類冰結(jié)晶化合物的固體物質(zhì)。透明無色的“可燃冰”外形似冰，能夠燃燒。其分子結(jié)構(gòu)就像一個一個的“籠子”，由若干水分子組成的每個“籠子”里面“關(guān)”著一個天然氣分子(主要成分為甲烷)。關(guān)進(jìn)“籠子”的分子除了甲烷外，還可以是二氧化碳、氮氣、硫化氫等小分子的氣體，它們被統(tǒng)稱為氣水化合物。
據(jù)估計，20.7%的陸地和大洋底90%的地區(qū)，具有形成天然氣水合物的有利條件。絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上。天然氣水合物中的甲烷大多數(shù)是由當(dāng)?shù)厣锘顒赢a(chǎn)生的。海底的有機物沉淀都有幾千、幾萬年甚至更久遠(yuǎn)的歷史，死的魚蝦、藻類體內(nèi)都含有碳，經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可形成充足的甲烷氣源。另外，海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力和氣源三項條件都具備的情況下，便會在介質(zhì)的空隙中生成甲烷水合物的晶體。
作為一種新型的能源礦產(chǎn)，“可燃冰”具有如下的特征：
1.“可燃冰”能量密度高。每立方米的固體水合物，可釋放164立方米的甲烷氣體，其能量密度是普通天然氣的2－5倍。
2．“可燃冰”雜質(zhì)少，無污染。燃燒后幾乎不會產(chǎn)生有害污染物質(zhì)，尤其是生成的致癌物質(zhì)二氧化硫要比燃燒原油或煤低兩個數(shù)量級，是一種新型的清潔能源。
3.“可燃冰”形成條件復(fù)雜。需要低于10℃的溫度和大于100個大氣壓的壓力等環(huán)境條件。能夠滿足上述條件的區(qū)域只有兩種情況：一是陸地上的高緯度永凍區(qū)，目前，世界上的幾個永凍區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的“可燃冰”，包括西西伯利亞、加拿大馬更些三角地區(qū)以及阿拉斯加北斯洛普地區(qū)；另一種是水深大于300－500米的海洋中在海底之下0－1500米之間的孔隙地層。另外，一些天文學(xué)家指出，在巨大的地外天體及其衛(wèi)星中，“可燃冰”也是重要的化合物。
4.“可燃冰”分布廣、資源豐富。科學(xué)家的評價結(jié)果表明，“可燃冰”在世界各大洋中均有分布，僅海底區(qū)域分布面積就達(dá)4000萬平方公里，占海洋總面積的1/4，是迄今為止海底最具價值的礦產(chǎn)資源？茖W(xué)家推測，全球海底天然氣水合物的甲烷資源量是迄今地球上所有已知的煤、石油及天然氣礦床的甲烷當(dāng)量的兩倍。雖然一些學(xué)者發(fā)表的天然氣水合物資源量數(shù)據(jù)不盡相同，但是所有的數(shù)據(jù)都表明，天然氣水合物的資源、潛力極大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的石油、天然氣、煤和油頁巖等能源儲量的總和。這意味著天然氣水合物有著巨大的資源潛力和商業(yè)價值。
5.“可燃冰”礦層厚、規(guī)模大。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”分布區(qū)多達(dá)60處，礦層最厚可達(dá)數(shù)百米。單個礦田面積可達(dá)數(shù)千至數(shù)萬平方公里，儲量可達(dá)數(shù)萬億至數(shù)百萬億立方米。其礦層之厚，規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法比擬的。
科學(xué)家指出，凡是以往用天然氣生產(chǎn)的化肥、化纖等物品，都完全可以使用“可燃冰”制造。由此可見，在石油之后，“可燃冰”有望成為人類的又一支柱能源。
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