Ảnh hưởng của Nhiên liệu hóa thạch đối với Sự ấm lên toàn cầu và Giải pháp khắc phục

Dầu mỏ và khí

Nguồn gốc hình thành dầu mỏ và khí. Dầu mỏ và khí là những nguồn hydrocacbon rất phong phú có trong tự nhiên. Qua phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ khác nhau người ta nhận thấy không có mỏ dầu và khí nào trên thế giới lại có thành phần giống nhau hoàn toàn, mà chúng rất khác nhau và thay đổi trong phạm vi rất rộng. Chính vì sự khác nhau này mà nhiều nhà khoa học đã có nhiều cách giải thích khác nhau về nguồn gốc dầu và khí. Muốn làm rừ được điều này cần phải xột đến quỏ trỡnh hỡnh thành và biến đổi của dầu và khí trong lòng đất. Cho đến nay vẫn chưa có những ý kiến, nhận định nhất trí về nguồn gốc và sự biến đổi tạo thành dầu và khí. Có nhiều giả thuyết được nêu ra, nhưng có hai giả thuyết. có sức thuyết phục nhất và được quan tâm nhiều nhất là: Dầu khí có nguồn gốc vô cơ và dầu khí có nguồn gốc hữu cơ. Theo giả thuyết về nguồn gốc vô cơ thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất vô cơ, cụ thể trong lòng đất có chứa các cacbua kim loại như: Al4C3, CaC2,… các chất này bị phân huỷ bởi nước để tạo ra CH4, C2H2,… theo các phương trình phản ứng sau:. Các chất hữu cơ hình thành từ các phản ứng trên tiếp tục biến đổi dước tác động của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác là các khoáng sắt có sẵn trong lòng đất để tạo nên dầu khí. Giả thuyết này đã thuyết phục được nhiều nhà khoa học trong một thời gian dài. Tuy nhiên, trong những hoạt động thực tiễn thì nó đã gặp phải khá nhiều vấn đề mà bản thân không giải thích được như:.  Hàm lượng các hợp chất cacbua trong lòng đất thì khá hạn chế, trong khi đó dầu mỏ ngày càng tìm được với số lượng rất lớn và hầu như có mặt khắp nơi.  Các phản ứng tạo hợp chất thơm và các hợp chất có thành phần tương tự như dầu mỏ từ CH4 và C2H2 đòi hỏi có nhiệt độ cao trong khi đó thực tế nhiệt độ đạt được trong các mỏ dầu khí ít khi vượt quá 150oC đến 200oC.  Bằng các phương pháp phân tích hiện đại người ta đã xác định được trong dầu thô có chứa các phorphyrin là hợp chất có nhiều trong xác động thực vật. Chính những khuyết điểm trên mà giả thuyết này ngày càng có ít người quan tâm và thay vào đó là giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ. b) Nguồn gốc hữu cơ. Trong quá trình khai thác thì dầu và khí sẽ được tách riêng sau quá trình ổn định dầu thô tại giàn khoan nhằm mục đích thuận lợi cho quá trình vận chuyển đến các nhà máy xử lý hay chế biến tiếp theo và do chúng tồn tại ở các trạng thái khác nhau nên ở đây ta sẽ nghiên cứu riêng thành phần hoá học của chúng [8, tr 13-14].

TRỮ LƯỢNG VÀ SỰ PHÂN BỐ CÁC NGUỒN NHIấN LIỆU HểA THẠCH TRÊN THẾ GIỚI

Vào thời điểm năm 2007 cơ cấu cân bằng năng lượng được đánh giá như sau: dầu mỏ chiếm khoảng 36%, khí thiên nhiên chiếm khoảng 22%, than đá chiếm khoảng 22%, điện hạt nhân chiếm khoảng 6,8%, thủy điện chiếm khoảng 2,2%, còn lại các dạng năng lượng khác (năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều, năng lượng địa nhiệt, các loại nhiên liệu sinh học..) chiếm khoảng 11%. Mexico, Trung Quốc, và cả Canada là những nước không nằm trong “top ten” của các cường quốc dầu mỏ (trữ lượng dầu khổng lồ của Canada gần đây mới được đánh giá về hiệu quả kinh tế và trong bối cảnh giá dầu tăng cao đã trở nên hấp dẫn hơn trong tính toán của các nhà đầu tư, nhưng giá thành khai thác và chế biến vẫn còn cao, cho nên hiện nay sản lượng khai thác của loại dầu này hàng năm chỉ khoảng 400 triệu thùng 55 tiệu tấn) nhưng lại nằm trong “top ten” các nước khai thác dầu [3, tr 57].

VAI TRề CỦA CÁC DẠNG NHIấN LIỆU HểA THẠCH 1. Than

• Trên thế giới
• Ở Việt Nam

Chắc chắn trong tương lai người ta còn tìm ra thêm nhiều mỏ dầu và mỏ khí mới, do đó trữ lượng được xác minh của dầu mỏ và khí thiên nhiên còn tăng lên, làm cho thời gian “phục vụ” loài người của hai dạng năng lượng này thêm dài ra so với các khoảng thời gian nêu ra trên đây, mặc dầu lượng dầu và khí tiêu thụ hàng năm tiếp tục tăng đáng kể. Việc than quay trở lại “cạnh tranh” với dầu mỏ trong sản xuất điện có thể được giải thích như sau: Trước đây khí thải từ các nhà máy điện chạy bằng dầu được coi là sạch hơn khí thải từ các nhà máy điện chạy bằng than do ít gây ô nhiễm (CO, SO2, NOx), cho nên người ta chuyển dần các nhà máy điện chạy than sang chạy dầu để khỏi phải xử lý khí thải ra môi trường.

DỰ BÁO SỰ THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG TRONG THẾ KỶ 21

• Kịch bản về sự thay đổi nhiệt độ 1. Trên thế giới
• Kịch bản về nước biển dâng 1. Trên thế giới

- Kịch bản gốc B1: Kinh tế phát triển nhanh giống như A1 nhưng có sự thay đổi nhanh chóng theo hướng kinh tế dịch vụ và thông tin; dân số tăng đạt đỉnh vào năm 2050 và sau đó giảm dần; giảm cường độ tiêu hao nguyên vật liệu, các công nghệ sạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên được phát triển; chú trọng đến các giải pháp toàn cầu về ổn định kinh tế, xã hội và môi trường (kịch bản phát thải thấp tương tự như A1T) [12, tr 6]. Việc nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng vượt qua ngưỡng 2–3°C (Bảng 3.1) có thể sẽ gây ra những ảnh hưởng vô cùng tai hại về mặt sinh thái, xã hội và kinh tế. Nó cũng sẽ làm tăng nguy cơ xảy ra các ảnh hưởng mang tính thảm họa, khiến cho biến đổi khí hậu gây ra các tác động phản hồi vô cùng mạnh mẽ đến chu trình các-bon. Nhiệt độ tăng quá 4–5°C sẽ khiến cho những ảnh hưởng này còn nghiêm trọng hơn nữa, nó làm gia tăng đáng kể khả năng xảy ra những hệ quả mang tính thảm họa trong quá trình tác động phản hồi đó. Trong ít nhất ba kịch bản của IPCC, khả năng vượt qua ngưỡng tăng nhiệt độ 5°C là hơn 50%. Nói cách khác, theo những kịch bản hiện có, khả năng nhiệt độ thế giới tăng trên 5°C sẽ cao hơn rất nhiều khả năng duy trì mức tăng trong ngưỡng biến đổi khí hậu là 2°C. So với nhiệt độ thời kỳ tiền công nghiệp, oC. Một cách để hiểu về những mối nguy hại nói trên là suy nghĩ một cách thấu đáo xem chúng có ý nghĩa như thế nào đối với cuộc sống của những người bình thường. Tất cả chúng ta đều phải chung sống với các rủi ro. Bất cứ ai lái xe hay đi bộ trên. đường cũng phải đối mặt với một rủi ro rất nhỏ là có thể bị tai nạn khiến họ bị thương nghiêm trọng. Nếu nguy cơ xảy ra một vụ tai nạn như vậy tăng lên trên 10%, đa phần người dân sẽ cân nhắc kỹ về việc lái xe hoặc đi bộ: khi có một phần mười khả năng bị thương nghiêm trọng, ta không thể xem nhẹ rủi ro đó được. Nếu khả năng xảy ra một tai nạn nghiêm trọng là 50:50, việc thực hiện các biện pháp giảm thiểu rủi ro nghiêm trọng sẽ trở nên hết sức cấp bách. Đến nay, chúng ta đang trong thời kỳ mà sự phát thải các khí nhà kính hầu như đã khẳng định chắc chắn rằng hiện tượng biến đổi khí hậu sẽ đi theo chiều hướng nguy hiểm, cùng với nguy cơ rất cao sẽ vượt qua ngưỡng giới hạn của một thảm họa sinh thái. Tình thế cấp bách đòi hỏi phải giảm thiểu rủi ro, nhưng thế giới vẫn chưa hành động. Trong khoảng thời gian một thế kỷ nữa hoặc lâu hơn một chút, có một viễn cảnh rất thực tế là với các xu thế hiện thời thì nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng thêm 5°C. Con số này gần bằng với mức gia tăng nhiệt độ trung bình đã diễn ra suốt từ cuối thời kỳ băng hà cuối cùng, cách đây khoảng 10.000 năm, cho tới nay. Trong suốt thời kỳ đó, phần lớn lãnh thổ Ca-na-đa và những vùng rộng lớn thuộc Hoa Kỳ đều nằm dưới lớp băng. Sông băng khổng lồ Laurentide che phủ phần lớn vùng đông bắc và trung tây Hoa Kỳ dưới lớp băng dày vài dặm. Sự biến mất của lớp băng đó đã để lại vết tích là khu Hồ Lớn, và cuốn trôi những vùng đất mới, trong đó có Long Island. Phần lớn phần phía nam châu Âu và miền tây bắc châu Á cũng đã từng được băng che phủ [8, tr 38]. Không nên phóng đại những so sánh giữa hiện tượng biến đổi khí hậu ở thế kỷ 21 với giai đoạn chuyển tiếp từ thời kỳ băng hà cuối cùng. Không có sự tương đồng trực tiếp nào đối với các quá trình nóng lên đang diễn ra. Tuy nhiên, các bằng chứng địa chất cho thấy khỏ rừ rằng những biến đổi nhiệt độ với tốc độ và quy mụ hiện thời sẽ kết thúc bằng những biến đổi của địa lý trái đất, cùng với sự thay đổi đáng kể về phân bố loài và địa lý nhân văn. Các khoảng xác suất về thay đổi nhiệt độ liên quan đến nồng độ khí nhà kính sẽ giúp chúng ta xác định những mục tiêu của công tác giảm thiểu. Bằng cách điều chỉnh lưu lượng phát thải khí nhà kính, chúng ta có thể thay đổi tốc độ tích tụ các khí này, qua đó thay đổi khả năng mức tăng nhiệt độ vượt qua những mốc cụ thể. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa lưu lượng, trữ lượng tích tụ các khí nhà kính và những kịch bản nhiệt độ trong tương lai không hề đơn giản. Đặc điểm của hệ thống này là có khoảng trễ về thời gian khá dài giữa hành động hôm nay với những hệ quả ngày mai. Các chính sách nhằm giảm nhẹ biến đổi khí hậu phải đối mặt với những lực cản lớn có ảnh hưởng. b) Sự phát thải ngày nay quyết định trữ lượng khí nhà kính trong tương lai Hóa học cơ bản là một thứ lực quán tính. Khi CO2 được thải vào khí quyển, nó sẽ tồn tại rất lâu trong đó. Cứ một tấn CO2 được thải ra thì một nửa còn lại trong khí quyển từ vài trăm đến vài nghìn năm. Điều đó có nghĩa là trong khí quyển ngày nay vẫn còn một phần lượng CO2 được phát thải khi những đầu máy hơi nước chạy bằng than đầu tiên đi vào hoạt động hồi đầu thế kỷ 18. Tương tự, vẫn còn sót lại một phần khí thải từ những nhà máy điện đốt than đầu tiên trên thế giới do Thomas Edison thiết kế và được khánh thành tại vùng hạ ManhaĴan vào năm 1882. Ngày nay, chúng ta đang sống với những hệ quả từ các khí nhà kính được phát thải từ những thế hệ trước - và các thế hệ tương lai sẽ chung sống với những hệ quả từ quá trình phát thải ngày hôm nay của chúng ta [7, tr 39]. c) Trữ lượng, lưu lượng và duy trì ổn định khí nhà kính.

ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU 1. Tác động lên môi trường

• Ảnh hưởng đến con người 1. Sức khỏe

Đồng bằng sông Cửu Long sẽ là vùng bị ảnh hưởng mạnh nhất, nước biển dâng cao hơn sẽ làm cho nhiều vùng đồng bằng nước ngọt hiện nay trở thành vùng nước lợ, hàng triệu người sẽ có nguy cơ bị mất chỗ ở, từ đó làm gia tăng sức ép lên sự phát triển của các vùng lân cận, làm thay đổi chế độ thủy văn dòng chảy và gây áp lực đến 90%. Trước hết, cần phải củng cố, bổ sung mạng lưới điều tra quan trắc tài nguyên nước, bao gồm cả nước mặt và nước dưới đất, cả lượng và chất, hình thành mạng lưới quan trắc điều tra tài nguyên nước thống nhất trong phạm vi cả nước, tiến hành kiểm kê đánh giá tài nguyên nước trong các lưu vực sông, các vùng và toàn lãnh thổ.

NHỮNG GIẢI PHÁP LÀM GIẢM PHÁT THẢI KHÍ CO 2 DỰA VÀO THIÊN NHIÊN VÀ CƯỠNG BỨC

• Các giải pháp cưỡng bức

Các kim loại Ca, Mg hòa tan phản ứng với bicarbonat (HCO3-) để kết tủa CaCO3 và MgCO3 là nguyên liệu để sinh vật sử dụng tạo ra vỏ của chúng. Khi các sinh vật đó chết, vỏ của chúng lại bị phân hủy để trở về dạng đá vôi. Như vậy, trong thiên nhiên sự hình thành carbonat của các kim loại diễn biến qua hàng tỉ năm để hút carbon của trái đất vào trong đó. Nhưng đây là quá trình tự diễn biến theo quy luật của nhiệt động học; năng lượng tự do của carbonat thấp hơn năng lượng tự do của carbon dioxide. Để cho quá trình xảy ra với tốc độ đáng kể phản ứng tạo carbonat phải được thực hiện ở nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc các tác chất phải được hoạt hóa trước. Đó là hướng nghiên cứu đang được tiến hành ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới. Tác chất được coi là thuận lợi nhất cho quá trình hình thành carbonat là khoáng serpentinit, bởi vì nó không có tính độc hại. Thu hồi và tái sử dụng CO2. a) Thu hồi khí thải CO2 từ các nhà máy công nghiệp để nuôi trồng tảo. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất việc nuôi dưỡng và thu hoạch tảo trực tiếp trong khí thải của các nhà máy điện như là một giải pháp xử lý hiệu quả, sẽ làm giảm đáng kể lượng khí thải CO2 ra ngoài không khí, làm giảm tác động hiệu ứng nhà kính và góp phần làm sạch môi trường, đồng thời mở ra cơ hội kiếm tiền từ việc mua bán hạn ngạch thương mại khí thải.

SỬ DỤNG NHIấN LIỆU SINH HỌC THAY THẾ DẦN NHIấN LIỆU HểA THẠCH

• Các dạng nhiên liệu sinh học

Thời gian phân hủy của chất thải này không dài (khoảng 2 - 3 tháng). Chất thải từ trâu bò và lợn phân hủy nhanh hơn chất thải từ người và gia cầm.  Thực vật: gồm phụ phẩm cây trồng như rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu,… và các loại cây xanh hoang dại như bèo, các cây cỏ sống dưới nước, các loại cây phân xanh,…Các loại nguyên liệu này có lớp vỏ cứng rất khó bị phân hủy. Quá trình phân hủy của nguyên liệu thực vật dài hơn so với phân. Bảng 4.1: Đặc tính và sản lượng khí có thu được của một số nguyên liệu thường gặp. của việc sử dụng. biogas đối với môi. Dùng khí biogas làm nhiên liệu sẽ giảm một phần việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và việc chặt phá rừng để làm củi đốt nên đã góp phần bảo vệ rừng. Biogas đã làm giảm đáng kể các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Bên cạnh đó, công nghệ bể KSH đã cải thiện vệ sinh trang trại và hộ gia đình, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ trang trại chăn nuôi và cung cấp phân bón hữu cơ cải thiện đất trồng trọt. Xăng sinh học a) Khái niệm. Xăng sinh học: Bao gồm Biomethanol, Bioethanol, Biobutanol… Trong số các dạng xăng sinh học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu sinh học thông dụng nhất hiện nay trên thế giới vì có khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chứa đường như mía, củ cải đường và nguyên liệu chứa tinh bột như: ngũ cốc, khoai tây, sắn…. Toàn Châu Âu hiện nay đều dùng E5 thay thế các loại xăng thông dụng. Ethanol) rất phổ biến. (còn được gọi là RME - rapeseed methyleste). b) Nguyên liệu để sản xuất Diesel sinh học (biodiesel).  Với điều kiện ở châu Âu thì cây cải dầu với lượng dầu từ 40% đến 50% là cây thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học.  Ở Trung Quốc người ta sử dụng cây cao lương và mía để sản xuất Biodiesel.Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được 1 tấn cồn, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500 kg Biodiesel. Ngoài ra, Trung Quốc còn nghiên cứu phát triển khai thác một loại nguyên liệu mới - Tảo. Khi nghiên cứu loại dầu sinh học từ tảo thành công và được đưa vào sản xuất, quy mô sản xuất loại dầu này có thể đạt tới hàng chục triệu tấn. Theo dự tính của các chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc sẽ sản xuất khoảng 6 triệu tấn dầu nhiên liệu sinh học.  Giống Trung Quốc, Mỹ cũng vận dụng công nghệ sinh học hiện đại như nghiên cứu gien đã thực hiện tại phòng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc gia tạo được một giống tảo mới có hàm lượng dầu trên 60%, một hécta có thể sản xuất được trên 2 tấn dầu diesel sinh học.  Các nước Tiểu Vương quốc Ảrập Thống Nhất thì sử dụng dầu jojoba, một loại dầu được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm để sản xuất Biodiesel.  Đối với khu vực Đông Nam Á, các nước Thái Lan, Inđônêxia, Malaysia cũng đã đi trước nước ta một bước trong lĩnh vực nhiên liệu sinh học. Như ở Thái Lan, hiện sử dụng dầu cọ và đang thử nghiệm hạt cây jatropha, cứ 4 kg hạt jatropha ép được 1 lít diesel sinh học tinh khiết 100%, đặc biệt loại hạt này không thể dùng để ép dầu ăn và có thể mọc trên những vùng đất khô cằn, cho nên giá thành sản xuất sẽ rẻ hơn so với các loại hạt có dầu truyền thống khác.  Indonexia thì ngoài cây cọ dầu, cũng như Thái Lan, Indonesia còn chú ý đến cây có dầu khác là jatropha. Indonesia đặt mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học sẽ đáp ứng 10% nhu cầu năng lượng trong ngành điện và giao thông vận tải [21]. c) Ưu điểm của việc sử dụng Diesel sinh học đối với môi trường [21].

SỬ DỤNG BIOGAS LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI 1. Chuyển đổi động cơ chạy bằng xăng dầu sang chạy bằng biogas

• Tính toán hiệu quả kinh tế khi sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện

Như vậy, nếu sử dụng công nghệ chuyển đổi động cơ sử dụng nhiên liệu lỏng sang chạy bằng biogas, mỗi năm chúng ta có thể sản xuất được 10% năng lượng điện bằng nhiên liệu thay thế, tiết kiệm được 15.000 tỉ đồng tiền nhiên liệu (do các động cơ chạy bằng dầu), giảm phát thải 4 triệu tấn CO2 (tương đương 1,5 triệu tấn C) vào bầu khí quyển. Ngoài ra các bộ phụ kiện vạn năng của công nghệ này còn cho phép chuyển đổi nhiên liệu biogas/nhiên liệu lỏng cho hầu hết các chủng loại động cơ đốt trong tĩnh tại hiện đang được sử dụng phổ biến (xăng, diesel, 1 xi lanh, nhiều xi lanh, tăng áp, không tăng áp,..), có phạm vi thay đổi công suất rất rộng từ một vài kW đến hàng trăm kW.