來(lái)自地幔層的能源潛力
地球的地幔層中蘊(yùn)藏著豐富的能力，可以說(shuō)是取之不竭。據(jù)美國(guó)科學(xué)家估計(jì)，在美國(guó)本土以下的地幔層中所儲(chǔ)存的能量可以滿足美國(guó)至少10%的能源需求。但人們對(duì)于地幔層能源利用安全性問(wèn)題以及對(duì)開(kāi)發(fā)成本的關(guān)切使地?zé)崮馨l(fā)展遇到了不少阻力。如今，美國(guó)研究人員向外界宣布了他們開(kāi)采地?zé)崮艿挠?jì)劃：他們準(zhǔn)備利用納米技術(shù)提高地?zé)犭姀S的效率，開(kāi)采溫度較低的地?zé)崮軆?chǔ)備。
美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬將地?zé)崮荛_(kāi)采納入到了美國(guó)可再生能源計(jì)劃發(fā)展之中，稱其是讓美國(guó)“戒掉”化石燃料這個(gè)壞習(xí)慣以及減少溫室氣體排放的重要力量。七月中旬，美國(guó)土地管理局在美國(guó)西南部向外界拍賣(mài)了將近1000平方公里的公共土地地?zé)衢_(kāi)采權(quán)。他們希望這一地區(qū)到2015年之前能增加111個(gè)新的地?zé)犭姀S。
傳統(tǒng)地?zé)岚l(fā)電廠存在隱患
截止目前，美國(guó)傳統(tǒng)的地?zé)犭姀S僅能滿足全國(guó)0.5%的能源需求。傳統(tǒng)地?zé)犭姀S的地?zé)崮艽蠖紒?lái)自地表以下數(shù)千英里的巖槳，經(jīng)其加熱的溫泉水溫可高達(dá)105至370℃。當(dāng)來(lái)自外地幔的巖漿上升至離地表50公里時(shí)，侵入地殼，加熱溫泉以及巖石。在大部分地?zé)犭姀S內(nèi)，當(dāng)水被從地?zé)峋谐槌鲋?，由于壓力較大，會(huì)氣化成水蒸氣，從而推動(dòng)電廠的發(fā)電渦輪機(jī)發(fā)電。
不過(guò)科學(xué)家表示，采用這種方法發(fā)電有引發(fā)地震的可能，特別是當(dāng)人類為了獲得足夠的熱能及水蒸氣破壞斷層周圍的熱基巖并注入冷水時(shí)，這種可能性更大。人們將這種傳統(tǒng)攝取地?zé)岬姆椒ǚQ為“刺激法”。2006年，瑞士政府曾因該方法引發(fā)了該國(guó)北部城市巴塞爾的一系列強(qiáng)烈震動(dòng)而不得不叫停了一個(gè)地?zé)犭姀S。而美國(guó)加利福尼亞的一家名為AltaRock Energy的能源公司也因《紐約時(shí)報(bào)》上一篇對(duì)其地?zé)衢_(kāi)采安全性質(zhì)疑的文章而暫時(shí)擱置了公司在美國(guó)聞名世界的大間歇噴泉地區(qū)的工程。
納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)低溫地?zé)豳Y源利用
低溫溫泉不會(huì)有傳統(tǒng)地?zé)崮茈姀S在利用高溫溫泉時(shí)所遇到的一系列問(wèn)題，因?yàn)槭紫?，低溫溫泉水溫較低，通常低于100℃，而且它離地表更近，離地心更遠(yuǎn)。其次，由于離地表較近，低溫溫泉鉆井不會(huì)破壞地球的斷層，而斷層是典型的大地震頻發(fā)的區(qū)域。再次，低溫溫泉不是直接利用熱水發(fā)電。在利用低溫溫泉發(fā)電廠內(nèi)，熱水與熱交換器相連，加熱一些特殊的液體，如烷烴（烷烴是甲烷之類的飽和烴）或者全氟化碳。這些液體沸點(diǎn)較低，因此比較容易氣化來(lái)產(chǎn)生推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電所需的動(dòng)力。不幸的是，盡管這些氣體沸點(diǎn)較低，但同時(shí)他們釋放的能量也相對(duì)水蒸氣要少，因此整個(gè)過(guò)程的效率會(huì)更低。因此，美國(guó)環(huán)境工程師彼特·麥克格雷爾與他的同事正在美國(guó)能源部下屬的西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室尋找解決這一問(wèn)題的辦法。
8個(gè)月之前，他們的團(tuán)隊(duì)在做有關(guān)碳捕捉與封存的實(shí)驗(yàn)時(shí)取得了重大發(fā)現(xiàn)，讓他們十分驚喜。當(dāng)時(shí)，他們正在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)類似“籠子”的納米材料，該材料能捕捉二氧化碳。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，科學(xué)家同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種材料能將烷烴的儲(chǔ)熱能力提高20%。
麥克格雷爾說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)讓他們想到了將該材料應(yīng)用于地?zé)犭姀S，因?yàn)閺睦碚撋险f(shuō)，該材料能將低溫地?zé)犭姀S的產(chǎn)電效率提高30%至40%。麥克格雷爾及其同事將該材料命名為“金屬有機(jī)熱載體”。未來(lái)3年之類，實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃用不同的混合物測(cè)試產(chǎn)電的效率。美國(guó)能源部為這一計(jì)劃提供資金。
外界一致看好 發(fā)展仍有阻力
這一新的發(fā)現(xiàn)讓許多人倍受鼓舞。位于鹽湖城的美國(guó)猶他大學(xué)能源與地球科學(xué)研究所的地?zé)犴?xiàng)目負(fù)責(zé)人彼特·羅斯說(shuō)：“這是我第一次聽(tīng)說(shuō)這樣的工程，但它聽(tīng)起來(lái)讓人興奮，因?yàn)樗苍S會(huì)讓人類利用低溫地?zé)豳Y源成為可能。”
美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)的化學(xué)家雷諾德說(shuō)，這一工程十分明智，因?yàn)楣こ绦枰幕衔锖苋菀缀铣?，同時(shí)也不會(huì)造成環(huán)境上的困擾，因此十分具有誘惑力。
不過(guò)實(shí)驗(yàn)室的研究人員卻對(duì)工程的未來(lái)十分謹(jǐn)慎。他們表示，工程才剛處于起步階段，前面還有許多不確定的因素，如是否可以利用傳統(tǒng)能源傳輸線路輸送電廠電力，以及低溫地?zé)豳Y源附近的公有土地開(kāi)采等問(wèn)題。
