TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện khoa học & công nghệ môi trường ===  === Bài tiểu luận: Nhập môn kỹ thuật môi trường Đề tài: Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Nhóm sinh viên thực hiện: Họ và tên MSSV Vương Đình Nam 20132720 Phùng Trà My 20132636 Nguyễn Thị Thanh Nga 20132737 Nguyễn Thị Bích Phượng 20133064 Lê Anh Phương 20133013 Vũ Thị Thu Phương 20133054 Trần Văn Quyền 20133199 Nguyễn Như Quỳnh 20133221 Doãn Minh Sang 20133255 Nguyễn Thế Tám 20133412 Lớp: KTMT01-K58 Giảng viên hướng dẫn: Ts Nghiêm Trung Dũng Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 2 MỤC LỤC PHẦN 1: KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC VÀ PHÂN BỐ 3 I. Khái niệm 3 1. Khái niệm 3 II. Nguồn gốc và phân bố. 3 1. Than (coal) 4 2. Dầu và khí thiên nhiên (Oil and natural gas). 5 2.1. Dầu thô (crude oil) 5 2.2. Khí đốt. 6 III. Tầm quan trọng. 8 IV. Nguyên nhân của sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 8 PHẦN 2: THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ. 9 I. Vài nét chung về nhu cầu năng lượng của thế giới 9 1. Dầu mỏ 10 2. Kkhí thiên nhiên 12 3. Than 13 PHẦN 3: GIẢI PHÁP CHO SỰ CẠN KIỆT NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH 15 1. Giải pháp kinh tế. 15 2. Giải pháp thể chế. 18 3. Giải pháp giáo dục. 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 3 PHẦN 1: KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC VÀ PHÂN BỐ I.Khái niệm 1. Khái niệm -Nhiên liệu hóa thạch là các loại nhiên liệu được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chôn vùi cách đây hơn 300 triệu năm. Các nguyên liệu này chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon cao. II. Nguồn gốc và phân bố. (Nhiên liệu hóa thạch gồm 3 nhóm chính: than đá, dầu và khí đốt). Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 4 -Nhiên liệu hóa thạch được hình thành: Từ quá trình phân hủy kỵ khí của xác các sinh vật( thực vật phù du và động vật phù du) lắng đọng xuống đáy biển (hồ) với số lượng lớn +Trong các điều kiện thiếu ôxy, cách đây hang triệu năm + Trải qua thời gian địa chất, các hợp chất hữu cơ trộn với bùn, và bị chôn vùi bên dưới các lớp trầm tích nặng. +Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao , các vật chất hữu cơ bị biến đổi hóa học, tạo ra kerogen ở dạng sáp. +Chúng được tìm thấy trong các đá phiến sét dầu và sau đó khi bị nung ở nhiệt cao hơn sẽ tạo ra hydrocacbon lỏng và khí bởi quá trình phát sinh ngược. 1. Than (coal) 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: Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 5 Bước đầu tiên là sự tạo nên than bùn (peat), một chất màu hơi nâu, ướt, mềm, xốp. 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%). 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 nhiên loại than này vẫn được sử dụng rộng rãi do 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 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. *Phân bố than trên thế giới : Than là dạng nhiên liệu hóa thạch có trữ lượng phong phú nhất, được tìm thấy chủ yếu ở Bắc Bán Cầu. Các mỏ than lớn nhất hiện nay nằm ở Mĩ, Nga, Trung Quốc và Ấn Độ. Các mỏ tương đối lớn ở Canada, Đức, Balan, Nam Phi, Úc, Mông Cổ, Brazil Trữ lượng than ở Mĩ chiếm khoảng 23,6% của cả thế giới. 2. Dầu và khí thiên nhiên (Oil and natural gas). Dầu và khí thiên nhiên có nguồn gốc từ các trầm tích biển giàu xác bã động thực vật cách đây khoảng 200 triệu năm. Các trầm tích hữu cơ ở điều kiện chôn vùi thiếu oxy, dưới nhiệt độ 50-250 độ C, áp suất ở độ sâu 2-7 km theo thời gian tạo nên hỗn hợp hydrocacbob là dầu và khí (ở dãy nhiệt độ cao hơn và độ sâu sâu hơn dầu). Các mỏ dầu và khí thường thấy đi đôi với nhau. Do tỷ trọng nhỏ hơn đá, chúng có xu hướng di chuyển lên phía trên qua các lỗ rỗng của đá và tích tụ thành các vũng dưới những lớp đá không thấm. Tầng đá không thấm phía trên và tầng đá thấm bên dưới tạo nên bẫy dầu hoặc khí.Có nhiều dạng bẫy khác nhau trong tự nhiên. Một khi tầng đá phủ bị mũi khoan xuyên thủng thì dầu và khí đi theo lỗ khoan lên mặt đất để được chế biến và phân phối. 2.1. Dầu thô (crude oil) Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 6 Dầu thô là một hỗn hợp lỏng gồm hàng trăm hợp chất hydrocacbon (Từ C5 đến C60). Từ dầu thô, trải qua quá trình lọc dầu, các hợp chất được phân thành các sản phẩm khác nhau, tùy theo điểm sôi của chúng : -Khí dầu mỏ, xăng lấy ra ở đỉnh tháp chưng, làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. -Dầu xăng làm nhiên liệu cho động cơ phản lực, máy bay. -Dầu hỏa được lấy trong khoảng nhiệt độ từ 250-350 độ C, được dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel và dùng để cracking. (Do xăng thu được từ quá trình chưng cất ở áp suất thường chỉ là 20% của dầu thô, tiến hành cracking để tạo ra nhiều xăng hơn và chất lượng xăng cao hơn) -Mazut được lấy ra ở đáy tháp chưng với nhiệt độ trên 275 độ C. Mazut chiếm tới 40- 50% lượng dầu mỏ đem chưng.Mazut được chế biến tiếp trong tháp chưng chân không để lấy thêm một số sản phẩm. Quá trình chưng chân không nhằm hạ nhiệt độ sôi của Mazut, tránh được sự phân hủy. Sản phẩm của quá trình là các loại dầu bôi trơn và nhựa đường. Dầu bôi trơn (lubricants) có nhiệt độ sôi 250-350 độ C, là sản phẩm quan trọng thứ hai sau xăng . -Hắc ín, nhựa đường (asphal) là phần còn lại sau khi chưng, lấy ra ở đáy tháp ở nhiệt độ khoảng 380 độ C, có thể sử dụng trực tiếp hoặc qua chế biến làm nhựa đường, chất lợp. Dầu còn chứa các hợp chất hoá dầu (petrochemicals) 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 vv 2.2. Khí đốt. Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 7 Khí thiên nhiên chỉ chứa vài hydrocacbon (C1 đến C4), mêtan và một lượng nhỏ hơn các êtan, propan, butan. Propan và butan được tách khỏi khí thiên nhiên và lưu trữ dưới áp suất (nén) trong các thùng dầu ở dạng lỏng gọi là khí dầu mỏ hoá lỏng (liquefied petroleum gas), chủ yếu được dùng làm nhiên liệu để sưởi ấm và nấu nước ở những vùng thôn quê. Khí thiên nhiên ngày càng phổ biến do nó là một nguồn năng lượng hiệu quả và tương đối sạch. Khí thiên nhiên hầu như không chứa S. Hơn nữa, khi đốt nó thải ít CO2 hơn xăng dầu hay than. Khí thiên nhiên đang được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực năng lượng như đốt trong các hộ gia đình, các trạm phát điện thay thế than, khí nén làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông (xe tải, bus ). So với các xe chạy bằng xăng dầu, xe chạy bằng khí thiên nhiên giảm lượng phát thải đến 80-90% hydrocacbon, 90% CO, 90% các chất độc và hầu như không có muội khói. Nó còn kinh tế vì giá thành cũng chỉ tương đương xăng dầu. *Methanoltổng hợp từ khí thiên nhiên. Metanol (CH3OH) có thể được sản xuất từ khí thiên nhiên hay tổng hợp từ than đá, khí sinh học (biogas). Hiện nay, người ta thường dùng khí thiên nhiên để sản xuất metanol. Metanol đã được chọn làm nhiên liệu cho các xe đua. Nó cháy ở nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn so với xăng và dầu diesel, như vậy nguồn thải hydrocacbon và CO cũng giảm, ít muội khói.Khí hydrocacbon ít sẽ làm giảm các phản ứng quang hoá. Tuy nhiên, metanol có những hạn chế như : nguồn thải của nó nhiều formaldehyd (HCHO) hơn xăng (khí này làm cay mắt và gây ung thư). Metanol lỏng tương đối độc, có tính ăn mòn cao nên đòi hỏi thùng chứa phải làm bằng những vật liệu đặc biệt. Thêm vào đó, động cơ chạy bằng metanol sẽ khó khởi động trong đk khí hậu lạnh (do mức độ bay hơi của nó thấp hơn xăng). Nó cháy với ngọn lửa không nhìn thấy (nguy hiểm).Hàm lượng Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 8 năng lượng của nó chỉ bằng 1/2 xăng, do đó nó chạy được quãng đường ngắn hơn khi so với cùng một thể tích nhiên liệu. *Phân bố dầu và khí thiên nhiên trên thế giới. Trữ lượng khổng lồ đến 63,2% lượng dầu của cả thế giới tập trung ở Vịnh Ba Tư, nhất là Ảrập Saudi (thành viên số 1 của OPEC :Organization of Petroleum Exporting Countries). Các mỏ dầu quan trọng còn lại khác nằm ở vịnhư Venezuela, Mehico, Nga, Libi và Mỹ (Alaska và vịnh Mehico). Gần 1/2 (49%) trữ lượng khí thiên nhiên của thế giới nằm ở 2 nước Nga và Iran. Các mỏ khí thiên nhiên quan trọng khác nằm ở Các Tiểu Vương Quốc Arap thống nhất, Arap Saudi, Mỹ và Venezuela III. Tầm quan trọng. - Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) ước tính năm 2006 : nguồn năng lượng nguyên thủy chiếm 86% nhiên liệu nguyên thủy sản xuất trên thế giới.( 36,8% dầu mỏ, than 26,6%, khí thiên nhiên 22,9%) - Dùng làm chất đốt (bị ôxi hóa thành điôxít cacbon và nước) để tạo ra năng lượng - Riêng về sản xuất điện, nhiên liệu hóa thạch cũng cung cấp 66% (tăng 2%), trong khi năng lượng tái tạo mới cung cấp khoảng 5%. - Các hydrocacbon bán rắn rò rỉ lên mặt đất được dùng làm chất đốt trong thời cổ đại, hay làm chất chống thấm và ướp xác. - Chất đốt cho các loại đèn dầu - Dùng cho các động cơ đốt trong(Xăng ,dầu diesel (phẩm chưng cất từ nhiên liệu hóa thạch)), nhà máy điện dùng nhiên liệu hóa thạch và các mục đích khác - Than,dầu hỏa dung vận hành động cơ hơi nước - Hắc ín -sản phẩm còn lại sau khi chiết tách dầu, dùng làm vật liệu trải đường - … IV. Nguyên nhân của sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch - Do sự tăng lên về dân số thế giới - Do trữ lượng của nhiên liệu hóa thạch hữu hạn - Do sự tăng lên về nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch phục vụ cho quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa. - Do bất ổn an ninh các khu vực chiến lược về năng lượng của thế giới. - Do khai thác bừa bãi Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 9 PHẦN 2: THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ. I. Vài nét chung về nhu cầu năng lượng của thế giới Về vấn đề này, có 3 điểm chúng ta cần lưu ý. Một là, nhu cầu về năng lượng của thế giới tiếp tục tăng lên đều đặn trong hơn hai thập kỷ qua. Thứ hai là, nguồn năng lượng hóa thạch vẫn chiếm 90% tổng nhu cầu về năng lượng cho đến năm 2010.Thứ ba là, nhu cầu đòi hỏi về năng lượng của từng khu vực trên thế giới cũng không giống nhau. Tài liệu của Cơ quan Thông tin Năng lượng 2004 đã dự báo rằng nhu cầu tiêu thụ tất cả các nguồn năng lượng đang có xu hướng tăng nhanh. Các nguồn năng lượng hóa thạch trên thế giới đang dần cạn kiệt. Theo nhiều dự báo, số cung dầu lửa toàn cầu sẽ còn gia tăng ít ra trong 5 năm tới trước khi đạt đỉnh điểm; khí đốt thiên nhiên và urani có lẽ còn gia tăng trong một hay hai thập kỷ trước khi lên mức tối đa và bắt đầu giảm dần. Nga đứng đầu thế giới về khí đốt thiên nhiên, đứng thứ hai về dầu mỏ và là nguồn cung cấp than và urani quan trọng cho thế giới. Song theo nghiên cứu của các chuyên gia, khoảng 20-30 năm nữa tài nguyên thiên nhiên ở Nga sẽ chẳng còn lại là bao. Hiện tỷ lệ khai thác dầu của Nga đã vượt quá 60%, việc tìm kiếm những mỏ mới thay thế ngày càng khó, 50 năm qua việc phát hiện những mỏ mới giảm 10 lần. Thời kỳ hoàng kim năng lượng của Nga sẽ nhanh chóng biến mất và đối diện với thời kỳ cạn kiệt tài nguyên. Saudia Arabia, nước chiếm 25% trữ lượng dầu mỏ thế giới và là nước sản xuất và xuất khẩu dầu thô hàng đầu thế giới. Nhưng người ta đang lo ngại rằng trữ lượng dầu của nước này đang sụt giảm vì phần lớn dầu lửa của Saudia Arabia được khai thác từ một số mỏ dầu Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch 10 khổng lồ nhưng các mỏ này đã được khai thác quá lâu, hơn một nửa thế kỷ qua, và thực tế đang ngày một khó khai thác hơn. Người ta cũng đang lo ngại về thời kỳ hậu dầu mỏ của khu vực này. Mặc dù Indonesia có trữ lượng than đá đã được kiểm chứng rất lớn, tới 5,5 tỷ tấn, trong tổng trữ lượng 860 tỷ tấn của toàn cầu, song cũng chỉ đủ cho khai thác trong vòng 14 năm nữa. Về khí đốt, trong 10 năm qua, trữ lượng khí đốt đã được kiểm chứng của Indonesia tăng 12%, so với mức tăng 21% của toàn cầu, đạt 2.900 tỷ m3, tương đương với 19,1 tỷ thùng dầu quy đổi, song cũng chỉ còn đủ cho khai thác trong 41 năm với mức sản lượng 71,1 tỷ m3 của năm 2012 Không chỉ riêng dầu mỏ; các nguồn cung khí đốt tự nhiên, than và urani có thể bắt đầu suy giảm sau một đến hai thập kỷ nữa.Nếu muốn khai thác được than người ta càng phải đào sâu hơn vào trong lòng đất, càng đào sâu càng ngốn nhiều tiền hơn và càng nguy hiểm hơn. 1. Dầu mỏ Thống kê của IEO2004 cho thấy, với nhu cầu đòi hỏi về dầu mỏ tăng lên 1,9% mỗi năm thì trong vòng 24 năm tới, mức tiêu thụ 77 triệu thùng/ngày năm 2001 sẽ tăng lên tới 121 triệu thùng/ngày vào năm 2025, mà nhu cầu lớn nhất sẽ là từ Mỹ và các nước đang [...]... nước có ngành công nghiệp nhiên liệu sạch đặc biết là nhiên liệu sinh học phát triển, với các tổ chức, cá nhân nước ngoài giàu tiềm lực để học hỏi kinh nghiệm trong việc phát triển nhiên liệu sạch; 17 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch - Chủ động xây dựng và thực hiện các chương trình, đề tài, dự án hợp tác quốc tế để tranh thủ tối đa sự giúp đỡ về kinh nghiệm, trí tuệ, sự tài trợ về vốn, trang thiết... tiết kiệm năng lượng, các mối nguy hại của việc khai thác quá mức nguồn nhiên liệu hóa thạch trong xã hội - Đẩy mạnh việc triển khai xây dựng mô hình hộ gia đình TKNL, tăng cường sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời trong các hộ gia đình 20 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Lá Xanh (2005), Nhiên liệu hóa thạch , tham khảo ngày 11/11/2014 http://nangluong.blogspot.com/2005/02/1-nhin-liu-ha-thch.html... năm 2020 và hai đề án:“chủ trương, 16 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch giải pháp chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu; đẩy mạnh công tác bảo vệ tài nguyên, môi trường của Bộ Tài nguyên - môi trường; Tiếp tục phối hợp với các bộ, ngành, địa phương, các tổ chức và cộng đồng quốc tế trong việc tham gia ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu; lồng ghép đè án nguồn nguyên liệu hoá thạch với Chiến.. .Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch phát triển ở châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc… Các quốc gia này có thể sẽ chiếm tới 60% nhu cầu của thế giới 11 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Nguồn dầu mỏ được chia ra thành 3 loại chính: trữ lượng phát hiện (Proved reserve: dầu đã được tìm thấy nhưng chưa khai thác); gia tăng trữ lượng (Reserve growth: sự tăng trữ lượng dầu mỏ do... xử thân thiện với thiên nhiên, môi trường Tăng nguồn kinh phí cho công tác kiểm tra, thanh tra, xử lý quyết liệt, giải quyết dứt điểm các vụ việc về môi trường, các vi phạm pháp luật bảo vệ môi trường Lấy chỉ số đầu tư cho môi trường, hoạt động bảo vệ môi trường, kết quả bảo vệ môi trường cụ thể để đánh giá - Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường bằng cách gắn nhiệm vụ bảo vệ môi trường với phát triển kinh... khả năng có hạn của ngân sách Nhà nước; - Sự đầu tư của doanh nghiệp và người dân cho bảo vệ môi trường còn ở mức rất thấp…  Giải pháp: 15 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch - Trước hết phải trợ cấp kinh phí đẩy mạnh xây dựng văn hóa ứng xử thân thiện với môi trường trên cơ sở đổi mới tư duy, cách làm, hành vi ứng xử, ý thức trách nhiệm với thiên nhiên, môi trường trong xã hội và của mỗi người dân... GIẢI PHÁP CHO SỰ CẠN KIỆT NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH 1 Giải pháp kinh tế  Các thách thức đáng quan tâm như: - Thách thức giữa yêu cầu bảo vệ môi trường với lợi ích kinh tế trước mắt trong đầu tư phát triển; - Thách thức giữa cơ sở hạ tầng, kỹ thuật bảo vệ môi trường lạc hậu với khối lượng chất thải đang ngày càng tăng lên; - Thách thức giữa nhu cầu ngày càng cao về nguồn vốn cho bảo vệ môi trường với... thiết bị và thu hút đầu tư nhằm phát triển sản xuất và tiêu thụ nhiên liệu sạch ở nước ta -Áp dụng chế độ ưu đãi thuế đối với những doanh nghiệp có hoạt động bảo vệ môi trường -Tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật và đào tạo nguồn nhân lực phục vụ nhu cầu phát triển nhiên liệu sinh học thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch Tóm lại, tài nguyên của mỗi quốc gia vốn là “của trời cho” Có những quốc... động và tranh thủ sự giúp đỡ của cộng đồng quốc tế cho kinh phí bảo vệ tài nguyên và môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu; Đẩy mạnh xã hội hóa kinh phí bảo vệ môi trường - Coi trọng yếu tố môi trường trong tái cơ cấu kinh tế, tiếp cận các xu thế tăng trưởng bền vững và hài hòa trong phát triển ngành, vùng phù hợp với khả năng chịu tải môi trường, sinh thái cảnh quan, tài nguyên thiên nhiên và trình... hòa thuộc Liên bang Xô Viết cũ khoảng 75,5 năm, châu Phi 88,9 năm còn riêng Trung Đông thì trữ lượng khí quy đổi khí thành phẩm đủ cung cấp cho hơn 100 năm nữa 3 Than 13 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Là nguồn nhiên liệu hóa thạch được sử dụng từ lâu nhất trên thế giới Tổng trữ lượng than trên toàn thế giới được ước tính khoảng 1.083 tỷ tấn, đủ cung cấp cho khoảng 210 năm nữa với mức tiêu thụ