DẦU MỎ - HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI

BÀI DỰ THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN MÔN: HÓA HỌC BÀI: DẦU MỎ - HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI

BÀI DỰ THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN ĐỂGIẢI QUYẾT CÁC TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN

MÔN: HÓA HỌC

BÀI: DẦU MỎ - HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI

1 Tình huống cần giải quyết là:

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay thì dầu mỏ là một trong nhữngnguồn nguyên liệu quan trọng, nó đem lại rất nhiều sản phẩm phục vụ cho conngười và được sử dụng rất phổ biến, qua từng giai đoạn chế biến có thể thuđược nhiều sản phẩm khác nhau Liệu với mức độ sử dụng như hiện nay thìtrong tương lai dầu mỏ có còn tồn tại và đâu là những nguồn nhiên liệu có thểthay thế vị trí của “vàng đen” hiện nay?

2 Mục tiêu giải quyết tình huống:

Vận dụng kiến thức liên môn để tìm hiểu về trữ lượng, tiềm năng của dầu mỏ hiện nay và trong tương lai đồng thời đề ra nguồn nhiên liệu có thểthay thế vị trí của “vàng đen”

3 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống:

Vận dụng các kiến thức liên môn:

- Hóa học – nghiên cứu về thành phần, tính chất, đặc điểm của từng loạidầu và cách khai thác chúng.

- Công nghệ – nghiên cứu về hệ thống các thiết bị khoa học-kĩ thuật, máymóc phục vụ cho quá trình khai thác và sử dụng dầu .

- Sinh học – Các biện pháp cải thiện môi trường, nguồn nhiên liệu thaythế dầu mỏ.

- Lịch sử - nghiên cứu các cuộc chiến tranh vì dầu mỏ

- Địa lí – vị trí địa lí, địa hình, đặc điểm nơi hình thành mỏ dầu - Toán học – tính toán số liệu, phân tích và vẽ biểu đồ

4 Giải pháp giải quyết tình huống:

Cần kết hợp các tri thức khách quan:+ Trữ lượng của dầu mỏ hiện nay.+ Công nghệ lọc và chế biến dầu.

+ Sự đa dạng trong sản phẩm đối với cuộc sống hiện đại.+ Ảnh hưởng đến môi trường sống.

+ Trữ lượng, tiềm năng của dầu mỏ trong tương lai.

5 Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống:

Lập dàn ý -> tìm kiếm thông tin -> trao đổi, sắp xếp các ý -> viết thành bài* Tư liệu sử dụng: tài liệu chuyên ngành hóa dầu, tài liệu thống kê thực tế* Ứng dụng công nghệ thông tin: công cụ tìm kiếm google

Sang thế kỉ XIX, dầu mỏ được coi là nguồn nhiên liệu chính của mọiphương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân Hiện nay, dầu mỏ đã trởthành năng lượng quan trọng của các quốc gia trên thế giới và còn là nguyên liệucho một số ngành công nghiệp hiện đại.

Dầu mỏ thường ẩn chứa trong những địa tầng sâu dưới lòng đất và chúngthường di chuyển thành những “túi dầu” trong các bãi đá hình cầu có nhiều lỗ nhưtổ ong Vì vậy việc khoan và thăm dò để tìm được một mỏ dầu là hết sức khó khănvà tốn kém Một mũi khoan như thế phải tốn đến hàng triệu đôla nhưng tỉ lệ thànhcông (tìm được vỉa dầu) là rất thấp Thế nhưng ngay khi tìm được một túi hay vỉacó dầu thì trong đó chứa đựng hỗn hợp rất nhiều thành phần phức tạp như nước,cặn, dầu thô và cả khí dầu mỏ do đó phải qua rất nhiều công đoạn xử lí mới có thểbơm hút và vận chuyển chúng an toàn.

Túi dầu và tháp khoan

5.1 Tầm quan trọng của dầu mỏ:

a Đối với nền kinh tế:

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

 Dầu mỏ được coi là “vàng đen”, chính vì sự ứng dụng rộng rãi trong gầnnhư mọi hoạt động sống của con người Nó là nguồn nhiên liệu cho hầu hết

các phương tiện giao thông vận tải, và là nguồn nguyên liệu của các ngànhsản xuất khác (ngành công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất dẻo …) Đối với nhiều quốc gia xuất khẩu dầu mỏ thì ngành công nghiệp khai thác

dầu mỏ là ngành xương sống cho cả một nền kinh tế Nó đóng vai trò lànguồn thu nhập chính của một nền kinh tế quốc gia.

 Đối với những nước nhập khẩu dầu mỏ, mọi ảnh hưởng dù là nhỏ nhất tớilượng cung, làm thay đổi giá dầu đều có ảnh hưởng nghiêm trọng đến cácngành sản xuất của những nước này Dầu mỏ, tại các nước nhập khẩu, cóthể 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 cầnphải có một chiến lược năng lượng dầu mỏ một cách hợp lý, một chính sách anninh năng lượng toàn diện đảm bảo đủ nguồn dầu mỏ cần thiết cung cấp cho cảnền kinh tế.

b Đối với nền chính trị:

Chưa bao giờ trong lịch sử, dầu mỏ được coi là một công cụ đắc lực trong chính trịquốc tế như hiện nay Chính vì tầm quan trọng và tính chất ngày càng khan hiếmcủa 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 nặngcủa nó trên bàn đàm phán và sức thu hút mạnh mẽ của nó đối với các nước lớn làthứ luôn được cân nhắc tới.

 Đối tượng tranh giành:

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

+ Cuộc chiến Iran- Iraq năm 1980.

+ Cuộc chiến Iraq – Kuwait 1991 hay còn gọi là cuộc chiến VùngVịnh: Iraq thôn tính Coet với mục đích độc hưởng “ dầu mỏ trongvùng mỏ dầu” này.

+ Chiến tranh Iraq 2003.

+ Cuộc tranh giành quyền sở hữu biển Caspi giữa các nước xungquanh nó như Nga, Cadacxtan, Iran, Adecbaigian, Tuôcmênixtan + Sự tranh giành trong đường ống dẫn dầu giữa Nga, Trung quốc…Đặc biệt, trong bối cảnh hiện nay, tình trạng khan hiếm dầu mỏ kèm theo nhu cầungày càng tăng của loại hàng hữu hạn này đã lôi kéo mọi quốc gia, đặc biệt là cácnước lớn vào cuộc chiến vị dầu 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 đảmbảo, và tăng cường nguồn cung dầu ổn định cho mình.

 Lá bài chính trị:

Cùng với sự tập trung mức độ cao tại khu vực Trung Đông – hay còn được gọi là“rốn dầu thế giới”, và Trung Á – “căn cứ năng lượng của thế giới”, dầu mỏ từ lâuđã trở thành con bài chính trị chiến lược trong việc gây dựng ảnh hưởng, lôi kéo bèphái chính trị, đưa yêu sách… Tính chất này được minh chứng rõ nét nhất quahành động của các tiểu quốc Ả Rập, khi tham gia “điều đình”, tác động tới cáccuộc chiến tại Trung Đông…

Với tầm quan trọng của mình, Dầu mỏ có thể được coi là một loại hàng hóa đặcbiệt nhất, chịu nhiều sự chi phối áp đặt bên ngoài các yếu tố kinh tế, thị trườngthông thường trong Thương mại quốc tế

Rõ ràng, chính sách phát triển kinh tế, “mưu đồ” chính trị, tầm quan trọng to lớncũng như mức độ khan hiếm của dầu mỏ chính là những nguyên nhân cơ bản dẫnđến sự bất ổn định an ninh dầu mỏ, và là nguy cơ dẫn tới khủng hoảng loại nguyênliệu “vàng đen” này.

5.2 Sự đa dạng trong sản phẩm dầu đối với cuộc sống hiện đại:

Thành phần chủ yếu của dầu mỏ gồm các hydrocacbon và một số tạp chất.Nguyên tử C liên kết với các nguyên tố H tạo thành các chuỗi với độ dài liên kếtkhác nhau Mạch liên kết rất đa dạng và đó là nguyên nhân chính tạo ra những đặctính lý hóa và màu sắc rất khác nhau của dầu mỏ Chuỗi liên kết cacbon càng dàithì nó càng nặng:

Mạch Cacbon từ C7 (C7H16) đến C11 (C11H24) được sử dụng để pha chế xăngđộng cơ, tất cả chúng đều có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt độ bay hơi của nước

Với chuỗi liên kết C nhỏ hơn 18 (từ C18H32 trở xuống) thì phân đoạn dầu mỏnày tồn tại dưới trạng thái lỏng (trong điều kiện nhiệt độ trong phòng) Trong đóthì phân đoạn từ C12 đến C15 là phân đoạn kerosen (dầu hỏa), tiếp đó là phân đoạnnhiên liệu diezen và nhiên liệu nặng hơn (giống như dầu đốt lò trong nhà FO nhẹ).Phân đoạn kế tiếp nữa là phân đoạn dầu nhờn

Từ C19 trở lên là các chất rắn (ở nhiệt độ phòng) do đó từ C19 trở đi thì có thểdùng để sản xuất sáp parafin, hắc ín và cuối cùng là nhựa đường bitum.

Hầu hết các loại nhựa plastic đều có nguồn gốc từ dầu Rất nhiều thứ đượclàm từ nhựa plastic: từ bàn phím máy tính, vỏ bọc máy in, bút, hộp đựng thức ăn,các vật dụng bằng nhựa plastic dùng một lần trong bệnh viện, lốp xe ôtô, tấm thảmlót chân, điện thoại di động, tấm lợp mái nhà… Dầu mỏ đều tham gia vào việc

sản xuất tất cả các sản phẩm trên, cung cấp hàng hóa tiêu dùng cho hàng triệungười trên toàn thế giới.

Các sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ

Sản phẩm thu được từ quá trình chế biến dầu thô:

Mô hình một hợp tháp chưng cất hiện đại.

a Khí dầu mỏ (petroleum gas) được dùng để sưởi ấm, nấu ăn và chế biến racác sản phẩm nhựa (making plastics).

b Naphta (naphtha) ligroin là sản phẩm trung gian để đưa đi chế biến, pha chếthành xăng thương phẩm.

c Nhiên liệu cho động cơ (gasoline motor fuel) hay ta thường gọi là xăngthương phẩm.

d Nhiên liệu dầu hỏa (kerosene fuel) dùng cho động cơ phản lực (forjetengines) và máy bay cánh quạt (tractors).

e Dầu nhờn (lubricating oil) – được dùng để làm dầu bôi trơn cho động cơ,sản xuất mỡ nhờn và các loại dầu nhờn khác.

f Dầu nặng (heavy gas) hoặc nhiên liệu đốt lò (fuel oil) được dùng làm nhiênliệu cho công nghiệp và là nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhiều sản phẩmkhác.

g Phần sót lại sau khi chưng cất , bao gồm cặn cốc , nhựa đường atphan vàhắc ín , sáp ; Chúng là những nguyên liệu đầu vào để sản xuất ra nhiều sảnphẩm thương mại khác nhau

Mô tả tổng thể các sản phẩm được tạo ra từ dầu mỏ và khí dầu mỏ

Một số sản phẩm xăng dầu thu được từ công nghệ lọc dầu

Một số sản phẩm plastic

thu được từ công nghệ lọc dầu

5.3 Công nghệ lọc và chế biến dầu:

Để sản xuất được các sản phẩm đó thì cần hệ thống các thiết bị khoa học-kĩ thuật,máy móc phục vụ cho quá trình khai thác và sử dụng dầu:

5.4 Ảnh hưởng đến môi trường sống:

Bên cạnh những sản phẩm đó thì quá trình khai thác dầu cũng để lại những hậuquả cho môi trường sống Một trong số đó là sự cố tràn dầu.

Tràn dầu là sự giải phóng dầu mỏ lỏng vào môi trường do các hoạt động của conngười Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác,vận chuyển, chế biến, phân phối và tàng trữ dầu khí và các sản phẩm của chúng.Gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sinh thái và thiệt hại đến các hoạtđộng kinh tế, đặc biệt là các hoạt động có liên quan đến khai thác và sử dụng cácdạng tài nguyên thuỷ sản,du lịch biển.

Ảnh hưởng của một sự cố tràn dầu lên hệ sinh tháiphụ thuộc vào các yếu tố, bao gồm:

-Kích thước và tính chất của vết dầu loang

-Các đặc tính lý hóa và độc tính của mỗi loại dầu; cácđiều kiện hải dương học (dòng chảy, thủy triều đối lưunước).

-Điều kiện nước (gió và sóng) trong thời điểm xảy rasự cố tràn dầu.

-Bản chất của trầm tích trong hệ sinh thái bị ảnh hưởng(sẽ xác định khả năng thấm dầu vào chất nền đất).

Máy lọc dầu model L ứng dụng cho lọc dầu cách điện,dầu

turbine,dầu bôi trơn…, theo yêu cầu của khách hàng.

Máy lọc tách dầu J được trang bị sợi polymer tiên tiến bằng tổ hợp lọc trung gian với thiết bị tách nước và dầu đặc biệt ,do vậy nó có thể phá vỡ thể nhũ tương và lọc hiệu quả cao.

Máy lọc dầu chân không YD là thiết kế mới nhất cho tái chế ,lọc dầu kháng cháy phosphate ester

Hệ thống lọc dầu YE được thiết kế cho lọc, tái chế,phục hồi dầu đông cơ.Hệ thống này không những lọc carbon ,ô-xít màcó thể lọc một vài chất gây hại như nhụa ,chất keo sau khi xử lý màu của dầu gần như giống dạng ban đầu.

Máy lọc dầu biến áp 1 cấp chân không ZY thiết kế đặc biệt cho lọc dầu cách điện ,dầu biếnáp…ứng dụngrộng dãi trongcác nhà máy , trạm điện, vậnchuyển năng lượng điện.

Tác hại:

Dầu có thể ảnh hưởng đến môi trường bằng nhiều cách khác nhau Nó gây tử vong cho các sinh vật Các loại dầu nhẹ bị tràn ra gần các khu vực nuôi cá, tôm,cua… có thể gây ra thiệt hại trên diện rộng Phần còn lại có thể tích tụ vào cáctrầm tích và mô của sinh vật sống trong khu vực bị ảnh hưởng Việc tích tụ dầubên trong các mô sinh vật đặc biệt là trai, sò,… khiến chúng có mùi và không thểtiêu thụ được trên thị trường.

- Các bãi cát, bãi bùn (vùng kín gió): Dầu có thể bị thấm sâu bên trong lòngtrầm tích đáy

Sự cố trên đã làm hao hụt một lượng lớn dầu mỏ trên thế giới và câu hỏi đặtra là trữ lượng và tiềm năng của dầu mỏ trong tương lai sẽ thế nào?

5.5 Trữ lượng, tiềm năng của dầu mỏ trong tương lai

Dầu mỏ ngày nay là nguồn năng lượng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.Chính vì vậy, nó đã và đang trở thành vấn đề nóng bỏng toàn cầu Có tới 2/3 trữ lượngdầu mỏ đã được thẩm định hiện nằm ở khu vực Trung Đông 82,2% trữ lượng dầu mỏcủa thế giới tập trung ở khoảng mười nước: Arab Saudia, Iran, Iraq, Kuwait,Venezuela, Nga, Libi, Kazakstan, Nigieria… 55,8% nguồn cung khí đốt của thế giớitập trung chủ yếu ở 3 nước Nga, Iran, Qatar Nga chiếm hơn 10% trữ lượng dầu mỏ,20% trữ lượng than của thế giới, 7% trữ lượng khí thiên nhiên Song theo nghiên cứucủa các chuyên gia, khoảng 20-30 năm nữa tài nguyên thiên nhiên ở Nga sẽ chẳng cònlại là bao

Biểu đồ phân bố trữ lượng dầu trên thế giới

Hãy cùng tưởng tượng tới một ngày không xa trong tương lai gần, Điều gì sẽxảy nếu trái đất không còn dầu mỏ? Điều gì sẽ xảy ra nếu huyết mạch của cuộc sốngvăn minh hiện đại này ngừng chảy? Câu trả lời là nền kinh tế toàn cầu sẽ sụp đổ Cuộc sống mà nhân loại từng biết đến sẽ đi đến hồi kết Tất cả các vật dụng hàng ngàyđược làm từ dầu mỏ sẽ không được sản xuất nữa Việc vận chuyển và sản xuất hànghóa cũng sẽ bị dừng lại Hàng triệu người sẽ bị mất việc làm Xu thế phát triển củanhiều 4 ngành khác cũng sẽ đóng băng Ngành sản xuất thực phẩm cũng sẽ bị đình trệ.Hàng triệu người có nguy cơ chết đói, và khi đó, xã hội mà chúng ta cố gắng tạo dựngbấy lâu sẽ có nguy cơ phải đối mặt với nhiều tai họa Theo giáo sư Dubi khoa nghiêncứu hạt nhân của trường đại học Ben-Gurion (Israel): “Tất cả các nguồn năng lượngthay thế hiện nay như mặt trời, gió hoặc sóng biển cộng lại cũng chưa đáp ứng được40% nhu cầu của con người và một thế giới không có dầu sẽ là một thế giới không cólương thực, hàng tỉ người sẽ chết vì đói” Do vậy mà vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượngquan trọng nhất mà chúng ta vẫn thường gọi là “vàng đen” đã và đang trở thành mộtmối quan tâm lớn của không riêng một quốc gia nào trên thế giới, mà nó đã trở thànhmột vấn đề chung của toàn cầu, toàn nhân loại

Nhiều nhà khoa học cho rằng điều này có thể sẽ xảy ra chỉ trong bốn năm tới, một sốkhác cho rằng có thể nhiều thập kỷ nữa thì điều này mới xảy ra Tuy nhiên, dù thế nàothì mọi người cũng đều nhất trí cho rằng điều này sẽ xảy ra trong một ngày nào đó

Dầu mỏ là một loại nhiên liệu có hạn và không thể tái tạo Từ khi con người bắt đầukhai thác dầu mỏ, thì nguồn cung đã giảm dần, tỷ lệ sụt giảm nguồn dầu mỏ đang ngàycàng tăng lên mỗi năm Phải mất hàng triệu năm dầu mỏ mới có thể được tạo ra nhưngcon người chỉ mất chưa đầy 200 năm để tiêu thụ hết nguồn cung dầu mỏ có trên tráiđất.

5.6 Nguồn nhiên liệu có thể thay thế dầu mỏ:

Hiện nay, con người đang nỗ lực tìm ra nguồn nguyên liệu thay thế dầu mỏ Ngành sinh học đem đến một nguồn nhiên liệu mới có tiềm năng trong tương lai:

1.Ngô: Nhờ có hàm lượng đường cao để tạo ra

ethanol, ngô chính là nguồn gốc của lượng lớn ethanol sửdụng trong quá trình sản xuất nhiên liệu E85.

2.Dầu ăn: Bằng cách lọc bỏ các chất cặn sau khi

chiên rán thức ăn, các nhà sản xuất có thể chế biến ranhiên liệu sinh học.

3.Bông: Bông vẫn được biết đến là chất liệu để làm

vải may quần áo các nhà khoa học còn dùng bông để sảnxuất ra nhiên liệu sinh học.

Ngoài ra nguồn năng lượng tái sinh cũng có thể là lựa chọn lí tưởng: Năng lượng mặt trời và năng lượng gió sạch và rẻ nhưng lại không đủ để có thể đáp ứng nhu cầu của con người như dầu mỏ và cũng được các quốc gia hướng tới Hiện có ít nhất 45 quốc gia đang sử dụng loại năng lượng này, 60 nước có chương trình quốcgia phát triển năng lượng tái sinh, 19 nước khuyến khích sử dụng năng lượng mặt trời để thắp sáng và sưởi ấm nhưng đó vẫn còn là con số quá ít.