Khi cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch ảnh hưởng như thế nào đến nhà máy nhiệt điện

Nhiên liệu hóa thạch là hỗn hợp các hợp chất được tạo ra từ hàng triệu năm trước. Việc tạo ra các loại nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu, khí tự nhiên, than đá được xác định bởi loại tàn tích động thực vật hóa thạch, nhiệt lượng và áp suất. Vậy nhiên liệu hóa thạch là gì? Có những loại nhiên liệu hóa thạch nào? Vai trò của nhiên liệu hóa thạch ra sao? Cùng VietChem giải đáp nhé.

Nhiên liệu hóa thạch là hỗn hợp các hợp chất được tạo ra từ hàng triệu năm trước

Nhiên liệu hóa thạch là gì?

Nhiên liệu hóa thạch là các loại nhiên liệu được tạo ra từ quá trình phân hủy kỵ khí của xác sinh vật chôn vùi cách đây hơn 300 triệu năm. Loại nhiên liệu này có chứa một lượng cacbon và hydrocacbon lớn.

Các năng lượng hóa thạch thường chuyển từ chất dễ bay hơi với tỷ số cacbon và hydro thấp (1:1) như dầu hỏa dạng lỏng, methane,… đến các chất không bay hơi chứa toàn cacbon, điển hình là than đá. Methane có thể được tìm thấy trong các mỏ hydrocacbon ở dạng riêng lẻ, dạng methane clathrates hoặc đi cùng với dầu hỏa. 

Quá trình hình thành nhiên liệu hóa thạch

Xác các loài động, thực vật phù du lắng đọng xuống dưới đáy biển (hồ) với số lượng lớn sẽ trộn lẫn với bùn và bị chôn vùi bên dưới các lớp trầm tích nặng. Trong điều kiện thiếu oxy, kết hợp với nhiệt độ, áp suất cao và trải qua thời gian địa chất, các vật chất hữu cơ sẽ bị biến đổi hóa học và hình thành kerogen ở dạng sáp. Dạng này được tìm thấy trong các đá phiến sét dầu. Sau khi bị nung ở nhiệt cao hơn,  hydrocarbon lỏng và khí sẽ được tạo ra bởi quá trình phát sinh ngược.

Quá trình hình thành nhiên liệu hóa thạch

Xác của các loài thực vật đất liền thường có xu hướng tạo thành than và đã có một vài mỏ than được xác định là có niên đại từ kỷ Phấn trắng.

Các loại nhiên liệu hóa thạch

Có nhiều loại nhiên liệu hóa thạch với đặc tính và nguồn gốc xuất xứ khác nhau

Có nhiều loại nhiên liệu hóa thạch với đặc tính và nguồn gốc xuất xứ khác nhau, trong đó có 4 loại chính, đó là:

- Than đá: Là loại nhiên liệu được hình thành từ xác thực vật. Trong các nguồn năng lượng hóa thạch thì than đá là loại có nhiều ưu điểm hơn cả vì dễ khai thác, dễ xử lý, dễ trao đổi mua bán và dễ vận chuyển. Hơn nữa, công nghệ đốt than cũng khá đơn giản và có thể phát triển ở quy mô công nghiệp lớn. Chính vì vậy, nó được xem là “vàng đen” và được nhiều quốc gia sử dụng với ứng dụng phổ biến nhất là dùng làm nguyên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện.

Than đá là loại nhiên liệu được hình thành từ xác thực vật và được xem là “vàng đen” 

- Dầu: Được hình thành từ các sinh vật phù du bị chôn vùi qua hàng thiên niên kỷ và bị dòng nhiệt dữ dội cùng áp suất cao từ sâu trong lòng đất biến đổi thành dầu. Dầu thô là một hỗn hợp của hàng nghìn phân tử khác nhau được tạo bởi các hợp chất chứa hydro và carbon là chủ yếu. Mỗi mỏ dầu thô đều có thành phần và tỷ lệ các hydrocacbon riêng biệt. Dựa vào thành phần hóa học này, dầu thô có thể có nhiều loại với mật độ từ nhẹ và lỏng đến đặc và nhớt. Tùy vào lượng lưu huỳnh trong đó mà nó có thể có màu vàng trong suốt hoặc vàng hoặc màu đen đậm.

Dầu thô là hỗn hợp của hàng nghìn phân tử khác nhau được tạo bởi các hợp chất chứa hydro và carbon là chủ yếu

- Khí đốt tự nhiên: Được hình thành từ các sinh vật phù du bị chôn vùi trong lòng đất dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao hơn so với dầu mỏ. Nó được cấu tạo chủ yếu là từ khí metan - khí nhẹ nhất của các hydrocacbon nên ít gây ô nhiễm và tinh khiết hơn. Khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ dầu dưới dạng khí đốt.

Khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ dầu dưới dạng khí đốt

- Đá phiến cát và đá phiến dầu: Được hình thành từ những bãi cát có kích thước bằng đất sét có chứa những phần nhỏ chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này bao gồm những vật liệu đã phân hủy có cấu trúc giống với cấu trúc của dầu.

Hình ảnh đá phiến dầu

Vai trò của nhiên liệu hóa thạch 

Vai trò của nhiên liệu hóa thạch là rất quan trọng vì chúng có thể được sử dụng làm chất đốt (bị oxy hóa thành CO2 và nước) để tạo ra năng lượng.  Dầu mỏ, khí đốt, than đá là nguồn nguyên liệu chính được sử dụng để cung cấp năng lượng trên toàn cầu. Trong đó, than đá được sử dụng nhiều nhất và đã được ứng dụng từ rất lâu trong lịch sử.

Nhiên liệu hóa thạch cung cấp nguồn năng lượng chính cho toàn cầu

- Than đá được các nhà máy nhiệt điện sử dụng để tạo ra điện. Trong rất nhiều năm qua, ngành nhiệt điện than vẫn giữ vai trò cực kỳ quan trọng, đó là đảm bảo cung cấp đủ nguồn điện năng rất lớn cho sự tăng trưởng của nền kinh tế (mức tăng trưởng nhu cầu sử dụng điện năng thường lớn gấp 1,5 - 2 lần so với mức tăng trưởng GDP).

Than đá được các nhà máy nhiệt điện sử dụng để tạo ra điện

- Than đá cũng là nhiên liệu đốt của các máy chạy bằng hơi nước, đầu máy xe lửa,… theo sau là dầu hỏa để vận hành các động cơ hơi nước. Việc phát minh ra động cơ đốt trong và lắp đặt nó trong các loại ô tô, xe tải đã làm tăng nhanh nhu cầu sử dụng xăng và dầu diesel (2 sản phẩm được chưng cất từ nhiên liệu hóa thạch). Các hình thức vận tải khác như đường sắt và đường hàng không cũng sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm nguyên liệu vận hành động cơ.

Than đá cũng là nhiên liệu đốt của các máy chạy bằng hơi nước, đầu máy xe lửa

- Trong các nhà máy luyện kim, than được sử dụng để nấu chảy quặng kim loại.

Than đá được sử dụng để nấu chảy quặng kim loại

- Các hydrocacbon bán rắn rò rỉ trên mặt đất được sử dụng làm chất đốt trong thời cổ đại, nhưng các vật liệu đa phần được dùng làm chất chống thấm và ướp xác. 

- Từ thế kỷ 19, dầu mỏ thương mại đã được khai thác để thay thế cho dầu có nguồn gốc động vật như dầu cá để làm chất đốt cho các loại đèn dầu.

- Trong các nhà máy hóa dầu, hắc ín là sản phẩm còn lại sau khi chiết tách dầu và nó được sử dụng làm vật liệu trải đường.

Hắc ín được sử dụng làm vật liệu trải đường

- Khí thiên nhiên từng bị đốt bỏ trên các giàn khoan dầu vì nó được xem là sản phẩm không cần thiết của quá trình khai thác dầu mỏ nhưng hiện nay, nó đã trở thành nguồn tài nguyên rất có giá trị.

- Dầu thô nặng (dầu cát) là một loại dầu có độ nhớt cao hơn so với dầu thô. Đây là loại bitumen bị trộn lẫn với cát và sét và được xem là nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng.

- Phiến sét dầu và các vật liệu tương tự là các loại đá trầm tích chứa kerogen, một hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ cao phân tử. Khi bị nhiệt phân, nó sẽ sinh ra dầu thô tổng hợp.

Tác hại của nhiên liệu hóa thạch

1. Là nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính

Mỗi năm, việc đốt các nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 21,3 tỉ tấn khí carbon dioxide nhưng theo như các nhà nghiên cứu thì lượng khí này đã được quá trình tự nhiên hấp thu khoảng một nửa. Do đó, lượng CO2 trong khí quyển mỗi năm tăng khoảng 10,65 tỉ tấn (1 tấn cacbon tương đương 3,7 tấn khí CO2). CO2 là một trong những loại khí gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng lực phóng xạ và khiến cho nhiệt độ trung bình bề mặt của Trái Đất tăng.

CO2 là một trong những loại khí gây hiệu ứng nhà kính

2. Đối với nguồn oxy

Quá trình hô hấp của con người và các loài vật tiêu thụ một lượng lớn khí oxy, trong khi đó, việc đốt các nhiên liệu hoá thạch cũng làm tiêu tốn một lượng oxy không nhỏ để duy trì sự cháy. Điều này sẽ làm giảm đáng kể lượng oxy - loại dưỡng khí không thể thiếu để duy trì sự sống của con người và các sinh vật sống trên Trái Đất.

3. Gây ô nhiễm không khí

Đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra các khí độc hại như SO2, NOx, CO2,.... Đây là những khí có thể tạo thành mưa axit, gây ảnh hưởng xấu đến tự nhiên, sức khoẻ con người và hủy hoại môi trường. Ví dụ như các bức tượng điêu khắc làm bằng đá cẩm thạch và đá vôi bị bào mòn một phần do mưa axit. Ngoài ra, năng lượng hóa thạch cũng có chứa nhiều chất phóng xạ như urani và thori,… Khi đốt, chúng sẽ được phóng thích vào không khí và gây nguy hiểm cho con người. Năm 2000, có khoảng 12.000 tấn thori và 5.000 tấn urani đã bị thải ra từ việc đốt than.

Đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra các khí độc hại như SO2, NOx, CO2

Bên cạnh đó, đốt nhiên liệu hoá thach cũng tạo ra một lượng lớn xỉ và tro bay. Đây cũng là nguyên nhân khiến không khí ngày càng ô nhiễm nặng nề hơn. Ô nhiễm không khí do các loại nhiên liệu và nguồn năng lượng hóa thạch còn là nguyên nhân gây ra nhiều loại bệnh cho con người, đặc biệt là các bệnh về tim mạch và đường hô hấp. 

- Tiếp xúc với bụi than trong một thời gian dài làm tăng nguy cơ cao mắc bệnh phổi đen. Theo một số liệu nghiên cứu thì ước tính mỗi tỉ kWh điện sản xuất từ than đá có thể gây ra 225 ca bệnh nghiêm trọng cùng hơn 13.000 vấn đề sức khỏe khác và 24,5 ca tử vong.

- Phụ nữ có thai, người già và trẻ em là những đối tượng nhạy cảm nhất với ô nhiễm không khí do nhiên liệu hoá thạch, đặc biệt là trẻ nhỏ. Nguyên nhân là do vì chúng chạy nhảy nhiều và điều này sẽ khiến chúng hít thở nhiều không khí hơn và cũng uống nhiều nước hơn. Trong khi đó thì sự trao đổi chất của trẻ vẫn chưa phát triển đủ để giúp chúng loại bỏ các chất độc hại ra khỏi cơ thể.

Ngày nay, nhiều nhà máy nhiệt điện đã sử dụng các loại hoá chất xử lý khí thải để giảm thiểu mức độ ô nhiễm cho môi trường, ví dụ như khí Amoniac hoặc Amoniac hóa lỏng, dung dịch Amoniac NH4OH,.... Điều này đã góp phần giảm thiểu đáng kể lượng khí độc hại sinh ra do đốt than đá.

4. Ô nhiễm nguồn nước

Các nhà máy lọc dầu cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường nước, nhất là giai đoạn khai thác dầu ở môi trường biển. Dầu thô sẽ được vận chuyển bằng các tàu chở dầu và có nhiều trường hợp rò rỉ dầu biển hoặc chìm tàu đã gây nên hiện tượng tràn dầu. Điều này đã làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước và gây ra những ảnh hưởng xấu đến các sinh vật thủy sinh, thậm chí là giết chết chúng.

Sự cố tràn dầu trên biển 

Ngoài ra, việc khai thác dầu trên cạn cũng gây ra những ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường. Việc khai thác dầu không chỉ tác động trực tiếp tới nước mặt mà nó còn tác động đến cả hệ thống nguồn nước ngầm. Nếu nguồn nước này bị nhiễm dầu thì nó sẽ gây những tác hại và ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người sử dụng. 

Khi tiếp xúc với dầu trong một thời gian ngắn, cơ thể con người có thể có những phản ứng dễ nhận thấy như da, mắt và mũi bị kích ứng vì đây là các cơ quan trực tiếp tiếp xúc với dầu ở trong không khí hoặc nước sinh hoạt. Ngoài ra, nó cũng có thể ảnh hưởng không tốt cho hệ hô hấp và hệ tiêu hóa, thậm chí là cả hệ thần kinh cũng bị tổn thương. 

Ngày nay, nhiều loại máy lọc nước ứng dụng công nghệ hiện đại đã ra đời, ví dụ như máy lọc nước sử dụng công nghệ Nano, giúp lọc sạch các cặn bẩn và các kim loại nặng cũng như các loại dầu có trong nước.

Nhiên liệu hoá thạch đang dần cạn kiệt 

Trái Đất mất hàng triệu năm để tạo ra các loại nhiên liệu hóa thạch trong khi tốc độ khai thác và tiêu thụ của con người lại rất nhanh khiến nguồn nhiên liệu này ngày càng trở nên cạn kiệt bởi nó là nguồn tài nguyên không tái tạo được. Nếu cứ duy trì tốc độ khai thác và tiêu thụ như hiện nay thì trữ lượng dầu mỏ sẽ chỉ còn đủ dùng cho 53 năm nữa, lượng khí thiên nhiên thì còn khoảng 55 năm và than đá là 113 năm. Tại Việt Nam, nếu giữ nguyên tốc độ khai thác nguồn nhiên liệu này như hiện nay thì sản lượng dầu mỏ chỉ còn khoảng 34 năm, khí thiên nhiên còn 63 năm và than đá là khoảng 4 năm. Chính vì vậy mà thế giới đang hướng tới việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế để làm giải pháp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng của con người khi mà nguồn năng lượng hoá thạch đang ngày càng cạn kiệt.

Sử dụng năng lượng thay thế để giải quyết vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch

Năng lượng thay thế là nguồn năng lượng được tạo ra từ các nguồn khác ngoài nhiên liệu hóa thạch. Chúng có đặc điểm là có lượng khí thải carbon thấp hơn, thậm chí là không có khí thải. Nguồn năng lượng này có thể là nguồn tài nguyên tái tạo hoặc không tái tạo. Một số nguồn năng lượng thay thế đang được phát triển hiện nay có thể kể đến là thủy điện, điện mặt trời, điện sinh khối, phong điện, năng lượng hạt nhân, điện thủy triều, địa nhiệt. Trong đó, nguồn năng lượng mặt trời được đánh giá là nguồn năng lượng thay thế sạch nhất và đặc biệt là chúng vô hạn. Bên cạnh đó thì điện mặt trời và điện gió cũng là 2 nguồn năng lượng tái tạo đang được phát triển mạnh trên thế giới hiện nay và được dự báo là sẽ thay thế cho năng lượng hóa thạch và than đá. Chúng có khả năng trở thành tương lai của ngành công nghiệp năng lượng toàn cầu.

Trên đây là một số thông tin về nhiên liệu hoá thạch mà VIETCHEM muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng rằng nó sẽ mang lại cho bạn đọc những kiến thức hữu ích về nguồn tài nguyên quan trọng này. Ngoài ra, nếu bạn nào có nhu cầu tìm mua các loại hoá chất xử lý khí thải để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí do đốt nhiên liệu hoá thạch thì hãy liên hệ ngay với VIETCHEM theo số HOTLINE 096 302 9988. 

Với nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực cung cấp hoá chất công nghiệp, hoá chất xử lý khí thải,...cho các nhà máy nhiệt điện, doanh nghiệp, tập đoàn lớn, VIETCHEM tin chắc rằng các sản phẩm do chúng tôi phân phối sẽ làm mọi khách hàng hài lòng về hiệu quả sử dụng. Hãy theo dõi https://ammonia-vietchem.vn/ để theo dõi những bài viết mới nhất nhé!