Băng cháy có tên khoa học là natural hydrate (methane hydrate, gas hydrate), được hình thành từ các loại khí thiên nhiên như methane (CH4), ethane, propan và nước trong điều kiện áp suất trên 30 atm và nhiệt độ dưới 0°C. Như vậy, băng cháy là hỗn hợp đông lạnh của nước và khí tự nhiên đậm đặc do vi sinh vật tạo ra ở nhiệt độ thấp, áp suất cao. Băng cháy tồn tại ở độ sâu tối thiểu 300m, ở các vùng đóng băng vĩnh cửu, những tầng địa chất sâu dưới lòng đại dương và cả trong lõi băng sâu ở Nam Cực.
Minh họa về việc khai thác băng cháy ở trên bờ và ngoài khơi.
Băng cháy tồn tại dưới dạng hỗn hợp rắn, bề ngoài giống băng hoặc cồn khô, có thể trong suốt hay mờ đục, dạng tinh thể màu trắng, xám, vàng, nâu, đỏ hoặc xanh da trời. Băng cháy có thể bốc cháy ở trạng thái đông lạnh, cho hiệu suất cao (1m3 băng cháy tương đương với 164m3 khí đốt tự nhiên thông thường), sạch và không gây ô nhiễm môi trường nếu được chiết xuất đúng cách. Một đặc điểm của băng cháy là khí methane trong băng cháy có khả năng bay hơi trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường (như băng phiến). Theo Cơ quan quản lý Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA), trữ lượng băng cháy trên thế giới ước tính khoảng từ 280 nghìn tỷ đến 2.800 nghìn tỷ m3, gấp 2-3 lần trữ lượng carbon dioxide (CO2) được tìm thấy trong tất cả các loại nhiên liệu hóa thạch trên trái đất.
Hiện nay, việc khai thác băng cháy một cách an toàn và hiệu quả là thách thức đối với nhiều quốc gia. Do băng cháy được hình thành ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, thường được phân bố trên diện rộng lại thiếu ổn định, nên chỉ cần một thay đổi nhỏ về áp suất hoặc nhiệt độ cũng sẽ làm băng cháy dễ phát nổ và phóng thích ra methane vào khí quyển, gây nên hiệu ứng nhà kính toàn cầu hay thảm họa sóng thần. Theo nghiên cứu, khí methane thoát ra môi trường sẽ làm cho trái đất nóng hơn gấp 20-25 lần so với khí CO2. Không những thế, về nguyên tắc, phương pháp khai thác là không được đào lên mà phải làm tan chảy băng cháy dưới lòng đất bằng cách làm giảm áp suất để thu khí methane. Do đó, việc xây dựng hệ thống đường ống dẫn khí methane khi băng cháy phân hủy cũng là một vấn đề đối với giới khoa học. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất trong quá trình khai thác và sản xuất băng cháy ở quy mô công nghiệp là chi phí quá cao, lợi nhuận chưa tương xứng và dây chuyền công nghệ chưa đảm bảo. Ngay cả các nước có nền khoa học công nghệ tiên tiến cũng phải mất đến hàng chục năm nữa mới tìm được giải pháp công nghệ tối ưu để khai thác an toàn, hiệu quả nguồn năng lượng khổng lồ này.
Bản đồ phân bố các tích tụ băng cháy do Canada công bố dựa trên dữ liệu từ Kvenvolden và Rogers.
Hiện nay, hơn 90 quốc gia trên thế giới có trữ lượng băng cháy; trong đó các nước có trữ lượng lớn nhất là Canada, Nga, Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc. Đây cũng là những nước đi đầu trong việc tìm kiếm công nghệ khai thác băng cháy. Theo đó, Canada đã chiết xuất thành công methane từ băng cháy trên đất liền; Nhật Bản đã đầu tư hàng triệu USD cho dự án khai thác băng cháy ở vùng biển Tây Nam Tokyo và chiết xuất được methane từ băng cháy ở thềm lục địa. Trong khi đó, Trung Quốc tuyên bố đã tìm thấy băng cháy ở Bắc biển Đông từ năm 2007, với trữ lượng ước tính khoảng 19,4 tỷ m3 và đang tích cực triển khai kế hoạch khai thác nguồn năng lượng này với kỳ vọng sẽ bắt đầu sản xuất thương mại vào năm 2030...
Tàu khoan sâu khai thác băng cháy của Nhật Bản.
Có thể nói, mặc dù băng cháy có trữ lượng khổng lồ và hiệu suất cao, nhưng cũng là nguy cơ tiềm ẩn gây ra các thảm họa môi trường. Do đó, đòi hỏi các quốc gia và tổ chức phải có trách nhiệm trong việc tìm kiếm, thăm dò, khai thác, bảo quản và sử dụng loại nhiên liệu mới này. Việc khai thác nguồn băng cháy thành công sẽ là một bước đột phá quan trọng, dẫn đến cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu trong tương lai.
MẠNH HÙNG
(Tổng hợp từ tài liệu nước ngoài)