可燃冰！一个陌生的名词。正如我们在荒野上遇到一位陌生人，可能会问上一句：“你从哪儿来？要到哪里去？”我们也要打探一下可燃冰是怎么形成，也就是它的来历；同时又关心一旦利用了可燃冰，对人类是福还是祸，它的前途如何。
可燃冰，是一个充满矛盾的名词。冰是水，水怎么能燃烧呢？“可燃”就会出现燃烧，点着了火，水火不相容，怎么统一在“可燃冰”这个名词之中？
故事得从头说起。苏联有位天然气专家契尔斯基，他指挥工人往一口天然气井里注水。根据以往的经验，往天然气井里注水，井里会冒出更多的天然气来，可以提高产量。可这次注入20t水以后，产生了相反的后果，不但产气量没有增加，反而停止冒天然气了。
正在生产的天然气井为什么不冒气了呢？这位专家想不清，理不明，就去查文献资料，动脑筋分析。后来，终于弄清了一个道理：天然气含有大量甲烷，甲烷与水化合，结成冰了；这种冰，大名叫做“甲烷水化合物”，或是“水化甲烷”。
甲烷是可以燃烧的气体，对甲烷加大压力，降低温度以后，就会与水形成透明的结晶，即水化甲烷。水化甲烷，实际是甲烷分子被封闭在水晶分子的笼子之中。
在自然界，在大海里，深度为600~2000m的地区，温度为2～5℃的时候，甲烷最容易形成结晶，形成令人惊奇的“可燃冰”。天然气的主要成分是甲烷，地下的压力和温度恰恰能使甲烷与水形成可燃冰，上面提到那口不再冒气的井，欠缺的是水，注入20t水以后，甲烷就被包在冰晶里，堵在地下，冒不出来了。
后来人们从这个事件中得到启发，偶然之中包含着必然，在条件相同的地下，在大海里一定存在着可燃冰。这一查，不但查出了地球上有可燃冰，而且数量相当惊人！
虽然在靠北极的西伯利亚和阿拉斯加的冻土中偶然发现水化甲烷，但是，大量的水化甲烷深藏在海底。在日本附近的海底，发现的水化甲烷估计为7．4亿m3。这一发现对缺乏能源资料的日本来说，比发现一个大金矿更令人兴奋。
水化甲烷中的甲烷被封锁在冰晶中，无异于被高度压缩于固体之中。一旦开发利用，1m3可燃冰释放出来的能量相当于164m3天然气。日本海附近的水化甲烷，可满足日本未来100年的需要。
在我国南海，科研人员原来以为那里没有冻土带，好像不可能存在可燃冰，然而，最近的调查得出了新的结论，南海海底不仅有可燃冰，而且储量相当丰富，能源总量为我国石油总量的一半。另外，从我国东海也传来好消息，可燃的冰蕴藏量相当可观。
这样看来，可燃冰将会成为明天的重要能源，身价骤然提高。于是，它的身世就引起了人们的兴趣，自然会问：“它从哪儿来？”
有人说，古代的生物和微生物死后，沉积在海底，尸体被细菌分解产生成了甲烷、乙烷等可燃气体，由于海底的温度低，压力大，甲烷就与水结合成为水化甲烷——可燃冰。甲烷也会钻进疏松的砂岩，形成水化甲烷，天长日久，千万年的岁月使海底形成了绵延数万千米的可燃冰，成为了适宜开采的矿藏。
也有人说，甲烷不是在海底形成的，是地球生来就有的。由于宇宙空间存在着甲烷，早期的地球本来就有甲烷，形成地球以后，就存在于海底了。
这就是说，水化甲烷从哪里来，至今没有结论。那么，“到哪里去”的问题也没有明确的走向。
首先，人们想到了它是一种矿藏，有极高的利用价值，可以替代具有广泛用途的天然气，既可以作为未来的化工原料，用来制造塑料、化学纤维和药剂等等，又可以用来当作燃料直接燃烧。
还有一种更理想的利用方式，让甲烷从浮石这种触媒中流过，就会分解为两种产品：苯和氢。其中，苯的数量较少，大部分是氢，苯是化工原料，而氢则是越来越受到重视的能源，用氢做燃料的燃料电池，很快就会成为替代汽油的能源。
看来，水化甲烷好像有了一个令人欣喜的出路，到哪里去的问题已经得到了解决。可是，有人说，水化甲烷给人类带来的后果，是福是祸还很难说。
如若不信，有事实为证。1998年，太平洋上的巴布亚新几内亚发生一次可怕海啸，造成2000多人死亡。海啸，那是海底地震、地壳滑动造成的，而地壳的变动引起可燃冰的不稳定，“冰”成为了“气”，推波助澜，海啸进一步升级。幸免于难的灾民说，他们看见翻浪的海水中隐约有火光闪现，闻到了刺鼻的气味。火光和气味正是甲烷引起的。
有的科学家说，1998年的海啸只是一个局部性的小灾难，甲烷还可能引起更大的灾难。海底的水化甲烷，不会老老实实地呆在冰晶之中，只要海洋的洋流有变化，就有可能被释放出来，升到海面，进入空气之中，引起气候变化，引起全球性的气候变暖，带来毁灭性的后果。
这种担心不是没有根据，有的海洋学家说，1．5万年前曾经出现过一次甲烷气体的大量释放，造成一次气候变暖。历史再往上推，5500万年以前，地球上的气候急剧变化，空气和海洋的温度上升，造成多种生物灭绝，今天通过计算机的分析计算，很可能是由于甲烷的大量释放。
可燃冰到哪里去，至今仍然是一个待解决的问题。当作新能源，当作宝藏，人类迟早要加以开发利用，只是如何开采，如何运输，还处在研究阶段。开采和利用的时候，始终要注意一个问题，必须使甲烷在人的控制下释放出来，不能泄漏，更不能引起甲烷自动地大量释放。
要是处理不当，或是海底变化，引起甲烷大量释放，那将使人类面临一次大的灾难。
碳的畅想
在没有学化学以前，你最先知道的化学元素，除了氧和氢以外，恐怕就是碳了。北方地区，冬天烧煤炉，常常发生煤气中毒，这个“煤气”就是一氧化碳。人的呼吸，吸进去的是氧气，呼出来的是二氧化碳。
碳是一个最平凡的化学元素，在地球上大约有2亿亿t，不过，绝大部分，也就是99．5％都存在于石灰岩中，以碳酸钙的形式封存于岩石之中。除此以外，大量的碳与氧结合形成二氧化碳，存在于空气和水中，它的含量为0.47％。
碳还存在于煤、石油和天然气之中，这一部分碳，只是碳元素的0．02％，所有生物圈内的动物、植物、微生物体内都有碳，这一部分碳的总量经过折算，大约有2万亿t，只占碳元素总量的0.01％。
正是这0．01％，使碳成为“生命的元素”。没有碳，就不会有生命。在化学中，有一类物质叫有机物，它们都含有碳元素，专门研究这类物质的那门学科，就叫有机化学。
那存在于煤、石油和天然气中的0．02％，是人类最宝贵的碳资源，如何用好这些资源，是所有人都关心的大事。
19世纪，煤的地位十分重要，它是工业的能源，也是有机化学工业的原料，利用煤制成了染料、药物、香料和炸药。到了20世纪，石油的地位飞速上升，使煤的地位下降，甚至受到了冷落。
石油比煤更容易加工，简单的分馏就可以把石油分成汽油、煤油、柴油。有了石油，才有高速公路上的车轮滚滚，没有石油，绝大部分汽车将停在车库里。公路上的汽车越来越多，天上的飞机飞行更为频繁，石油的重要性更为突出。
石油还可以裂解为十几种简单的化合物：乙烯、甲烷、乙醇、苯、甲苯、丁二烯……简单的化合物正是基本化合物，有机化合物正是由这些基本化合物聚合而成的。如果把有机化合物的最终产品列出来，它的重要性就更清楚了，其中有塑料、橡胶、化学纤维、染料、肥料等等。化学工业的变来变去不是变魔术，而是变出来的物质越来越多，越来越有用，仅仅塑料这一项，它的产量已经超过钢铁！
近年来，天然气的地位也在上升，逐步成为石油的替代品，天然气也能当作汽车的燃料替代石油，天然气也能成为化工原料。
然而，石油和天然气都是不可再生的，用一点少一点，总有枯竭的那一天。哪一天枯竭，专家的说法不一，50年？100年？预测很难准确，准确的说法只能是总有一天会用完的，而且这样的日子不会太远了。
于是，人们的眼光又回到了煤上来。煤也曾是化学工业的原料，后来受到了石油的排挤，这是由于煤分解后的基本化合物为乙炔，而石油裂解后的基本化合物是乙烯。因为乙烯价格便宜，所以能够排挤乙炔。现在的难题是如何把这种关系颠倒过来，使乙炔更便宜，便宜到能够取代乙烯。办法在哪里呢？
煤曾经是火车头的能源，也受到石油的排挤，不再烧煤，改烧柴油了。总有一天，它们的位置会倒过来，当石油枯竭的时候，请煤来代替石油，不仅去开火车，也能代替汽油去开汽车呢！
如何将煤转化为石油？这个问题也已经提了出来，而且，也是一个难题。地球上煤的储量相当丰富，特别是我国，煤的储量也是一个可观的数字，至少在最近几百年内不必担心“煤会用完”的那一天。煤和石油都是碳资源，如何把固体的煤转化为液体的油就成为了一个研究的课题。办法在哪里？
人们把煤、石油和天然气称为“碳资源”，是相当恰当的说法。碳本是平凡的化学元素，在化学家的手中，从平凡走向神奇，创造了无数个奇迹。但是，这些出尽风头的含碳化合物，含碳量仅仅占地球上碳元素的0．01％。那么，为什么不能对含量为0．02％的二氧化碳动点电脑筋呢？
二氧化碳，很容易想到它是废气，是使地球变暖的罪魁祸首。是的，不论烧煤还是烧汽油都会产生二氧化碳，不论人和动物的呼吸都会产生二氧化碳，二氧化碳的确是废气。这只是事物的一面，别忘了二氧化碳也是重要的“原料”，植物利用二氧化碳和水，制造出了木材、竹子和芦苇。这样，木材、竹子和芦苇也成了碳资源的一部分，有识之士大声呼喊，营造森林，种植牧草，把二氧化碳从废物转化为碳资源。
全世界的森林每年的产品中含碳330亿t！不妨比较一下，化学工业取自石油的碳如果每年为1亿吨，那么植物每年生成的碳是它的330倍。这是多么可观的一个数字，而且森林可以年年种，年年长，年年收，是可持续利用的资源。
二氧化碳能从废气转化为有用的资源，功劳应该归于太阳和植物，大自然不断地进行着碳的循环利用，本来是协调与和谐的。自从人类大量消耗煤和石油以后，空气中的二氧化碳才多了起来。
很自然的就提出一个问题，应该把二氧化碳利用起来，使它在化学的魔棍下，从废气转化为碳资源。不但有人想，也有人试验过了，还有一个成功的例子。对二氧化碳施加压力，降低温度的时候，二氧化碳会变成液体。在变的过程中，会出现气体、液体不分的超临界状态，会表现出一些独特的性质，具有很强的溶解能力，成为一种有机溶剂。于是，超临界的二氧化碳得到了利用，可以利用它去提取和精制天然物质，从芳香植物中提取香料，从咖啡中提取咖啡因。
这一成功鼓舞人们回过头来想一想怎么去利用二氧化碳这方面也有失败的例子，早在1960年就有人试验过，尝试用液态二氧化碳进行聚合反应，得到有用的高分子。可是，只得到一些小分子，有黏糊糊的固体，也有液体，却没有实用价值。
在科学实验中，失败是常有的事，它说明至今还没有打开利用二氧化碳的有效之门。含碳的基本化合物很多，乙烯、甲烷、乙醇、苯……能不能利用二氧化碳来合成呢，目前，还没有找到合成的方法，不知道在什么条件下才可能把二氧化碳利用起来。
