Các nhà khoa học năng lượng tính toán năng lượng hóa thạch trên Trái đất chỉ có thể khai thác khoảng 60 năm nữa là cạn kiệt. Trong nỗ lực phát triển, con người đang đi tìm những nguồn năng lượng mới để thay thế. May mắn thay Trái đất này còn một nguồn năng lượng khác đó là băng cháy, có thể cung cấp cho con người nguồn năng lượng khổng lồ đủ cho con người sử dụng trong vòng 2.000 năm nữa.

Hơn 90 nước có băng cháy

Băng cháy (còn gọi là đá cháy), có tên khoa học là natural hydrate hoặc gas hydrate, hình thành từ các loại khí thiên nhiên như methane, ethane, propan và nước trong điều kiện áp suất cao (trên 30 atm) và nhiệt độ thấp (dưới 0°C). Băng cháy thường tồn tại ổn định trong điều kiện thềm biển sâu ít nhất từ 300 m trở lên, các đảo ngầm đại dương và ở các vùng băng vĩnh cửu, dưới dạng thể rắn giống như những trái banh tuyết nhỏ.

Băng cháy là nguồn năng lượng khổng lồ, cứ 1 m3 băng cháy giải phóng khoảng 164 m3 methane (cao gấp 2 - 5 lần khí thiên nhiên, lại sạch, không gây ô nhiễm môi trường vì là hydrate đông lạnh, ít tạp chất). Băng cháy có nhiều màu khác nhau như trắng, vàng, nâu, đỏ, xám hay xanh da trời. Có hơn 90 quốc gia trên thế giới có trữ lượng băng cháy. Các nước có trữ lượng băng cháy lớn nhất là Canada, Nga, Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc.Băng cháy cũng có mặt trái của nó. Được hình thành ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, nên chỉ cần thay đổi áp suất hoặc nhiệt độ tăng lên khoảng 1°C-20°C sẽ làm băng cháy phóng thích methane gây nên thảm họa nhà kính toàn cầu, gây sóng thần do các thềm lục địa đổ ập xuống. Đặc biệt, trong tình trạng biến đổi khí hậu dang diễn ra nhanh chóng, dễ làm băng cháy phóng thích năng lượng. Chính vì vậy băng cháy rất khó khai thác.

Cũng có giả thuyết cho rằng băng cháy có thể là nguyên nhân gây nên những vụ mất tích máy bay, tàu thuyền bí hiểm bởi năng lượng của chính băng cháy được giải phóng bất ngờ.

Chạy đua khai thác

Hiện nay, chưa có quốc gia nào khai thác băng cháy ở quy mô công nghiệp. Nga khai thác mỏ băng cháy ở Siberi từ năm 1965 với công nghệ truyền thống như với khí thiên nhiên nên hiệu quả thấp.

Băng cháy - Nguồn năng lượng đủ dùng cho nghìn năm, nước nào cũng thèm muốn

Ẩn sâu dưới lòng đại dương có một nguồn năng lượng dồi dào và chưa được khai phá. Đó là băng cháy. Dù rất khó khai thác nhưng băng cháy được dự báo sẽ là tương lai của năng lượng thế giới với trữ lượng khổng lồ, đủ dùng cho hàng nghìn năm nữa.

Băng cháy là những lớp băng có chứa khí mê-tan bị vùi sâu dưới lòng đại dương. Ở một số vị trí, trầm tích bao phủ các lớp băng và mê tan này bị ăn mòn, để lại khối trăng trắng trông như những mỏm băng trồi lên từ lòng đại dương.

Băng cháy là nguồn năng lượng khổng lồ của thế giới. Ảnh: USGS

Khi chặt một miếng ra, nó trông không khác gì băng bình thường, chỉ hơi khác ở chỗ là có cảm giác xèo xèo khi đặt trong lòng bàn tay. Hãy bật một que diêm và đặt lên mảnh băng này, nó không chỉ tan chảy mà còn bốc cháy. Khi hạ áp suất hoặc tăng nhiệt độ, băng cháy phân rã thành nước và rất nhiều khí mê-tan.

Trữ lượng băng cháy trên thế giới rất nhiều. Năng lượng trong băng cháy nhiều hơn tổng năng lượng của dầu, than và khí đốt toàn thế giới cộng lại. Mỗi mét khối băng cháy giải phóng 160 mét khối khí đốt. Nhờ đó, băng cháy là loại nhiên liệu cung cấp rất nhiều năng lượng.

Mỹ đã khởi động một chương trình phát triển và nghiên cứu quốc gia từ năm 1982 và tới năm 1995, nước này đã đánh giá xong trữ lượng băng cháy. Từ đó, Mỹ đã thực hiện các dự án thí điểm ở khu vực Blake Ridge ngoài khơi Nam Carolina, trên lãnh nguyên North Slope ở Alaska hay ngoài khơi Vịnh Mexico với 5 dự án vẫn đang hoạt động.

Mỹ cũng phối hợp chặt chẽ với Canada và Nhật Bản và đã có một số thử nghiệm sản xuất băng cháy thành công từ năm 1998, gần đây nhất là ở Alaska năm 2012 và nổi bật là ở bồn trũng Nam Hải ngoài khơi miền trung Nhật Bản hồi tháng 3/2017. Đây là lần đầu tiên thế giới thành công trong tách khí đốt tự nhiên ngoài khơi từ băng cháy.

Trong số những nước đang tích cực nghiên cứu băng cháy, Nhật Bản là nước có động lực lớn nhất. Nhật Bản nghèo tài nguyên thiên nhiên và là nhà nhập khẩu khí đốt lớn nhất thế giới. Ông Laszlo Varro thuộc Cơ quan Năng lượng Thế giới nhận xét: “Băng cháy hoàn hảo với Nhật Bản và có thể là nhân tố thay đổi cuộc chơi”.

Khó khăn trong khai thác

Băng cháy không khó tìm. Các tàu nghiên cứu có thể phát hiện thấy dấu vết đặc trưng của băng cháy dưới lòng đại dương. Vấn đề khó ở đây là lấy được băng cháy và đưa nó lên mặt nước. Ông Carolyn Ruppel, Giám đốc Dự án Băng cháy thuộc Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ, nói: “Có một điều rõ ràng là chúng ta sẽ không bao giờ xuống biển và đào những lớp giống như băng này”.

Lửa bốc lên từ khí thoát ra từ băng cháy được khai thác tại lỗ khoan ở bồn trũng Nam Hải ngoài khơi Nhật Bản. Ảnh: FT

Tất cả liên quan tới đặc tính vật lý. Băng cháy quá nhạy cảm với áp suất và nhiệt độ nên ta không thể chỉ đào và đưa lên mặt đất. Băng cháy thường hình thành ở độ sâu vài trăm mét bên dưới đáy biển.

Tại đây, áp suất cao hơn rất nhiều so với bề mặt và nhiệt độ gần mức 0 độ C. Khi đưa băng cháy ra khỏi điều kiện này, chúng bắt đầu tan rã trước khi ta có thể sử dụng khí mê-tan. Tuy nhiên, cũng có một số cách để khai thác mà một cách theo ông Ruppel đó là để băng cháy giải phóng khí mê tan ngay trong lòng biển, sau đó ta hút các khí thoát ra này.

Một chương trình nghiên cứu với nguồn tài trợ của Chính phủ Nhật Bản đang tìm cách thực hiện phương pháp trên. Sau một vài năm nghiên cứu sơ bộ để tìm hiểu các địa điểm có thể có băng cháy, chương trình đã thực hiện nhiệm vụ đầu tiên năm 2013.

Nhóm nghiên cứu đã tìm cách sản xuất được khí đốt từ trữ lượng băng cháy bằng cách khoan một lỗ xuống lòng biển ở bồn trũng Nam Hải. Thông qua hạ áp suất trên băng cháy, nhóm nghiên cứu có thể giải phóng và thu khí đốt. Cuộc thử nghiệm diễn ra trong sáu ngày, sau đó cát đã lấp đầy và chặn miệng lỗ khoan.

Cuộc thử nghiệm thứ hai trong năm 2017 cũng được thực hiện ở bồn trũng Nam Hải. Lần này, các nghà nghiên cứu đã sử dụng hai giếng thử nghiệm. Giếng thứ nhất gặp vấn đề tương tự như lần đầu và bị cát vùi lấp sau vài ngày.

Tuy nhiên, giếng thứ hai hoạt động tốt trong 24 ngày mà không gặp vấn đề kỹ thuật nào. Mặc dù các cuộc thử nghiệm được thực hiện trong thời gian ngắn nhưng cho thấy hy vọng lớn.

Theo BBC, có một số rắc rối khi khai thác băng cháy. Thứ nhất, nhiều khí mê-tan sẽ đột ngột thoát ra khỏi băng cháy vào đại dương, có thể thêm một lượng lớn khí gây hiệu ứng nhà kính vào bầu khí quyển. Thứ hai, băng cháy giải phóng nhiều nước và nhiều mê-tan do nó không ổn định, sẽ đưa nhiều nước vào lớp trầm tích dưới lòng đại dương.

Quá nhiều nước có thể gây biến đổi địa chất. Một số nhà môi trường học còn sợ nó có thể gây sóng thần.

Trong lúc các nước đánh giá thêm về vấn đề an toàn trong khai thác, nguồn năng lượng khổng lồ khiến nhiều nước thèm muốn này vẫn “ngủ yên”, ít nhất trong giai đoạn 2030 - 2050.