中国低碳网讯　2010年，深水地平线平台（Deepwater Horizon）破裂，大量漏油，期间，起初看起来像是有可能速战速决：抑制性穹顶被下沉到管道破裂处，以获取流出的油，把它抽到水面，进行妥善处理。但是，这种尝试很快就失败了，因为穹顶几乎即刻就堵满了凝固的甲烷水合物。

一个块的天然气水合物（甲烷气水包合物）从海底沉积物中开采出来，就在俄勒冈（Oregon）海岸。来源：麻省理工学院

　　甲烷水合物会凝固，因为它会接触深海的冷水，这是一个老大难问题，困扰着深海石油和天然气钻井。有时，这些凝固的水合物在井筒内部形成，会限制甚至阻塞油气流，给油井运营商增加巨大成本。
　　现在，麻省理工学院（MIT）的研究人员，在副教授和机械工程师克里帕·瓦拉纳西（Kripa Varanasi）的带领下，找到了一个解决方案，2012年3月23日发表在杂志《亚博体育》（Physical Chemistry Chemical Physics）上，题为《亚博体育》（Hydrate-phobic surfaces: fundamental studies in clathrate hydrate adhesion reduction）。论文的第一作者是J.大卫·史密斯（J. David Smith），他是机械工程专业的研究生。
　　深海正在成为“关键资源”，可开发新的石油和天然气井，瓦拉纳西说，因为世界能源需求在继续迅速上涨。但是，有一个关键问题，要使这些深井可以开采，就要“保证流通”：要设法避免堆积甲烷水合物。目前，做到这一点，主要是使用昂贵的加热系统或化学添加剂。
　　“目前，在石油和天然气行业，每年至少要花费2亿美元，只是为了购买化学品，”以防止这样的堆积，瓦拉纳西说；业内人士透露，从总数字看，预防和生产损失中，因为水合物产生的可能达数十亿美元。他的研究小组有了新方法，使用被动涂层，涂在管道内侧，这种设计可以防止水合物附着。
　　这些水合物形成笼状结晶结构，称为包合物（clathrate），其中，甲烷分子被困在水分子晶格中。虽然他们看起来像普通的冰，但是，甲烷水合物的形成需要非常高的压力：只是在深海或海底，史密斯说。据估计，世界海底包合物中的甲烷（天然气的主要成分）总量，大大超过了储藏的所有其他化石燃料总量。
　　管道内要输送深处的油或天然气，甲烷水合物会附着到内壁，就像血小板堆积在人体的动脉内，在某些情况下，会完全堵塞血液流动。堵塞的发生没有前兆，在严重的情况下，需要把阻塞的部分管道去除并更换，这会导致长期停产。目前的预防工作，包括昂贵的管道加热或保温，也需要添加剂，如把甲醇（Methanol）倒入流动的石油或天然气。“甲醇是一种很好的抑制剂，”瓦拉纳西说，而且，如果泄露，也“很环保”。
　　瓦拉纳西的研究小组开始研究这个问题在先，后来墨西哥湾（Gulf of Mexico）深水地平线发生漏油。这个小组长期以来集中研究一些方法，防止普通积冰，比如在飞机机翼上，也研究创造超疏水表面，防止水滴附着到表面上。因此，瓦拉纳西决定进行研究，有可能创造他所说的“疏水合物”表面，防止水合物紧紧附着到管壁。甲烷水合物本身是危险的，所以，研究人员研究时，主要采用了模型水合物系统，它具有相似的性质。

水合物附着强度在裸钢、玻璃上和增加抑制剂涂层后的情况。来源：麻省理工学院

　　这项研究产生了几个显著的效果：首先，使用简单的涂层，瓦拉纳西和他的同事们可减轻水合物黏附管道，使未处理表面的附着量减少到四分之一。其次，他们设计的测试系统提供了简单廉价的方式，可寻找更有效的抑制剂。最后，研究人员还发现了相关性很强的表面“疏水合物”属性和润湿性，湿润性可以测量液体如何在表面上扩散。
　　这些基本发现也适用于其他固体附着物，瓦拉纳西表示，例如，焊料附着在电路板上，方解石沉积在管道内，因此，相同的测试方法也可涂屏，适用于各种各样的商业和工业加工。
　　理查德·卡米利（Richard Camilli）是伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）应用海洋物理学和工程副研究员，他没有参与这项研究，他说，“能源行业一直在奋力保障安全性和流通性，这些问题涉及到水合物的形成和堵塞，已经有近一个世纪。”。他补充说，这个问题变得更为严重，因为钻探正在进展到更深的水域，他又说，瓦拉纳西研究小组的工作“向前迈出了一大步，会找到更环保的方法，防止管道中水合物阻塞。”
　　这一研究小组成员包括麻省理工学院（MIT）博士后亚当·缪勒（Adam Meuler）和本科生哈里森·布拉娄维尔（Harrison Bralower），机械工程教授加雷思·麦金利（Gareth McKinley）；圣·洛朗（St. Laurent）的化学工程教授罗伯特?科恩（Cohen）和湿婆·素布拉曼尼亚（Siva Subramanian）和拉玛·卡特桑（Rama Venkatesan），这两位研究人员来自雪佛龙能源技术公司（Chevron Energy Technology Company）。这项研究的资金来自麻省理工学院能源计划-雪佛龙方案和瓦拉纳西的道尔提主持的海洋利用项目（Doherty Chair in Ocean Utilization）。