tìm hiểu nhiên liệu hóa thạch – đá phiến

Ngày nay, nhiên liệu hóa thạch có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất cũng như trong cuộc sống hằng ngày, vì thế muốn cho cuộc sống phát triển bền vững thì cần sử dụng nguồ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA SƯ PHẠM

BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ

TÌM HIỂU NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH – ĐÁ PHIẾN

Luận văn tốt nghiệpNgành Sư phạm Vật Lý Công Nghệ

Lê Văn Nhạn Trần Hữu Đức

Mã số sv: 1110269 Lớp : TL1192A1 Khóa: 37

Cần Thơ, năm 2015

Riêng Thạc sỹ – Giảng viên chính Lê Văn Nhạn, đã tận tình hướng dẫn, chỉnh sửa cũng như góp ý kiến, giúp tôi đi đúng hướng và thực hiện xong đề tài của mình một cách nhanh chóng

Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn những tác giả của các tài liệu đã cung cấp những thông tin chính xác giúp tôi hoàn thành tốt luận văn

Cuối lời, xin chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe, thành công trong cuộc sống

Đề tài được chuẩn bị và thực hiện một cách chu đáo, nghiêm túc nhưng vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để có thể tìm cách khắc phục kịp thời

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Cần thơ, Ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Trần Hữu Đức

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện Các số liệu, kết quả phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Mọi tham khảo, trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn trong danh mục tài liệu tham khảo của luận văn

Cần Thơ, ngày tháng năm 2015

Tác giả

Trần Hữu Đức

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮC iv

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU 1

3 GIỚI HẠN 2

4 PHƯƠNG PHÁP 2

5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

6 CÁC BƯỚC CHỌN ĐỀ TÀI 2

PHẦN A SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH 3

1 NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH LÀ GÌ ? 3

2TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NGUYÊN LIỆU HOÁ THẠCH 3

2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu 3

3 ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 5

4 GIẢI PHÁP 6

PHẦN B NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH 10

CHƯƠNG I NHIÊN LIỆU DẦU MỎ (THÔ) 10

1 NGUỒN GỐC 10

1.1 Bản chất của dầu mỏ (thô) 10

1.2 Thành phần của dầu mỏ (thô) 10

2 SỰ QUAN TRỌNG CỦA DẦU MỎ 12

2.1 Đối với nền kinh tế 12

2.2 Đối với nền chính trị 13

3 KHAI THÁC VÀ PHÂN LOẠI 13

3.1 Tình trạng khan hiếm 13

3.2 Nhiên liệu xăng: 15

4 CÁC MỨC CẤP VÀ TRỮ LƯỢNG 15

5 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 18

6 HẠN CHẾ VÀ NGUYÊN LIỆU THAY THẾ 21

CHƯƠNG II NHIÊN LIỆU THAN ĐÁ 23

1 NGUỒN GỐC 23

1.1 Than đá là gì ? 23

1.2 Các bước hình thành than đá 23

2 NHIÊN LIỆU TỔNG HỢP VÀ THÀNH PHẦN THAN ĐÁ 24

2.1 Nhiên liệu tổng hợp than đá 24

2.2 Thành phần than đá 24

3 SỰ QUAN TRỌNG THAN ĐÁ 26

4 KHAI THÁC VÀ PHÂN LOẠI THAN ĐÁ 27

4.1 Phân bố 27

4.2 Phân loại 29

5 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG VỀ THAN ĐÁ 30

5.1 Ảnh hưởng của việc khai thác than đá 30

5.2 Ảnh hưởng của việc đốt than 30

6 HẠN CHẾ, BIỆN PHÁP VÀ NHIÊN LIỆU XANH 31

CHƯƠNG III KHÍ THIÊN NHIÊN 35

1 NGUỒN GỐC 35

1.1 Nhiên liệu khí thiên nhiên 35

1.2 Sự hình thành khí 35

2 SỬ DỤNG NGUỒN NHIÊN LIỆU 36

2.1 Khí thiên nhiên hóa lỏng 36

3 TẦM QUAN TRỌNG CỦA KHÍ THIÊN NHIÊN 37

4 PHÂN LỌAI VÀ KHAI THÁC 38

5 XỬ LÝ KHÍ ĐỐT 40

6 VẬN CHUYỂN VÀ TÀNG TRỮ KHÍ ĐỐT 42

7 CÁC DỰ ÁN KHAI THÁC KHÍ Ở VIỆT NAM 43

7.1 Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn 43

7.2 Dự án Khí - Điện - Đạm Cà Mau 43

7.3 Dự án đường ống dẫn khí Lô B - Ô Môn 44

CHƯƠNG IV NHIÊN LIỆU ĐÁ PHIẾN 45

1 NGUỒN GỐC 45

1.1 Nhiên liệu đá phiến 45

1.2 Sự hình thành 45

2 SỬ DỤNG NGUỒN NHIÊN LIỆU 46

3 TRỮ LƯỢNG VÀ KHAI THÁC 47

3.1 Trữ lượng 47

3.2 Khai thác 48

5 VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 51

6 ỨNG DỤNG VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐÁ PHIẾN 52

7 BÍ MẬT VÀ HIỂM HỌA TỪ ĐÁ PHIẾN 53

C KẾT LUẬN 55

DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮC

EPA: Các tổ chức bảo vệ môi trường

OPEC (Organization of Petroleum Exporting Countries): Tổ chức các nước xuất

khẩu dầu mỏ (OPEC) được thành lập tại Baghdad, Iraq tháng 9 năm 1960 bởi 5 quốc gia

là Iran, Iraq, Kuwait, Saudi Arabia và Venezuela, sau đó được sự tham gia của Qatar (1961), Indonesia (1962) không còn thành viên năm 2009, Libya (1962), UAE (1967), Algeria (1969), Nigeria (1971), Ecuador (1973), Gabon (1975) không còn là thành viên năm 1995 và Angola (2007) Mục tiêu của OPEC là phối hợp và thống nhất chính sách dầu mỏ giữa các quốc gia thành viên Hiện nay, OPEC có tổng cộng 12 quốc gia thành viên, có trụ sở tại Vienna, Áo

West Texas Intermediate (WTI): Dòng dầu thô được sản xuất ở Texas và Nam

Oklahoma đóng vai trò là tham chiếu để định giá một số dòng dầu thô khác và được giao dịch tại thị trường giao ngay tại Cushing, Oklahoma

OECD là tên viết tắt của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for

Economic Cooperation and Development), thành lập năm 1961 trên cơ sở Tổ chức Hợp tác Kinh tế Châu Âu (OEEC) với 20 thành viên sáng lập gồm các nước có nền kinh tế phát triển trên thế giới như Mỹ, Canada và các nước Tây Âu Hiện nay, số thành viên của OECD là 30 quốc gia, gồm Mỹ, Canada, Áo, Bỉ, Đan Mạch, Pháp, Đức, Hy Lạp, Iceland, Ireland, Ý, Luxembourg, Hà Lan, Na Uy, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy

Sỹ, Thổ Nhĩ Kỳ, Anh, Nhật Bản, Phần Lan, Úc, New Zealand, Hàn Quốc, Mexico, Cộng hòa Séc, Hungary, Ba Lan, Cộng hòa Slovakia

Mục tiêu ban đầu của OECD là xây dựng các nền kinh tế mạnh ở các nước thành viên, thúc đẩy và nâng cao hiệu quả kinh tế thị trường, mở rộng thương mại tự do và góp phần phát triển kinh tế ở các nước công nghiệp Những năm gần đây, OECD đã mở rộng phạm vi hoạt động, chia sẻ kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm phát triển cho các nước đang phát triển và các nền kinh tế đang chuyển đổi sang kinh tế thị trường

LNG (Liquefied Natural Gas): Là khí thiên nhiên được hóa lỏng

CNG (Compressed Natural Gas): Là khí thiên nhiên nén

BBOE tỉ thùng dầu quy đổi

VINACOMIN Tập đoàn công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam

LỜI MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Thực tế đã chứng minh, năng lượng hóa thạch đóng vai trò quan trọng trong tăng

trưởng kinh tế và vấn đề môi trường Đây là đầu vào quan trọng nhất của các ngành sản

xuất và cũng là một trong những nguồn nhiên liệu thiết yếu của các hộ gia đình Ngày

nay, nhiên liệu hóa thạch có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất cũng như

trong cuộc sống hằng ngày, vì thế muốn cho cuộc sống phát triển bền vững thì cần sử

dụng nguồn nhiên liệu một cách hợp lý Tuy biết như thế, nhưng đối với nước ta nhiên

liệu hóa thạch cung cấp chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng cung không đủ cầu Do đó việc

phát triển nguồn nhiên liệu hóa thạch được quan tâm hàng đầu trong chương trình phát

triển năng lượng quốc qia

Nhưng phát triển nguồn nhiên liệu hóa thạch kéo theo vấn đề về môi trường Cho

nên vấn đề hàng đầu được đặt ra là phát triển xây dựng phải đảm bảo vấn đề về bảo vệ

môi trường Trên thực tiễn đó cần phải tìm ra nguồn năng lượng khác để thay thế nguồn

nhiên liệu đang được sử dụng con người sử dụng nguồn nhiên liệu chưa hợp lý, chưa biết

nguồn nhiên liệu từ đâu ra nên nguồn nhiên liệu bị lạm dụng một cách không hợp lý, nên

nguồn nhiên liệu cần được sử dụng và khai thác đúng mức các nguồn nhiên liệu (than đá

,khí đốt , dầu mỏ ) Các nguồn nhiên liệu này là nguồn nhiên liệu khó phục hồi và thay

thế sớm nhất Quy mô khai thác ngày càng mở rộng

Việc sử dụng nhiên liệu tăng theo sự phát triển của ngành công nghiệp, tuy nhiên

việc sử dụng nhiên liệu quá mức, không khoa học, trái vời các nguyên tắc về môi trường

làm kéo theo nhiều hậu quả nghiêm trọng như: cạn kiệt nguồn nhiên liệu (than đá, dầu

mỏ, khí đốt…), làm tăng hiệu ứng nhà kính (CO2) làm trái đất nóng lên….gây đe dọa sự

sống trên Trái Đất Qua đó phải biết tìm hiểu và sử dụng nguồn nhiên liêu hóa thạch một

cách hợp lý và an toàn không gây ô nhiễm môi trường Nhiên liệu hóa là một nguồn tài

nguyên quý giá cần phải bảo vệ và sử dụng một cách hợp lý và có các biện pháp bảo vệ

và khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên

Trên đây là lí do tôi chọn đề tài “ Tìm hiểu về nguồn nhiên liệu hóa thạch” để nghiên

cứu

2 MỤC TIÊU

Đưa ra được khái niệm , nguồn gốc, lợi ích, tình hình sử dụng, giải pháp và về

vấn đề ô nhiểm môi trường, số liệu thống kê, hình ảnh minh họa về nguồn nhiên liệu hóa

thạch đưa các nguồn nhiên liệu tái tạo sử dụng đúng quy cách… và đưa ra những biện

pháp cải tạo hợp lý, giáo dục môi trường giúp con người hiểu thêm về nguồn nhiên liệu

được tái tạo và hình thành như thế nào để có cách sử dụng nguồn nhiên liệu và bảo vệ môi trường và mối quan hệ qua lại giữa con người và môi trường

Đề tài này nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc và hệ thống của nguồn nhiên liệu

3 GIỚI HẠN

Tìm hiểu về các nguồn nhiên liệu trong tự nhiên, sự cạn kiệt và nguồn nhiên liệu thay thế vềb :Dầu mỏ, khí đốt, than đá và nhiên liệu đá phiến…

Nội dung luận văn được chia ra làm 2 phần:

Phần A: Sơ lược tình hình sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch

Phần B: Tài nguyên nhiên liệu hóa thạch

Khảo sát và nghiên cứu lí thuyết về nguồn nhiên liệu

4 PHƯƠNG PHÁP

Đưa ra những cách khắc phục và nêu những hậu quả ảnh hướng đến nguồn tài nguyên hóa thạch

Nghiên cứu lí thuyết:sưu tầm tài liệu ,đọc tài liệu, phân tích tổng hợp lí thuyết từ

đó viết nên cơ sở lý thuyết của đề tài

Ngoài ra còn sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: so sánh, đối chiếu, phân tích, tổng hợp Sử dụng các tài liệu tham khảo, sách giáo khoa, internet có liên quan đến nội dung nghiên cứu

5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Tiềm hiểu thế nào là nguồn nhiên liệu hóa thạch, sự quan trọng và ảnh hưởng đến nguồn nhiên liệu

Tiềm hiểu về tình hình sử dụng phân loại, trữ lượng, nguồn gốc và ảnh hưởng của các nguồn nhiên liệu như: dầu mỏ, than đá ,khí thiên nhiên Và đi sâu vào nhiên liệu đá phiến (một nhiên liệu mới ) đang được quan tâm trên thế giới, nó là nguồn nhiên liệu mới

có thể thay thế các nhiên liệu hóa thạch

6 CÁC BƯỚC CHỌN ĐỀ TÀI.

Bước 1: Nhận đề tài

Bước 2: Thu thập tài liệu có liên quan

Bước 3: Nghiên cứu tài liệu, viết đề cương chi tiết

Bước 4: Tổng hợp lí thuyết thành luận văn và trao đổi với giáo viên hướng dẫn Bước 5: Chỉnh sữa hoàn thành luận văn và viết báo cáo

PHẦN A SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN

LIỆU HÓA THẠCH

1 NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH LÀ GÌ ?

Nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của xác các sinh vật bao gồm: thực vật phù du và động vật phù du lắng đọng xuống đáy biển (hồ) với số lượng lớn trong điều kiện thiếu ôxy, chết và chôn vùi cách đây hơn hàng triệu năm Các nhiên liệu hóa thạch này chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon cao thay đổi trong dải từ chất dễ bay hơi với tỷ số cacbon:hydro thấp như methane, dầu hỏa dạng lỏng, đến các chất không bay hơi chứa toàn là cacbon như than đá Methane có thể được tìm thấy trong các mỏ hydrocacbon ở dạng riêng lẻ hay đi cùng với dầu hỏa hoặc ở dạng methane clathrates Về tổng quát chúng được hình thành từ các phần còn lại của thực vật và động vật bị hóa thạch khi chịu áp suất và nhiệt độ bên trong vỏ Trái Đất hàng triệu năm

Theo thời gian ngày càng nhiều trầm tích bùn và các mảnh vụn đá chồng lên vật chất hữu cơ Chúng tạo ra một áp suất rất lớn tác dụng lên vật chất hữu cơ và nén chặt vật chất hữu cơ lại, sự nén ép này kết hợp với nhiệt độ cao tại độ sâu phát hiện dưới lòng đất

đã phá huỷ các cấu trúc cacbon trong vật chất hữu cơ Trải qua thời gian địa chất các hợp chất hữu cơ này trộn với bùn và bị chôn vùi bên dưới các lớp trầm tích nặng.[1]

Nhiên liệu hóa thạch: dầu mỏ ,than đá , khí đốt… nhiên liệu đá phiến

2TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NGUYÊN LIỆU HOÁ THẠCH

2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu

Nhu cầu về năng lượng của Thế giới tiếp tục tăng lên đều đặn trong hơn hai thập

kỷ qua Nguồn nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm 90% tổng nhu cầu về năng lượng, các nhiên liệu hóa thạch là tài nguyên không tái tạo bởi vì Trái Đất mất hàng triệu năm để tạo

ra chúng và lượng tiêu thụ đang diễn ra nhanh hơn tốc độ được tạo thành Sản lượng và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch làm tăng các mối quan tâm về môi trường Thế giới đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là một trong những cách giúp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng

Trong những năm gần đây những biến đổi về nền kinh tế trên Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có những chuyển biến mạnh mẻ, tốc độ tăng trưởng rất nhanh Qúa trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã kéo theo nhu cầu sử dụng năng lượng tăng cao đặt biệt là sử dụng nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí đốt…đá phiến )

Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 21,3 tỉ tấn cacbon dioxit hàng năm, nhưng người ta ước tính rằng các quá trình tự nhiên có thể hấp thu phân nửa lượng khí thải trên, vì vậy hàm lượng cacbon dioxit sẽ tăng 10,65 tỉ tấn mỗi năm trong khí

quyển (một tấn cacbon tương đương 44/12 hay 3,7 tấn cacbon dioxit) Cacbon dioxit là một trong những khí nhà kính làm tăng lực phóng xạ và góp phần vào sự nóng lên toàn cầu làm cho nhiệt độ trung bình bề mặt của Trái Đất tăng

2.2 Sự quan trọng

Nhiên liệu hóa thạch có vai trò rất quan trọng bởi vì chúng có thể được dùng làm chất đốt (bị ôxi hóa thành dioxit cacbon và nước) để tạo ra năng lượng Việc sử dụng than làm nhiên liệu đã diễn ra rất lâu trong lịch sử, than được sử dụng để nấu chảy quặng kim loại, các hydrocacbon bán rắn rò rỉ lên mặt đất cũng được dùng làm chất đốt trong thời cổ đại nhưng các vật liệu này hầu hết được sử dụng làm chất chống thấm và ướp xác Khai thác dầu mỏ thương mạiphần lớn là sự thay thế cho dầu có nguồn gốc động vật (như dầu cá) để làm chất đốt cho các loại đèn dầu bắt đầu thừ thế kỷ 19

Khí thiên nhiên đã có thời kỳ bị đốt bỏ trên các giàn khoan dầu và được xem là sản phẩm không cần thiết của quá trình khai thác dầu mỏ, nhưng bây giờ được quan tâm rất nhiều và được xem là tài nguyên rất có giá trị Việc sử dụng nhiêu liệu hóa thạch ở phạm vi rộng thì nhiên liệu đầu tiên là than theo sau là dầu hỏa để vận hành các động cơ hơi nước và đóng góp rất lớn cho cuộc cách mạng công nghiệp Vào cùng thời gian khí được sử dụng là khí thiên nhiên hoặc khí than cũng được sử dụng rộng rãi Việc phát minh ra động cơ đốt trong và lắp đặt nó trong ô tô và xe tải đã làm tăng cao nhu cầu sử dụng xăng và dầu diesel, cả hai loại này đều là sản phẩm chưng cất từ nhiên liệu hóa thạch Các hình thức vận tải khác như đường sắt và hàng không cũng đòi hỏi sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các nguồn tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch khác như nhà máy điện và công nghiệp hóa dầu.[2]

2.3Lưu lượng và mức độ

Mức độ nguồn năng lượng chủ yếu là lượng dự trữ trong lòng đất Lưu lượng là sản lượng khai thác phần quan trọng nhất của nguồn năng lượng chủ yếu là nguồn năng lượng hóa thạch gốc cacbon Dầu mỏ, than và khí chiếm 79,6% sản lượng năng lượng chủ yếu trong năm 2002 (hay 34,9 + 23,5 + 21,2 tấn dầu quy đổi)

Mức độ:

Dầu mỏ: 1.184 đến 1.342 tỉ thùng(ước tính giai đoạn 2007-2009)

Khí: 6.254-6.436 nghìn tỉ m³ (177 - 182 nghìn tỉ m³)hay 1.138-1.171 tỉ thùng dầu quy đổi (BBOE) giai đoạn 2007-2009 (hệ số 0,182)

Than: 997,748 tỉ tấn Mỹ hay 904,957 tỉ tấn hay 997.748 * 0,907186 * 4,879 = 4.416 BBOE (2005)

Lưu lượng: (sản lượng tiêu thụ hàng năm) năm 2007:

Dầu mỏ: 85,896 triệu thùng/ngày

Khí: 1.171 BBOE / 19 BBOE = 60 năm

Than: 4.416 BBOE / 29,85 BBOE = 148 năm

Nhưng trong thực tế lượng tiêu thụ từ ba nguồn cung cấp này đã và đang tăng lên hàng năm thậm chí là tăng rất nhanh và thực tế là đường công sản lượng khai thác theo hình chuông (giống đường phân phối chuẩn) Vào một vài thời điểm sản lượng khai thác các tài nguyên này trong một khu vực quốc gia hoặc trên Thế giới sẽ đạt đến giá trị cực đại và sau đó sẽ giảm cho đến khi xuống đến điểm mà tại đó việc khai thác, sẽ không còn đem lại lợi nhuận hoặc không thể khai thác được nữa Các điểm nêu ở trên nhấn mạnh đến sự cân bằng năng lượng toàn cầu, cũng thông qua đó có thể hiểu được tỉ lệ dự trữ phục vụ cho tiêu thụ hàng năm theo khu vực và quốc gia

Ví dụ, chính sách năng lượng của Vương quốc Anh nêu rằng tỷ lệ của châu Âu là 3,0, là một con số rất thấp so với chuẩn của thế giới Điều này cho thấy rằng đây là khu vực có thể bị tổn thương về năng lượng, các nguồn nhiên liệu thay thế đặc biệt là chủ đề tranh luận bức xúc trên toàn cầu.

3 ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG

Có hơn 90% lượng khí nhà kính thải vào môi trường từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch Đốt nhiên liệu hóa thạch cũng tạo ra các chất ô nhiễm không khí chính vì vậy việc đốt than đã gián tiếp góp phần vào quá trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môi trường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit Các chất khí thải từ những động cơ xe ôtô còn gây ra các khói quang hóa (photochemical smog) hiện tượng thường xảy ra ở những thành phố lớn, mật độ xe lưu thông cao Dầu đốt không sinh ra lượng sulfur oxit đáng kể nhưng lại sinh ra nitơ oxit chủ yếu từ xăng đốt trong các xe ôtô Nitơ oxit góp phần gây mưa axit Đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra các axit như sulfuric, cacbonic và nitric, các chất có nhiều khả năng tạo thành mưa axít và ảnh hưởng đến các vùng tự nhiên và hủy hoại môi trường

Việc khai thác xử lý và phân phối nhiên liệu hóa thạch cũng gây ra các mối quan tâm về môi trường Các phương pháp khai thác than đặc biệt là khai thác lộ thiên đã gây những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.Năm 2000 có khoảng 12.000 tấn thori và 5.000 tấn urani đã bị thải ra từ việc đốt than Người ta ước tính rằng trong suốt năm 1982,

Hoa Kỳ đốt than đã thải ra gấp 155 lần so với chất phóng xạ thải vào khí quyển của sự cố đảo Three Mile và các hoạt động khai thác dầu khí ngoài khơi cũng là hiểm họa đối với sinh vật thủy sinh Các nhà máy lọc dầu cũng có những tác động tiêu cực đến môi trường như ô nhiễm nước và không khí Việc vận chuyển than cần sử dụng các đầu máy xe lửa chạy bằng động cơ diesel, trong khi đó dầu thô thì được vận chuyển bằng các tàu dầu (có nhiều khoang chứa), các hoạt động này đòi hỏi phải đốt nhiên liệu hóa thạch truyền thống

4 GIẢI PHÁP

Về thuật ngữ kinh tế, ô nhiễm từ nhiên liệu hóa thạch được xem là một yếu tố bên ngoài tiêu cực Thuế là cách áp dụng một chiều để thực hiện chi phí xã hội một cách rõ ràng hay nói cách khác là chi phí ô nhiễm Mục đích này làm cho giá nhiên liệu tăng cao

để làm giảm nhu cầu sử dụng tức giảm lượng chất gây ô nhiễm và đồng thời tăng quỹ để phục hồi môi trường Khuyến khích cácngành kinh tế hoặc các chương trình tình nguyện,

có các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời, địa nhiệt, gió có vai trò hết sức quan trọng Trong số này, năng lượng gió đang trên con đường trở thành nền tảng của nền kinh tế năng lượng mới

Ví dụ về các nguyên tắc môi trường được sử dụng ở Hoa Kỳ như "EPA đưa ra các chính sách để giảm phát thải thủy ngân từ hoạt động hàng không Theo các nguyên tắc được phê chuẩn năm 2005, các nhà máy phát điện sử dụng than cần phải cắt giảm lượng phát thải đến 70% vào năm 2018."

Theo nguyên tắc cung - cầu thì khi lượng cung cấp hydrocacbon giảm thì giá sẽ tăng Dù vậy giá càng cao sẽ làm tăng nhu cầu về nguồn cung ứng năng lượng tái tạo thay thế khi đó các nguồn cung ứng không có giá trị, kinh tế trước đây lại trở thành có giá trị để khai thác thương mại Xăng nhân tạo và các nguồn năng lượng tái tạo hiện tại rất tốn kém về công nghệ sản xuất và xử lý so với các nguồn cung cấp dầu mỏ thông thường, nhưng có thể trở thành có giá trị kinh tế trong tương lai gần

Sự chuyển tiếp năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo Quá trình chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo đang diễn ra hết sức mạnh mẽ Khi giá nhiên liệu hóa thạch tăng lên, nguồn cung ngày càng không ổn định lo ngại về ô nhiễm, một nền kinh tế năng lượng mới được tạo ra bởi gió, mặt trời, địa nhiệt đang nổi lên như một sự thay thế tất yếu Điều kiện cần để khai thác được nguồn năng lượng tái tạo khổng lồ này chính là những phát minh có tầm nhìn chiến lược, khi nguồn dự trữ dầu ngày càng cạn kiệt Thế giới đã chuyển sự chú ý sang các nguồn năng lượng dựa trên cây trồng nhằm sản xuất nhiên liệu ô tô như ethanol và diesel sinh học Tuy nhiên xét về áp lực đất trồng năng lượng dựa trên cây trồng không thể cạnh tranh hiệu quả với năng lượng gió Hiện nay các nước trên thế giới đang nỗ lực

đa dạng hóa các nguồn năng lượng tái tạo, hướng đến một nền kinh tế năng lượng sạch từ

gió, mặt trời và trong lòng trái đất Hiện tại trên Thế giới có khoảng 70.000 MW điện năng lượng mặt trời, tương đương với sản lượng của 70 nhà máy điện hạt nhân, các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời, địa nhiệt, gió có vai trò hết sức quan trọng

Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh: Là năng lượng từ những nguồn liên

tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn như năng lượng mặt trời, gió, thủy triều, sinh học, thủy điện

Năng lượng mặt trời: Thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ

điện từ xuất phát từ Mặt trời đến Trái Đất Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu vào khoảng 5 tỷ năm nữa Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng như pin Mặt trời Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể tức là chuyển thành nhiệt năng

sử dụng cho bình đun nước Mặt trời hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt trời hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt trời

Năng lượng địa nhiệt: Là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất,

năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật và từ năng lượng Mặt trời được hấp thu tại bề mặt Trái Đất Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng từ thời La Mã cổ đại nhưng ngày nay nó dùng

để phát điện Có khoàng 10 GW công suất địa nhiệt được lắp đặt trên Thế giới, đến năm

2007 cung cấp 0.3% nhu cầu điện toàn cầu thêm vào đó 28 GW công suất địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ sưởi ấm, các quá trình công nghiệp lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực

Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu được khai triển rộng rãi

Năng lượng thủy triều :Khi Trái Đất tự quay quanh, nó dẫn đến mực nước biển

trên một điểm của bề mặt Trái Đất dâng lên, hạ xuống trong ngày tạo ra hiện tượng thủy triều Sự nâng hạ của nước biển có thể làm chuyển động các máy phát điện trong các nhà máy thủy triều, về lâu dài hiện tượng thủy triều sẽ giảm dần mức độ do tiêu thụ dần động năng tự quay của Trái Đất cho đến lúc Trái Đất luôn hướng một mặt về phía Mặt trăng Theo thời gian dài của hiện tượng thủy triều cũng nhỏ hơn so với tuổi thọ của Mặt trời

Thủy điện: Là nguồn điện có từ năng lượng nước đa số năng lượng thủy điện có

được từ thế năng của nước, được tích tụ tại các đập nước làm quay một số tua bin nước

và máy phát điện Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo và chiếm 20% lượng điện của

Thế giới Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, Áo sản xuất 67%

số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ ) Canada là nước sản xuất điện

từ năng lượng lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm 70% tổng lượng sản xuất của

họ

Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thủy điện và được sử dụng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ vào giờ thấp điểm Thủy điện không phải là sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước, có tiềm năng khai thác thủy điện theo các cách đó vì các lý do khác như môi trường

Năng lượng gió: Là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất

Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng Mặt trời, năng lượng gió được con người khai thác từ các tua bin gió, trong 20 thị trường lớn nhất trên thế giới chỉ riêng Châu Âu đã có 13 nước và Đức, về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại … Năm 2007 Thế giới năng lượng gió mới được khai thác khoảng 20037MW điện, trong đó Mỹ với 5244MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449MW nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112MW

Năng lượng sinh học : Là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc

động thực vật như nhiên liệu chế từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa…), ngũ cốc ( lúa mì, ngô, đậu tương…), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải…)

Trước kia nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng, hầu như đây chỉ là một loại nhiên liệu thay thế phụ tận dụng ở quy mô nhỏ Tuy nhiên sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường ngày càng cao , nhiên liệu sinh học bắt đầu chú ý phát triển ở quy mô lớn

Năng lượng tái tạo và hệ sinh thái: Người ta hy vọng là việc sử dụng năng lượng tái tạo

sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như lợi ích gián tiếp cho kinh tế So sánh các nguồn lực khác năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường Nhưng các ưu thế về sinh thái này có thực tế hay không thì cần phải xem xét

sự cân đối về sinh thái trong từng trường hợp Sử dụng năng lượng tái tạo rộng rãi và liên tục có thể tác động đến việc phát triển của khí hậu Trái Đất về lâu dài, cũng như giảm chất thải CO2 … Có thể hình dung đơn giản : dòng chuyển động của gió sẽ yếu khi đi qua các cánh đồng cánh quạt gió, nhiệt độ không khí giảm xuống tại các nhà máy điện mặt trời ( do lượng bức xạ phản xạ trở lại không khí bị suy giảm)[3]

Hình 1: Các nguồn nhiên liệu sạch trong nguồnnhiên liệu hóa thạch[4]

PHẦN B NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH

CHƯƠNG I NHIÊN LIỆU DẦU MỎ (THÔ)

1 NGUỒN GỐC

1.1 Bản chất của dầu mỏ (thô)

Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái Đất, dầu mỏ (thô) là một hỗn hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc phần lớn là những hợp chất của hydrocacbon thuộc gốc ankane thành phần rất đa dạng Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu, ngoài ra dầu mỏ(thô) cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu Do nhẹ hơn nước nên dầu xuất hiện lộ thiên ở nhiều nơi, vì thế loài người đã tìm thấy dầu hằng ngàn năm trước Công Nguyên

Đa số các nhà địa chất coi dầu giống như than và khí tự nhiên là sản phẩm của sự nén

và nóng lên của các vật liệu hữu cơ trong các thời kỳ địa chất Theo lý thuyết này nó được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại sau quá trình phân rã xác các động vật và tảo biển nhỏ thời tiền sử (các cây cối trên mặt đất thường có khuynh hướng hình thành than) Qua hàng thiên niên kỷ vật chất hữu cơ này trộn với bùn và bị chôn sâu dưới các lớp trầm tích dày, kết quả làm tăng nhiệt và áp suất khiến cho những thành phần này bị biến hoá, đầu tiên thành một loại vật liệu kiểu sáp được gọi là kerogen và sau đó thành một hydrocacbon khí và lỏng trong một quá trình được gọi là catagenesis Bởi vì hydrocacbon

có mật độ nhỏ hơn đá xung quanh chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào bẫy bên dưới những tảng đá không thể ngấm qua bên trong những lỗ xốp đá gọi là bể chứa Sự tập trung hydrocarbon bên trong một bẫy hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách khoan và bơm.[5]

Dầu mỏ tồn tại trong tự nhiên tồn tại dưới dạng vĩa dầu thường ở dạng lỏng, đôi khi ở dạng rắn ngay cả ở nhiệt độ thường trong các mỏ dầu do có áp suất cao nên có một lượng khí hòa tan vào trong dầu mỏ Khi khai thác áp suất giảm khí này sẽ tách ra khỏi dầu mỏ và được gọi là khí đồng hành

1.2 Thành phần của dầu mỏ (thô)

Thành phần nhóm hydrocacbon trong dầu: Các hydrocacbon là hợp chất hữu cơ chỉ gồm hidro và cacbon là thành phấn chính của dầu, trong thành phần chứa các hydrocacbon: paraffin, olefin, naphten và aromat… Hàm lượng tương đối trong dầu thô

là khác nhau.Dầu thô là một hỗn hợp của hydrocacbon lỏng tương đối dễ bay hơi ( hợp

chất gồm chủ yếu là hidro và cacbon) mặc dù nó cũng chứa một ít nitơ, lưu huỳnh và oxy Những nguyên tố này tạo thành một lượng lớn các cấu trúc phân tử phức tạp một số trong đó không thể dễ dàng xác định Hầu hết dầu thô chứa từ 82-87% cacbon và 12-15% hidro theo khối lượng

Thành phần phi hydrocacbon trong dầu:

Hợp chất lưu huỳnh: gồm 3 nhóm hydrosulfua(H2S), sulfua (hợp chất của lưu huỳnh S ) và các hợp chất vòng bền vững như thiophen (C4H4S)

Nitơ và hợp chất nitơ

Nguồn vô cơ: dầu mỏ phát sinh từ phản ứng hóa học giữa cacbua kim loại như

Al-4C3 ,CaC2với nước tại nhiệt độ cao ở sâu trong lòng đất tạo thành hydrocacbon và sao đó

bị đẩy lên trên Hàm lượng các hợp chất cacbua thì khá hạn chế, các chất hữu cơ hình thành từ các phản ứng trên tiếp tục biến đổi dưới tác động của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác, có sẳn trong lòng đất để tạo nên dầu

Các phản ứng tạo hợp chất thơm bằng các phương pháp phân tích hiện đại, ngày nay người ta xác định được trong dầu thô có chứa các porphyrin là hợp chất có nhiều trong xác động vật

Nguồn hữu cơ: Theo giả thuyết thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất hữu

cơ, cụ thề là xác chết động thực vật và trải qua một quá trình biến đổi phức tạp trong thời gian dài ( hàng chục đến hàng trăm triệu năm ) dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau như vi khuẩn, nhiệt độ, áp xuất và xúc tác có sẳn trong lòng đất Vì vậy vấn đề nghiên cứu thành phần và biến đổi dầu mỏ trong lòng đất là hai vấn đề liên quan vô cùng khắng khít

Các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng cất phân đoạn Các sản phẩm thu được từ việc lọc dầu có thể kể đến là dầu hỏa, benzen, xăng, sáp parafin, nhựa đường v.v

Chế biến dầu:

Dầu được dùng chủ yếu để:

- Làm nhiên liệu động cơ

- Làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa chất

- Tạo ra nhiều sản phẩm dùng trong nhiều ngành khác

Dầu có nhiều loại khác nhau nên phải dùng nhiều phương pháp lý hóa khác nhau

để chế biến dầu

Quá trình chế biến dầu bao gồm các công đoạn chủ yếu sau:

- Xử lý dầu trước khi chế biến

- Chưng phân đoạn để tách mazut với các phần chưng cất khác

- Chưng mazut

- Ðiều chế xăng bằng cách crắcking, mazut và các phần chưng

- Tổng hợp các cấu tử có chỉ số octan( C8H18)cao của nhiên liệu động cơ

- Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ

2 SỰ QUAN TRỌNG CỦA DẦU MỎ

Do dầu mỏ (thô) là nguồn năng lượng không tái tạo nên nhiều người lo ngại về khả năng cạn kiệt dầu trong một tương lai không xa Tùy theo nguồn tính toán trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ 1.148 tỉ thùng đến 1.260 tỉ thùng Dầu còn chứa các hợp chất hoá dầu nên ngoài việc cung cấp nhiên liệu cho các động cơ, dầu mỏ còn là nguồn nguyên liệu tạo ra các sản phẩm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và tiêu dùng như sợi tổng hợp, chất dẻo, cao su nhân tạo, chất tẩy rửa, hương liệu, dung môi sơn, v.v

Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện nay dùng

để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả phương tiện giao thông vận tải Hơn nữa dầu mỏ cũng được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất dẻo (plastic)

và nhiều sản phẩm khác Vì thế dầu mỏ thường ví như “vàng đen” do đó an ninh dầu mỏ phải được xem xét dựa trên chiến lược tổng thể về các mối quan hệ chính trị và kinh tế trên thế giới Vì tính chất hàng hóa đặc biệt chiến lược của nó, dầu mỏ đã trở thành một loại vũ khí trong các cuộc xung đột về chính trị và ngoại giao quốc tế Nó là một vấn đề chiến lược lớn lao, có hệ số liên quan đến an ninh quốc gia và quốc tế

Hiện nay nhiên liệu dầu mỏ chưa thể thay thế ở tất cả các quốc gia

2.1 Đối với nền kinh tế

Nửa cuối thế kỷ XX, Thế giới chứng kiến sự bứt phá và chiếm lĩnh vị trí thống soái của dầu mỏ và khí thiên nhiên với nền công nghiệp và dịch vụ xã hội bỏ xa nhiên liệu hóa thạch truyền thống là than đá Và cho đến nay dầu mỏ là một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất trong một nền kinh tế

Dầu được coi là “vàng đen” chính vì sự ứng dụng rộng rãi trong gần như mọi hoạt động sống của con người Nó là nguồn nhiên liệu cho hầu hết các phương tiện giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác (ngành công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất dẻo (plastic))

Đối với những nước nhập khẩu dầu mỏ, mọi ảnh hưởng dù là nhỏ nhất tới lượng cung làm thay đổi giá dầu đều có ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc ngành sản xuất của những nước này Dầu mỏ tại các nước nhập khẩu có thể coi là thứ thuốc bôi trơn cho nền kinh tế phát triển

Một quốc gia muốn duy trì được một nền kinh tế ổn định và phát triển đều cần phải có một chiến lược năng lượng dầu mỏ một cách hợp lý, một chính sách an ninh năng lượng toàn diện đảm bảo đủ nguồn dầu mỏ cần thiết cung cấp cho cả nền kinh tế

2.2 Đối với nền chính trị

Chưa bao giờ trong lịch sử dầu mỏ được coi là một công cụ đắc lực trong chính trị quốc tế như hiện nay Chính vì tầm quan trọng và tính chất ngày càng khan hiếm của dầu

mỏ đã khiến cho nó luôn ở trung tâm của rất nhiều các cuộc tranh cãi, được nhiều nước

sử dụng để mặc cả cho những vấn đề chính trị khác Sức nặng của nó trên bàn đàm phán

và sức thu hút mạnh mẽ của nó đối với các nước lớn là thứ luôn được cân nhắc tới

Đối tượng tranh giành: Nhiều bài học nhãn tiền cho thấy dầu mỏ chính là nguyên nhân dẫn đến nhiều cuộc xung đột chiến tranh trên thế giới Có thể kể đến ở đây một số cuộc chiến vì dầu mỏ như:

Cuộc chiến Iran- Iraq năm 1980

Cuộc chiến Iraq – Kuwait 1991 hay còn gọi là cuộc chiến Vùng Vịnh: Iraq thôn tính Coet với mục đích độc hưởng “ dầu mỏ trong vùng mỏ dầu” này

Đặc biệt trong bối cảnh hiện nay tình trạng khan hiếm dầu kèm theo nhu cầu ngày càng tăng của loại hàng hữu hạn này đã lôi kéo mọi quốc gia, đặc biệt là các nước lớn vào cuộc chiến dầu mỏ này Nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của mình các quốc gia trên thế giới đang vận động mạnh mẽ, tìm mọi cách để đảm bảo và tăng cường nguồn cung dầu ổn định cho mình

3 KHAI THÁC VÀ PHÂN LOẠI

Muốn khai thác dầu người ta khoan những lỗ khoan gọi là giếng dầu Khi khoan trúng lớp dầu lỏng dầu sẽ tự phun lên do áp suất cao của khí dầu mỏ Khi lượng dầu giảm thì áp suất khí cũng giảm người ta phải dùng bơm hút dầu lên hoặc bơm nước xuống để đẩy dầu lên

Ngành công nghiệp dầu mỏ phân chia theo khu vực mà nó xuất phát thông thường theo tỷ trọng và độ nhớt tương đối của nó ("nhẹ", "trung bình" hay "nặng") các nhà hóa dầu còn nói đến chúng như là "ngọt", nếu nó chứa ít lưu huỳnh, hoặc là "chua" nếu nó chứa lưu huỳnh và phải mất nhiều công đoạn hơn để có thể sản xuất nó theo các thông

số hiện hành

3.1 Tình trạng khan hiếm

Với tốc độ khai thác như hiện nay trong vòng 3 thập niên tới nguồn dầu dưới lòng đất sẽ không còn nhiều Theo đó Thế giới sẽ chỉ sản xuất được 39 triệu thùng dầu vào năm 2030 thay vì 81 triệu thùng/ngày như hiện nay Trong khi đó theo tính toán của tổ chức APEC dự báo vào năm 2030 nhu cầu dầu mỏ sẽ đạt mức 105,5 triệu thùng/ngày,

tăng 40% so với mức hiện tại (dự báo tháng 10/2010) Thậm chí trong cuốn sách « Dầu

mỏ tiền bạc và quyền lực » tại sao Thế giới ngày càng trở nên nhỏ bé của dầu và sự dự báo chung của toàn cầu hoá, nhà kinh tế học Jeff Rubin khẳng định rằng trữ lượng dầu trên thế giới mỗi năm giảm đi 6,7%, chứ không phải 3,7% như thông tin trước đó Trong khi chưa có số liệu chính xácvề sản lượng dầu dự trữ trên Trái Đất có một nhận định được phần lớn các chuyên gia đồng tình là sản lượng dầu khai thác trên phạm vi toàn cầu

sẽ giảm xuống đáng kể sau năm 2035

Từ năm 1859 dầu được khai thác ở Hoa Kì đến đầu thế kỉ 20 lượng dầu khai thác trên thế giới là vài chục tấn Công nghiệp dầu mỏ phát triển mạnh mẻ khi các phương tiện

xe hơi và máy bay phát triển hiện nay công nghiệp dầu mỏ đã phát triển đến mức độ các sản phẩm dầu khí chiếm 60%

Các thùng (barrel) tiêu chuẩn trên thế giới là:

Hỗn hợp Brent bao gồm 15 loại dầu mỏ từ các mỏ thuộc hệ thống mỏ Brent

và Ninian trong khu vực lòng chảo Đông Shetland trên biển Bắc, dầu mỏ được đưa vào

bờ thông qua trạm Sullom Voe ở Shetland Dầu mỏ sản xuất ở Châu Âu, Châu Phi và dầu

mỏ khai thác ở phía tây của khu vực Trung Cận Đông được đánh giá theo giá của dầu này

nó tạo thành một chuẩn đánh giá dầu

West Texas Intermediate (WTI) cho dầu mỏ Bắc Mỹ

Dubai được sử dụng làm chuẩn cho khu vực châu Á - Thái Bình Dương của dầu

mỏ Trung Cận Đông

Tapis (từ Malaysia, được sử dụng làm tham chiếu cho dầu mỏ nhẹ Viễn Đông) Minas (từ Indonesia, được sử dụng làm tham chiếu cho dầu mỏ nặng Viễn Đông)

OPEC (Organization of Petroleum Exporting Countries) bao gồm:

 Arab Light Ả Rập Saudi

 Bonny Light Nigeria

 Fateh Dubai

 Isthmus Mexico (không OPEC)

 Minas Indonesia

 Saharan Blend Algérie

 Tia Juana Light Venezuela

OPEC cố gắng giữ giá của OPEC giữa các giới hạn trên và dưới bằng cách tăng hoặc giảm sản xuất Điều này rất quan trọng trong phân tích thị trường, OPEC bao gồm hỗn hợp của dầu thô nặng và nhẹ[6]

3.2 Nhiên liệu xăng:

 Nhiên liệu sử dụng động cơ xăng:

- Nhiên liệu có tính bay hơi tốt tạo diều kiện cho hòa khí hình thành được hòa trộn tốt trong thời gian ngắn cháy kiệt không tạo muội than

- Có tính chống kích nổ cao

- Có tính ổn định hóa học tốt

- Không bị đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp

 Thành phần hóa học của xăng: Hydrocacbon

Với nhiệt độ sôi dưới 1800C phân đoạn xăng thu được từ quá trình chưng cất bao gồm các hydrocacbon C5÷ C10, C11

Ankan: Cân có nhiều iso-ankan để chống kích nổ vì loại hydrocacbon này có tác dụng kích nổ rất cao Iso-ankan là chất đồng phân của ankan có cấu trúc mạch tạo nhánh, rất bị khó gãy mạch tức khó tự cháy

CH3 – CH2 – CH2 –CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (n-octan)

4 CÁC MỨC CẤP VÀ TRỮ LƯỢNG

Có mặt của 99 quốc gia có số liệu trữ lượng trong đó Venezuela là quốc gia có trữ lượng dầu thô lớn nhất thế giới với 297.570 triệu thùng, tiếp đến là Ả Rập Saudi với 267.910 triệu thùng Việt Nam xếp thứ 28 thế giới về trữ lượng dầu thô với khoảng 4.400 triệu thùng xếp sau Ai Cập nhưng xếp trước Australia Những quốc gia dầu mỏ nhưng trữ lượng quá ít chỉ có vài trăm nghìn thùng như Ethiopia, Ma Rốc xếp cuối bảng

Hình 2: Biểu đồ trữ lượng dầu mỏ[7]

Bảng1 : Bản đồ trữ lượng năm 2013[8]

Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai thác mang lại hiệu quả kinh tế với

kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần đây và đạt mức cao nhất vào năm

2013 Trữ lượng dầu mỏ sẽ đủ dùng cho 50 năm nữa, năm 2011 trữ lượng dầu mỏ nhiều nhất là ở Hoa Kỳ (2855 tỷ thùng), Ả Rập Saudi (262,6 tỷ thùng), Venezuela (211,2 tỷ thùng), Canada (175,2 tỷ thùng), Iran (137 tỷ thùng), Iraq (115,0 tỷ thùng), kể đến là ở Kuwait, Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Nga, Libya và Nigeria Nước khai thác dầu nhiều nhất thế giới trong năm 2003 là Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn), Mỹ (349,4 triệu tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) và Iran (181,7 triệu tấn) Việt Nam được xếp vào các nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài triệu tấn Đến nay sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào khoảng 20 triệu tấn/năm.Vì tầm quan trọng kinh tế dầu mỏ cũng là lý do cho những mâu thuẫn chính trị Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) đã sử dụng dầu mỏ như vũ khí trong cuộc xung đột Trung Đông và tạo ra cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973 và 1979

Hiện nay trên thế giới có khoản 40.000 mỏ dầu với các kích cỡ khác nhau.Trữ lượng dầu thô của toàn thế giới còn lại khoảng 1.380 tỷ thùng, trong đó tập trung nhiều nhất vẫn là các nước ở châu Mỹ và Trung Đông Trong tổng cộng trữ lượng dầu thế giới,

1,112,448

- 1,199,707

1 Venezuela (see: Trữ lượng dầu mỏ của Venezuela) 297,570

2 Ả Rập Saudi (see: Trữ lượng dầu mỏ của Ả Rập Saudi) 267,910

3 Canada (see: Trữ lượng dầu mỏ của Canada) 173,625 -

175,200

6 Kuwait (see: Trữ lượng dầu mỏ của Kuwait) 104,000

7 Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất (see: Trữ lượng dầu

mỏ của Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất) 97,800

thì tập trung phần lớn vào dầu nặng (15%) và dầu cực nặng (25%) ở khu vực Orinoco (Venezuela) ngoài ra dầu thì ở Canada chiếm đến 30% còn dầu thô nhẹ chỉ chiếm 30%

Tổng trữ lượng dầu thô thế giới theo tính toán, trữ lượng dầu mỏ thế giới đủ dùng trong vòng 40 năm nữa

1 Lòng chảo Piceance & Uinta (Mỹ)

Tổng trữ lượng ước tính: 2.855 tỷ thùng

Trữ lượng còn lại: 2.855 tỷ thùng

Thời điểm phát hiện: 1912

2 Orinoco Belt (Venezuela)

Tổng trữ lượng ước tính: 1.300 tỷ thùngTrữ lượng còn lại: 530 tỷ thùng

Thời điểm phát hiện: những năm 1930

3 The Alberta Oil Sands (Canada)

Tổng trữ lượng ước tính: 173 tỷ thùng

Trữ lượng còn lại: 169 tỷ thùng

Thời điểm phát hiện: 1980

4 Ghawar (Saudi Arabia)

Tổng trữ lượng ước tính: 162 tỷ thùngTrữ lượng còn lại: 11-45 tỷ thùngThời điểm phát hiện: 1948

5 Burgan (Kuwait)

Tổng trữ lượng ước tính: 150 tỷ thùng

Trữ lượng còn lại: 6-25 tỷ thùng

Thời điểm phát hiện: 1938

6 Bolivar Coastal (Venezuela)

Tổng trữ lượng ước tính: 44 tỷ thùngTrữ lượng còn lại: 14 tỷ thùng

Thời điểm phát hiện: 1917

Thời điểm phát hiện: 1976

9 Carioca-Sugar Loaf (Brazil)

Thời điểm phát hiện: 2003

Bảng 2: 10 Mỏ dầu lớn nhất thế giới

5 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

Dầu mỏ bị tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đời sống sinh vật biển Dầu mỏ đem đốt cũng gây ra ô nhiễm vì sinh ra nhiều khí như SO2, CO2 Xe cộ, máy móc Chạy bằng xăng góp phần làm Trái Đất nóng lên hoạt động khai thác mỏ bao gồm xói mòn, sụt đất mất đa dạng sinh học, ô nhiễm đất, nước ngầm và nước sinh hoạt do hóa

chất từ chế biến quặng Trong một số trường hợp rừng ở vùng lân cận còn bị chặt phá để lấy chỗ chứa chất thải dầu mỏ Bên cạnh việc hủy hoại môi trường ô nhiễm do hóa chất cũng ảnh hưởng đến sức khỏe người dân địa phương, ở những vùng hoang vu khai khoáng có thể gây hủy hoại hoặc nhiễu loạn hệ sinh thái và sinh cảnh còn ở nơi canh tác thì hủy hoại hoặc nhiễu loại đất trồng cầy và đồng cỏ

Rõ ràng bên cạnh những mặt ưu việt chúng ta không thể không nói dến những vấn

đề tồn tại do quá trình sử dụng dầu mỏ gây ra, ngoài việc thải ra một lượng lớn khí CO,

SO2 , NO… Gây ra hiệu ứng nhà kính, mưa axit cũng như thải ra một lượng bụi gây ô nhiễm môi trường Người ta ước tính khí thải từ các hoạt động có liên quan đến các sản phẩm dầu mỏ và các nhiên liệu chiếm 70% tổng lượng khí thải trên toàn thế giới

Việc khai tác dầu mỏ còn ảnh hưởng đến thay đổi cảnh quan phá vở lớp biểu bì, tác động đến nước, các động thực vật hoang dã… Do cơ khí hóa ở mức độ cao nên khai thác lộ thiên không cần nhiều nhân công như là khai thác hầm lò với cùng một sản lượng

Do đó khai thác dầu mỏ lộ thiên không có lợi cho cư dân địa phương như khai thác hầm

lò Tuy nhiên ở những vùng dân cư thưa thớt địa phương không cung cấp đủ lao động nên sẽ có hiện tượng di dân từ nơi khác đến Nếu không có quy hoạch tốt từ phía chính quyền và chủ mỏ thì sẽ không có đủ trường học, bệnh viện và những dịch vụ quan trọng cho cuộc sống người dân Những bất ổn sẽ xảy ra ở những cộng đồng lân cận của khu khai mỏ lộ thiên , ô nhiễm do dầu mỏ là ô nhiễm môi trường biển và xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới nhất là các khu vực như: Nga, Nigeria, Peru, Nam Phi, Vịnh Mexico, Canada, Địa Trung Hải , Biển Đông… Đặc biệt ô nhiễm là việc tràn dầu đã trở thành hiểm họa đối với môi trường ước tính hàng năm có hàng trăm ngàn vụ tràn dầu bên cạnh rất nhiều sự cố khác gây ô nhiễm môi trường ( năm 2010 thảm họa tràn dầu ở vịnh Mexico đã làm điêu đứng các nhà chức trách Mỹ ) việc ô nhiễm ở nước ngoài cũng như Việt Nam nói chung về việc tràn dầu Như vậy Biển Đông và Việt Nam cũng đang đứng trước nhiều thách thức trong bảo vệ an toàn môi trường trước nguy cơ rò rỉ và tràn dầu

Dầu mỏ có ảnh hưởng đối với con người môi trường biển và sinh vật

Hình 3: Ảnh hưởng việc tràn dầu Biển Đông[9]

Hình 4: Ảnh hưởng đến sinh vật[10]

Hình 5: Ảnh hưởng đến con người và đất liền[11]

6 HẠN CHẾ VÀ NGUYÊN LIỆU THAY THẾ

Do trữ lượng dầu mỏ có hạn nên các nguồn nhiên liệu tái sinh như năng lượng mặt trời, năng lượng gió đang được tìm cách sử dụng với một hiệu quả kinh tế đáng kể Tế

bào nhiên liệu (fuel cell) sử dụng hidro làm nguyên liệu cũng là một ngành công nghệ

mới có nhiều triển vọng để thay thế cho dầu mỏ trong tương lai

Qua nghiên cứu các điều kiện hình thành các ô nhiễm trong khí thải động cơ và có thể đưa ra các biện pháp cải thiện nhằm giảm thiểu các chất ô nhiễm này Có thể chia ra 2 cách:

 Cải thiện động cơ và tối ưu hóa quá trình cháy

 Cải thiện nhiên liệu sử dụng nhiên liệu sạch hay dùng nhiên liệu thay thế Nhiên liệu thay thế ở đây đang được nghiên cứu đưa vào sử dụng động cơ Nhiên

liệu “ Dimethyl ether (DME)” Sự đơn giản của hợp chất này là chuỗi mạch cacbon ngắn nên trong quá trình đốt cháy lượng khí thải có chứa các hạt vật chất và hàm lượng NO và

CO thấp, hàm lượng hợp chất lưu huỳnh trong khí thải cũng thấp

DME đang được phát triển để tổng hợp nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai hiện tại

EU đang xem xét nhiên liệu sinh học tiềm năng từ đây dến 2030

6.1 Giải pháp cấp độ quốc gia:

Trước tác động sâu sắc của cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu, nhiều quốc gia và các tổ chức liên kết khu vực đã tích cực nghiên cứu triển khai các giải pháp xử lý cuộc khủng hoảng Các nhà phân tích cho rằng các giải pháp gây áp lực buộc OPEC phải

tăng sản lượng khai thác dầu để hạ giá dầu chỉ là biện pháp trước mắt chứ không phải là giải pháp gốc Vì vậy tất cả các quốc gia đều đi tìm nguồn năng lượng mới kêu gọi tiết kiệm trong sử dụng xăng dầu, khí đốt, than, điện và giải quyết xung đột ở các điểm nóng Tuy nhiên mỗi giải pháp đều có những hạn chế của nó và cần có thời gian cũng như tiền bạc

6.2 Cấp độ thế giới:

Theo đó thế giới cần có những cơ chế mới có đủ khả năng áp đặt giá dầu tham chiếu theo mức phù hợp nhất giữa cung và cầu thị trường tránh tình trạng độc quyền, độc tài năng lượng Đối mặt với nguy cơ khủng hoảng dầu mỏ có thể lại tái diễn một lần nữa hơn lúc nào hết các quốc gia cần sát lại bên nhau, cùng nhau thảo luận bàn bạc nhằm đưa

ra những lộ trình phù hợp cho sự phát triển kinh tế Thế giới – cân bằng với khả năng khai thác dầu mỏ và khả năng cung ứng của những năng lượng phụ trợ khác Tóm lại nguy cơ thế giới sẽ phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng năng lượng chưa từng có trong thế kỷ này là rất có thể Nó đã không còn là vấn đề xa xôi không phải là vấn đề của thế hệ sau

của thiên niên kỷ sau

Rõ ràng càng ngày dầu mỏ càng thể hiện vị tính chất “vàng đen” của mình Thị trường đã có những phản ứng nhất định đòi hỏi cấp bách những thay đổi đúng đắn từ thế giới từng quốc gia và thậm chí là từng người dân sinh sống trên trái đất này

CHƯƠNG II NHIÊN LIỆU THAN ĐÁ

1 NGUỒN GỐC

1.1 Than đá là gì ?

Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái đầm

lầy, nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bởi sinh vật Thành phần chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh… Than đá là sản phẩm của quá trình biến chất là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới cũng như là nguồn thải khí cacbon dioxit (CO2) lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu.Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò), than đá có nguồn gốc sinh hóa từ quá trình trầm tích thực vật trong những đầm lầy cổ cách đây hàng trăm triệu năm Khi các lớp trầm tích bị chôn vùi do sự gia tăng nhiệt độ, áp suất, cộng với điều kiện thiếu oxy nên thực vật (thực vật chứa một lượng lớn cellulose, hợp chất chứa C, O, H) chỉ bị phân hủy một phần nào Dần dần, hydro và oxy tách ra dưới dạng khí để lại khối chất giàu cacbon là than Sự hình thành than là một quá trình lâu dài và phải trải qua hàng chuỗi các bước Ở từng giai đoạn và tùy thuộc từng điều kiện (nhiệt độ, áp suất, thời gian v.v ) mà chúng ta có được các dạng than khác nhau theo hàm lượng cacbon tích lũy trong nó

1.2 Các bước hình thành than đá

-Bước đầu tiên là sự tạo nên than bùn (peat) một chất màu hơi nâu, ướt, mềm,

xốp Người ta có thể làm khô nó rồi đốt nhưng cho nhiệt lượng thấp Than bùn chủ yếu chỉ dùng bón đất trong vườn

-Sau một triệu năm hay hơn nữa, than bùn chuyển thành dạng than non (lignite),

một dạng than mềm và có bề ngoài hơi giống gỗ, màu nâu hay đen nâu Hàm lượng ẩm cao ( 45%).Than này đốt cho nhiệt lượng thấp nhưng nó dễ khai thác và chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp

-Phải mất thêm hàng triệu năm nữa để hình thành nên than bitum (than "nhựa đường": bituminous coal) Đây là dạng than phổ biến nhất, còn được gọi là than mềm (soft coal), mặc dù nó còn cứng hơn lignite Hàm lượng ẩm khoảng 5-15% Than bitum

chứa nhiều lưu huỳnh (2-3%), tạp chất (nhựa đường, hắc ín ) vì vậy khi đốt thường gây

ô nhiễm không khí Tuy vậy, than bitum vẫn được sử dụng rộng rãi, nhất là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, vì nó sinh ra nhiệt lượng cao

-Sau vài triệu năm hay hơn nữa, than bitum mới bắt đầu chuyển thành anthracite hay còn gọi là than cứng Đây là dạng than được ưa chuộng nhất, nó cứng, đặc, chứa

hàm lượng cacbon cao nhất trong các loại than Do đó khi đốt anthracite cho nhiệt lượng

cao nhất Ngoài ra, vì hàm lượng lưu huỳnh thấp nên than cứng còn là dạng than ít gây ô nhiễm và sạch nhất

2 NHIÊN LIỆU TỔNG HỢP VÀ THÀNH PHẦN THAN ĐÁ

2.1 Nhiên liệu tổng hợp than đá

Nhiều loại than khác nhau được tìm thấy ở những khu vực khác nhau trên thế giới chứng tỏ các quá trình hình thành than vẫn đang tiếp tục diễn ra trong tự nhiên Những đầm lầy có tuổi vài trăm năm chứa các vũng than bùn ngày nay, có thể lại là bước khởi đầu cho quá trình hình thành than hàng triệu năm tới trong tương lai Thế nhưng điều đó không có nghĩa rằng than là nguồn tài nguyên phục hồi được Bởi vì, chỉ trong vài trăm năm chúng ta đã tiêu thụ một lượng than mà phải mất hàng triệu năm tự nhiên mới tạo ra được.Than có thể chế biến thành các dạng nhiên liệu khí (khí hoá than), lỏng (hóa lỏng than) hay dạng rắn (than cốc:coke) với hàm lượng S và tro cặn thấp, tạo nên nhiên liệu đốt sạch, ít ô nhiễm và nhiệt lượng cháy cao hơn than thô ban đầu Ngoài ra, ở dạng khí

và lỏng nhiên liệu dễ vận chuyển bằng đường ống, lại có thể được sử dụng trong các hệ thống phân phối hay trong các thiết bị thiết kế dùng cho khí thiên nhiên và dầu hỏa Không chỉ dùng làm nhiên liệu, sản phẩm của các quá trình chuyển hoá này còn có thể ứng dụng làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ Ví dụ như, sản phẩm của quá trình khí hoá than: CO và H2 là nguyên liệu tổng hợp rượu etylic (C2H6O), axit formic(CH2O2) CO là chất khử oxit sắt trong quá trình luyện gang Khí cốc và nhựa tách ra từ lò luyện cốc là bán thành phẩm để sản xuất benzen(C6H6), toluen (viết tắt

"TOL"), dược phẩm, chất màu, thuốc trừ sâu, chất dẻo Mặc dù các nhiên liệu tổng hợp

là những nguồn năng lượng nhiều triển vọng nhưng chúng vẫn tồn tại những hạn chế nhất định Đó là: vấn đề môi trường liên quan đến việc khai thác than ( nguồn nguyên liệu để sản xuất chúng), sự thiếu nước ở những vùng khô hạn (quá trình khí hoá than cần rất nhiều nước) Hơn nữa năng lượng chuyển hoá tổng cộng thấp hơn so với việc đốt than trực tiếp (phải tốn năng lượng cho quá trình tổng hợp) và dĩ nhiên là chi phí của nhiên liệu tổng hợp sẽ cao hơn than đá thô ban đầu

2.2 Thành phần than đá

Trong than các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:

Cacbon:Là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn, khi cháy tỏa ra nhiệt

lượng khoảng 34.150 kj/kg.Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao

Hydro:Là thành phần cháy quang trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy tỏa nhiệt

lượng 144.500 kj/kg Nhưng lượng hydro có trong thiên nhiên rất ít, trong nhiên liệu lỏng hydro có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn

Lưu huỳnh:Là thành phần cháy trong nhiên liệu Nhiệt lượng tỏa ra khi cháy của

lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 của cac bon, khi cháy lưu huỳnh tạo ra khí SO2 hoặc SO3 Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4 gây ăn mòn kim loại Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm vì vậy lưu huỳnh là nguyên tố có hại của nhiên liệu

Oxy và Nitơ:Là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng, sự có mặt của oxy và

nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt lượng tỏa ra giảm xuống

Tro, xỉ: Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt

Độ ẩm: Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi vào giai

đoạn đầu của quá trình cháy