[內容速覽]5月1號淩晨在中國南海北部發現可燃冰,讓張洪濤先生帶我們一同認識超級能源──可燃冰。 |
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國土資源部中國地質調查局的總工程師張洪濤先生
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主持人李小萌
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神秘的可燃冰
當全人類都面臨著能源危機的時候,一種新的能源被發現,哪怕是一種可能性出現,人們都會覺得充滿了期待和好奇,今天我們請到了國土資源部中國地質調查局的總工程師張洪濤先生。
張洪濤告訴大家,現在的燃料基本上是這樣的,煤、石油、天然氣這三大類合起來我們叫化學能源、化石能源,化石能源是什麼意思?就是成千上萬年以前,植物、動物死亡以後沉積在地下,慢慢脫水碳化以後就變成了這些東西。它的能量是很不一樣的,我有一個圖板,這是煤,煤的熱能用焦耳算,它的單位叫焦耳,它一公斤能夠釋放2.9左右熱量,汽油比它好,一公斤可以産生的熱能大概是4.7左右,天然氣還高一點,大概七到八,這是最高的,它的熱效益最好,它發出的熱最大。如果説可燃冰同體積的燃燒以後,它的熱量是天然氣的164倍,你想想這是怎麼個數字,所以對於人類社會來講,它利用太陽能也好,利用風力發電也好,遠遠不如這種大宗的,能夠解決根本問題的能源,所以天然氣水合物成為全世界各國科學家、政治家、老百姓都特別特別關注的一個重大的前沿課題。
5月1號淩晨在中國南海北部發現可燃冰,讓張洪濤先生帶我們一同認識超級能源──可燃冰。
詳細內容:
李小萌:當全人類都面臨著能源危機的時候,一種新的能源被發現,哪怕是一種可能性出現,人們都會覺得充滿了期待和好奇,今天我們請到了國土資源部中國地質調查局的總工程師張洪濤先生,歡迎您。5月1號淩晨在中國南海北部發現可燃冰,您是在第一時間就知道這個消息的嗎?
張洪濤:是的,因為這項工程我們已經做了十年,我是工程的總指揮,所以在5月1號淩晨我接到了前線的報告非常興奮,但是我聽完報告以後就不興奮了。
李小萌:為什麼?
張洪濤:因為它的樣品融化了,它沒有用我們的保壓取新裝置,保溫保壓的,所以要求他們繼續幹,不算,因為我們在2004年已經取到了樣品,也是化掉了,近年來有些國家也只是取到了融化以後的樣品,我説不算數。一直到5月5號淩晨,在第四個井位的時候,終於拿到了固體的樣品,而且立刻就封存到我們的液氮罐裏面去。我這才敢跟我們的上級,跟我們的同行,包括國外同行通報,這算是真正地採到了樣品.
李小萌:那太好了,今天我們這個節目也有希望了,就是可以看看那個樣品是什麼樣子。
張洪濤:是的,這種天然氣水合物樣品各種各樣,現在世界上拿到的都以塊狀為多,一共有三種類型。
李小萌:您拿的是圖板,沒有實物?
張洪濤:因為它要保存在高溫、高壓環境的一個罐裏邊,如果拿到這兒已經化掉了,也要變成湯了。
李小萌:就不能拿出來給我們看。
張洪濤:三種,這是國外打到的,這是我們中國這一次打到的,這就是可燃冰的冰穴、冰點,都清清楚楚,這是我們首次打到的原生狀的海洋深處的樣品。
李小萌:在海水深層就能看到這種樣態,這就是可燃冰,是這個概念嗎?
張洪濤:也不是,這次打到的樣品深是1250米,也就相當於一公里深,還要鑽探往下走了兩百米,在底下取出來這麼一個樣品,所以這個樣品來之不易。
李小萌:這次拿上來多少呢?
張洪濤:特別遺憾,第一次拿到了一共是45公分長、5.5公分,相當於捍麵杖那麼大,在第二個航次我們取到了大量的樣品,所謂大量的也就是有幾段那麼長,大概三到四段那麼長。因為太難了,印度在取樣的時候,它打了19個鑽,只有一個鑽取到了樣品,而且這個樣品才幾十公分長。我們打了四個鑽,有三個鑽取到了樣品。
李小萌:命中率這麼高?
張洪濤:我們對地球物理的資料反復處理,要求必保成功,所以我們用三種模型,用三個大型計算機反復計算以後確定了這四個井位。
李小萌:説明這個點確定的時候是相當準確了。
張洪濤:這個確定的水平是公認的,世界上國外的科學家都認為非常高。
李小萌:您沒有把樣品給我們帶來,只給我們看了圖片,沒關係,我們這兒有。我們看看,我們把它點著。這和可燃冰的燃燒有沒有可比性?
張洪濤:應該説燃燒是全世界都一樣,都是燃燒,但是這個是固體酒精。
李小萌:您怎麼這麼快就給我們把底漏了呢?
張洪濤:可燃冰如果燃燒的話跟這個基本上一樣,但是我覺得固體酒精燃燒以後的火苗,遠遠沒有可燃冰的火苗那麼漂亮、那麼美麗,因為我們的可燃冰非常純,它的純度達到99.7%到99.9%,所以發出來的火苗是藍顏色的,特別純凈的、特別漂亮的、特別美麗的。
李小萌:這就是藍顏色的火苗。
張洪濤:我看不怎麼藍。
李小萌:火苗越藍説明它越純對不對?
張洪濤:是的,溫度也越高,熱量也越大。
李小萌:像固體酒精燃燒也沒有聞到什麼刺鼻的氣味,也看不到有煙,可燃冰的燃燒是不是也如此?
張洪濤:固體酒精裏面肯定也含有一些雜質,所以肯定有一種刺鼻的味道,我們這次提出來的一些天然氣水合物它的氣體,那麼純凈,是無色、無味、熱值最高的,所以這是非常好的,連外國科學家在場的都覺得驚訝,怎麼那麼高品質的可燃冰。我們也覺得特別自豪,因為它將來對二氧化碳排放來説,是一種非常有利的信息,可以大大減少二氧化碳的排放,還有甲烷的排放,它對綠色效應、溫室效應可以起到一個非常好的優質的一種燃料。
李小萌:它作為能源,比如説和煤、石油相比較它的優勢都在哪兒。
張洪濤:現在的燃料基本上是這樣的,煤、石油、天然氣這三大類合起來我們叫化學能源、化石能源,化石能源是什麼意思?就是成千上萬年以前,植物、動物死亡以後沉積在地下,慢慢脫水碳化以後就變成了這些東西。它的能量是很不一樣的,我有一個圖板,這是煤,煤的熱能用焦耳算,它的單位叫焦耳,它一公斤能夠釋放2.9左右熱量,汽油比它好,一公斤可以産生的熱能大概是4.7左右,天然氣還高一點,大概七到八,這是最高的,它的熱效益最好,它發出的熱最大。如果説可燃冰同體積的燃燒以後,它的熱量是天然氣的164倍,你想想這是怎麼個數字,所以對於人類社會來講,它利用太陽能也好,利用風力發電也好,遠遠不如這種大宗的,能夠解決根本問題的能源,所以天然氣水合物成為全世界各國科學家、政治家、老百姓都特別特別關注的一個重大的前沿課題。
李小萌:如果作為能源,您剛才説的是一個熱效能的指標,另外還有一個指標就是我們要找清潔的能源。
張洪濤:對,如果純凈的可燃冰,它大部分都是可以燃燒的甲烷,甲烷就是天然氣,還有一部分乙烷,乙烷也能夠燒。我們在南海發現的,沒想到那麼純凈,人家一般都是70%、80%,我們三組樣品,第一組是99.7%,也就是説0.3%,千分之三才是其它的,其它的大多數是乙烷,它也能燒。第二組樣品,平均的是99.8%,最近好消息,12號,我剛把第二個航次接回來,他報告的數據99.9%,表明它的純凈度特別特別高,而且埋藏在我們祖國的海底,所以這個消息對我們來説,,打個興奮劑一樣,特別高興。
李小萌:這樣我們就了解了可燃冰是一種非常有優勢的能源,可燃冰本身究竟是一種什麼樣的物質,什麼條件下,什麼樣的地理環境下它可以形成?
張洪濤:兩百年前開始實驗合成,合成的時候是很純凈的,它就是用甲烷,加上水,在高壓環境下,結果生成了這麼一個怪東西。
李小萌:您老用怪東西這個形容詞。
張洪濤:很怪,為什麼叫怪?第一,它不叫粒子,不叫分子,它是分子的結合體。第二,它形狀怪,它像燈籠一樣。第三,它有時候不是甲烷,有時候是乙烷,有時候還有二氧化碳放在裏面,我們叫可燃冰。它是冰嗎?樣子像冰,溫度很低,大概零到十度左右,在海底高壓情況下可以到十度也不化,但不能再高,高了就化掉了,樣子像冰。同時它裏面有很多的雜質,不管有多少雜質,只要這個可燃冰拿出來,一點火就能著,冰是不能著的,因為它不是燃料,所以它叫可燃冰。另外由於它這個特性,就決定了它必是埋藏在海底的四百米到三公里這麼個深度,再深也不行,再淺也不行,再淺了以後就融化了。還有一個地方能生存,就是永久的凍土帶。
李小萌:青藏高原。
張洪濤:是的,所以我們國家永久的凍土帶有兩處,一處在青藏高原,一處在大興安嶺,百分之七十幾在青藏高原,我們中國地質調查局,青藏高原的項目今年是第三年,最初步的勘察找到了一些苗頭,目前還不能説找到了,但是加拿大就在永久凍土帶正式打鑽,取到了實物樣品,非常振奮人心的消息,它也是一個國際合作,有十來個國家一起,在我們全球有60%以上的海底符合這個環境,所以為什麼人類很興奮,既然那麼多地方可以生成這種東西,我們就有希望能夠找到大量的能夠滿足人類需要的天然氣水合物。
李小萌:目前有一個在世界範圍的分佈地圖吧?
張洪濤:有。
李小萌:那個圖我們也看一下。
張洪濤:這張圖是非常草的,這是分佈圖,圓圈的、圓點點的、紅的,凡是圓的地方都是在水下發現的,不在陸地,方塊的地方都是在陸地發現的。
李小萌:幾乎就是遍佈這個大洋和陸地的銜接的地方?
張洪濤:我剛才説它很怪,還怪它的地方很怪,它不在平平的海底,它必須在海底的斜坡,叫大陸坡,我們中國它就在這個位置,它是一種斜坡上突然陡起來的一個地方,水深大概是千把米到兩三千米,我們國家是在一千米左右發現的,估計大概到兩千米之間還是有大量的地方。
李小萌:為什麼它尋找起來這麼困難,我們用了十年的時間投資五億,才剛剛找到一些希望,為什麼這麼難?
張洪濤:我覺得投資五億不算多,因為日本投了兩個五億,是美元,印度投了一個三千萬和五千萬,都是美元,所以我們的人民幣投下去,實際上我覺得從效率上來講,還是可以的,關鍵我們還是加強了國際合作,因為這是全球共同的一個難題,即使中間失敗了我們也繼續做,比如説2004年我們就遭受了一次大失敗。2004年,當時我們的樣品就是取樣了,別的什麼證據都有了,一系列的證據,地球裏、地球外,生物、地熱、地質還有其它的證據都有了,就是沒有取到實物樣品,後來我們科學家再三論證,在南海肯定有,就要打鑽,因為它水深,水深一千米左右,最淺是九百米,就是我們地球物理勘探到的,怎麼辦?我們就找了我們國內的一流的油氣勘探公司,海上的,我們最好的石油鑽探它的深度只能打到四百米,水深四百米夠不著,我們又研究了一下,説能不能我們給點錢,研究研究,他説要進十個億才能把我們的四百米的水平提升到七百米,還夠不著,我説你到七百米的時候幾年?五年,五年以後才能夠達到七百米的水深水平。
李小萌:還要投十個億。
張洪濤:十個億左右,還不一定成功,在這種情況下,我們總共才投了五億,你有試驗要等,各國競爭又特別激烈,印度、韓國、日本都在做,我國台灣也在做,在這種情況下,我們跟德國的科學家一直在聯絡,德國有個海洋基地,它叫吉爾基地,吉爾基地是世界上頂尖的海洋科學研究中心,其中它有一位科學家名字叫休斯,休斯教授六十多歲,應該説他是全球天然氣水合物現場採樣的首席科學家,近年來他應該説是採樣、研究的一個最頂尖的大家吧,他跟我們特別友好,他説我們給他寄去了一個標本,我們做了那麼多生物標本,只有一個,拿到了一個雙殼類的活的標本,當然取出來以後死了,寄給他,他給我們發來個E─mail,説你這個標本肯定跟水合物有關,底下有水合物,我就問他,有水合物的可能性多大,他説55%,我特別不高興,因為中國人的習慣是不到60%算不及格的,我説才55%,他説你不要忘記,我以前取到所有的水合物的地區我給的分數是45%,今天給你55%,是我有史以來給你的分數最高的,你去試一試。但是我們沒有採樣器,也沒有鑽探設備,這個技術上我們中國還差很多,最後他就説了,這樣吧,我們共同努力,他就向德國政府搞了一筆貸款,不叫貸款,叫援助款,這個援助款相當於有兩千來萬人民幣,無償地把他們在世界上最先進的太陽號船調給我們,到南海來作業。另外他説你也出點錢,我説行,我出點錢,出幾百萬,他上14個科學家,我們上14個科學家,後來我説,那麼深的採樣,必須是高壓低溫的採樣裝置你得弄來,他説他去借,花了一萬五千美元,借來一個重力採樣的機器,就是一個紮下去,扎出岩心,岩心最長的可以長到好幾米,大概兩三米長,我看什麼證據都有了,休斯教授告訴我,肯定沒問題,我們所有的論證都是五星,都覺得沒問題,我就跟我們領導説了,這次取樣,有把握嗎,問題不大,不行,你給我講準了,百分之幾十的把握,我説55%,他説不行,55%怎麼讓你去幹這個,領導説不行,我説這樣吧,我説保證拿到,拿不到我辭職。真的嗎?軍令狀我就立了,我是真的辭職。
李小萌:你心裏有底嗎當時?
張洪濤:我心想沒問題,因為我研究了那麼多,我想還沒有。
李小萌:可是德國專家説55%。
張洪濤:是的,但是我判斷下來,因為我們有三百多位科學家一起工作,我就這麼上了船,我跟28個兩國科學家一起奮戰在南海,最後我剛才就説了,打到了一個疑似樣品,就是説拿出來化掉了,但是當場測了裏面的氣體,多數就是甲烷,非常好。在這種情況下我們就下保壓器了,必須把冰狀的東西上來,第一次下去,起來,它紮下去以後裏面有自動關閉,關閉以後抽真空以後,它就副壓才能夠保持裏面的壓力和溫度,結果沒想到裏面都是泥沙,有縫隙,提到半截就漏光了,水漏光了,裏面的東西撈起來全是融化以後剩下的雜質,沒東西。第二次下去,撈起來全變成水,也漏氣了。第三次咬咬牙,下去,下去以後,機器扎壞了,為什麼呢?因為我們現在看來也是好事,底下,我們的水合物特別豐富,豐富以後量大,量大以後以一下子又跑不到地面,跑不到水面,它就跟海水反應了,跟海水反應以後就形成了碳酸鹽,什麼叫碳酸鹽?碳酸鹽就是大理石,成分一模一樣,不過它是亂七八糟,不是純凈的。我們給它起了個名字叫碳酸鹽介殼,這個介殼有多厚?有五十公分到兩米厚。
李小萌:而且硬度也相當了得。
張洪濤:硬度比水泥硬,厚度兩三米厚,那是不得了。
李小萌:把機器扎到上面。
張洪濤:機器扎到上面,激起扎裂了,報廢了。所以外國人也挺可惜,他租給我們的,當然他要自己負責了。這個都是小問題,就是沒取到樣品。
李小萌:辭職。
張洪濤:辭職,沒錯,我回到北京就辭職了,我説我引咎辭職,我説怎麼搞的,老天不幫忙,後來領導説了,戴罪立功,再給我幹一輪,看看行不行。
李小萌:這三年您就是戴罪立功。
張洪濤:所以我的壓力就是忍辱負重,非常難。
李小萌:不知道您身上承擔了這麼大壓力,以為這次就是一個捷報報出來,這麼簡單,其實每一個捷報背後都是有相當複雜的一個過程。
張洪濤:十年磨一劍,這個十年不是那麼好過的,從1997年開始我們就上了,連續兩年的研究項目,就是追蹤,國外怎麼做的,水合物可能不可能存在,從理論上有沒有希望,從實踐上從哪個路子走,我説這樣,連續兩年到南海去幹幹看,南海,第一年拿出五百公里地震路線,直線走,只要能産生了BSR,就有希望,什麼叫BSR?當地震波下去再反射上來,碰到泥土,淤泥反射上來的一種樣子,碰到天然氣水合物以後,因為水合物是一層,再往下走一點,再反射上來晚一點,相當於我們光學裏面的雙折作用。這個叫海底反射,四反射波,英文叫BSR,沒想到第一年五百公里裏面,立刻我們解釋出150公里的天然氣水合物的反射波的特徵。
李小萌:您的這種信心從一開始關注到天然氣水合物這個領域,可燃冰這個領域,就始終沒有恍惚過,沒有動搖過?
張洪濤:在2004年我們在德國太陽號上面取樣的時候,我的心情是,現在看來是不太容易理解的,外國人也不容易理解,休斯教授,頂尖的,人家叫他天然氣水合物之父,老先生跟我兩個人我們睡不著覺,我們就起來商量,説這傢伙,明天第一次保溫取樣,保溫保壓取新,我們説會不會成功,會不會失敗,我説看你了,你不是説55%嘛,他説我也打鼓,這樣吧,不睡了,起來,我們就在甲板上,取樣器長三米左右,三米是淺顏色的鍍層,我就在上面畫了一匹馬,馬道成功,他寫了一顆紅心,旁邊用德文寫的上帝保祐,後來兩個女科學家也睡不著起來,因為她們怕炸鍋,但是她們又覺得應該成功,畫了幾個小天使,寫了幾句詩,這個詩是德文的,我也看不懂,他們告訴我是美好的願望的意思,要取到天然氣水合物。所以壓力非常大。
李小萌:但是現在我們像您説的2004年包括這一次的技術,包括工具還是依賴於其它國家的?
張洪濤:是的,但是我們在十五期間,我們取樣器有國家的863支持,已經研製成功,水平跟它一樣大,因為它還有很多配套設備,所以不能用於這次勘探,但是它的概念的機器和有關的配套設備正在研製,核心設備已經研製完了,成功了,我們在湖泊裏已經試驗了,但那麼深的水還沒有試驗,它取決於方方面面的條件,包括材料,包括配套的設備,特別是包括電纜相應的一種後勤的保證,所以這個工作現在正在做。
李小萌:什麼時候能夠真正攻克這些,把它變成一個民用的可用的能源,這個時間表您心裏有嗎?
張洪濤:國際上的時間表基本上定在2015年到2020年左右,我們國家如果向前趕,晚他們十五年到二十年,大概2050年左右,我想通過努力能跟他們拉平。
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責編:嚴晉