TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
-------  -------

TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA MÔI TRƯỜNG

NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH

Nhóm

:4

Lớp

: 12CMT

TP. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 5 năm 2014


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG VIỆC:
Họ tên

STT

Công việc

MSSV

1

Võ Thị Dấu

1222028

Tìm và tổng hợp tài liệu

2

Trần Thế Đạt

1222037

Dịch bài

3

Hồ Hoàng Khang

1222084

Tìm và tổng hợp tài liệu

4

Trần Thị Mỹ Linh

1222106


Làm pp và báo cáo

5

Nguyễn Huy Nhã

1222148

Báo cáo

6

Nguyễn Thị Tuyết Nhân

1222152

Tìm tài liệu và tổng hợp

7

Huỳnh Thị Minh Phương

1222177

Làm pp và báo cáo

8

Nguyễn Tấn Quốc


1222188

Dịch bài

9

Lê Thị Thu Trang

1222256

Tìm và tổng hợp tài liệu

10

Nguyễn Huỳnh Thiện

1222217

Vắng

Trang 2/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

MỤC LỤC:
1.Tổng quan về vấn đề năng lượng và nhiên liệu hóa thạch.................................................. 5

2.Các loại nhiên liệu hóa thạch và tác động môi trường trong quá trình khai thác, ch ế bi ến
và sử dụng chúng........................................................................................................................6
2.1.Than đá (coal)................................................................................................................... 6
2.1.1 Thế nào là than đá?....................................................................................................6
2.1.2. Nguồn gốc và quá trình hình thành than đá............................................................. 6
2.1.3 Thành phần của than đá............................................................................................ 7
2.1.4 Trữ lượng than đá trên thế giới................................................................................7
2.1.5 Vai trò của than đá.....................................................................................................7
2.1.6 Tác động môi trường của việc sử dụng than đá......................................................8
2.2. Dầu mỏ (petroleum)........................................................................................................9
2.2.1 Thế nào là dầu mỏ?.................................................................................................. 9
2.2.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành dầu mỏ.............................................................9
2.2.3 Thành phần của dầu mỏ.........................................................................................10
2.2.4 Trữ lượng và nhu cầu dầu mỏ............................................................................... 10
2.2.5 Vai trò của dầu mỏ................................................................................................. 11
2.2.6 Tác động môi trường trong quá trình khai thác, chế bi ến và s ử d ụng d ầu m ỏ và
các sản phẩm từ dầu mỏ................................................................................................. 12
2.3 Khí thiên nhiên................................................................................................................13
2.3.1 Khí thiên nhiên là gì?...............................................................................................13
2.3.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành.........................................................................13
2.3.3 Thành phần của khí thiên nhiên..............................................................................14
2.3.4 Trữ lượng và nhu cầu............................................................................................. 14
2.3.5 Vai trò của khí thiên nhiên...................................................................................... 15
2.3.6 Tác động môi trường của khí thiên nhiên...............................................................15
3.Những biện pháp giảm thiểu ô nhiễm _ Những nguồn năng lượng mới..........................16
3.1 Áp dụng những kỹ thuật mới để tăng hiệu suất sử dụng........................................... 16
Trang 3/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường


Nhóm 4 - 12CMT

3.1.1 Than đá.....................................................................................................................16
3.2 Năng lượng xanh............................................................................................................17
3.2.2 Năng lượng gió........................................................................................................19
3.2.3 Năng lượng mặt trời............................................................................................... 21
3.2.4Nhiên liệu sinh học (biofuel) .................................................................................. 23
2.Tổng kết................................................................................................................................25
3.Tài liệu tham khảo...............................................................................................................26

Trang 4/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

1. Tổng quan về vấn đề năng lượng và nhiên liệu hóa thạch
Lịch sử đã chứng minh, năng lượng có vai trò quyết định đến sự phát triển của
xã hội loài người. Quốc gia nào giàu có về năng lượng và tự chủ đ ược năng l ượng,
quốc gia đó sẽ có điều kiện rất lợi để phát triển kinh tế.
Nguồn năng lượng hóa thạch là nguồn năng lượng quan trọng nhất cho đ ến
hiện nay, cung cấp trên 80% năng lượng sơ cấp của thế giới. Năm 2005, trừ các sinh
khối truyền thống, nhiên liệu hóa thạch được sử dụng nhiều nhất là dầu mỏ (35%),
than đá (25%), khí thiên nhiên (21%).
Tuy nhiên, trữ lượng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch là có hạn. Và vấn đề
an ninh năng lượng thế giới đang bị đe dọa khi chúng ta đang phải đối diện với nguy
cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu này trong tương lai không xa.
Nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel) là tên gọi chung cho những nhiên liệu có

nguồn gốc hóa thạch nằm ở trong lớp vỏ Trái Đất, gồm những hợp chất có tỉ lệ các
nguyên tố C/H trong phân tử khác nhau, từ giá trị thấp như methan (CH4) ở thể khí
đến dầu mỏ ở thể lỏng và cuối cùng là đến những khoáng vật hầu như chỉ chứa
carbon là than antracit. Được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật
chết bị chôn vùi trong lòng đất dưới áp suất và nhiệt độ cao, qua thời gian lâu dài có
thể đến hàng trăm triệu năm. Nhiên liệu hóa t
hạch là nguồn tài nguyên không tái tạo được.

Trang 5/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

2. Các loại nhiên liệu hóa thạch và tác động môi trường trong quá trình khai
thác, chế biến và sử dụng chúng
2.1.Than đá (coal)
2.1.1 Thế nào là than đá?
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 oxi
hóa và
phân
hủy
bởi
sinh
vật (biodegradation).
( />%C4%91%C3%A1)

Hình 2.1: Than đá
2.1.2. Nguồn gốc và quá trình hình thành than đá
- Nguồn gốc: than đá có nguồn gốc từ thực vật.
- Quá trình hình thành:

Hình 2.2: Quá trình hình thành than và sơ đồ cấp than
(Nguồn: />Cách đây hàng trăm triệu năm, các khu rừng rậm trên Trái Đất bị chôn vùi.
Được bùn và nước bao phủ, cây không bị phân hủy sinh học và oxy hóa. Với đi ều
kiện nhiệt độ và áp suất cao làm cho thân cây bị cacbon hóa và tạo thành than đá.
Tóm tắt quá trình: chất hữu cơ (thực vật) => peat (than bùn) => lignite (than
nâu)=> sub-bituminous (than mỡ non) => bituminuos (than mỡ) => than anthracite.
Trong đó, than anthracite là than cứng nhất và có hàm lượng carbon cao nhất.

Trang 6/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

2.1.3 Thành phần của than đá
Trong than đá, nguyên tố carbon chiếm phần lớn. Hiện nay, người ta đã tìn
thấy 76 nguyên tố có mặt trong than, chủ yếu là các nguyên tố C, H, O, N, S. Các
nguyên tố có hàm lượng ít hơn là: Fe, Si, Mg, Ca, Mn, P, K,... . Ngoài ra, còn có các
nguyên tố ở dạng vết: selenium, thủy ngân, arsen, cadmium,...
Trong quá trình hình thành than, một số nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành
khoảng 120 loại khoáng vật, như khoáng thạch anh, khoáng đất sét, pyrite (FeS 2),
calcite,....
2.1.4 Trữ lượng than đá trên thế giới
Bảng 2.1: Trữ lượng than trên thế giới

(World energy Council 2010, BP Statistical Review, 2011)
Châu lục
Trữ lượng, triệu
Tỉ lệ, % Tỉ sô R/P, năm
tấn
Bắc Mỹ
245 088
28,5
231
Trung và Nam Mỹ
12 508
1,5
148
Châu Âu và Á – Âu
304 604
35,4
257
Trung Đông và châu Phi
32 895
3,8
127
Châu Á – Thái Bình Dương
265 843
30,9
57
Toàn cầu
860 938
100
118
( Nguồn: Năng lượng xanh _ Ngô Đăng Nghĩa, trang 38)

Trữ lượng than đá hiện nay trên thế giới ước tính khoảng 860 triệu tấn và có
mặt trên 100 quốc gia, nhiều nhất là Hoa Kì (22%), tiếp đến là Nga và Trung Quốc.
Tỉ số trữ lượng trên sản lượng, R/P ( Reserved-to-production ratio) cho ta biết
thời gian khai thác còn lại của nguồn lợi đó nếu tiếp tục khai thác chúng với tốc độ
hiện tại. Như vậy, con người chỉ có thể khác thác than trong vòng hơn một thế kỉ
nữa (118 năm).
Tổng lượng tiêu thụ than trên thế giới khoảng 6,75 tỉ tấn vào năm 2006 và ước
tình tăng đến 9,98 tỉ tấn vào năm 2030.
Theo Hội đồng Năng lượng quốc tế WEC năm 2010, sản lượng than của Việt
Nam là 150 triệu tấn (chủ yếu là than antraxit), thấp hơn rất nhiều so với các báo cáo
trước đó. Như vậy, với các dự án nhà máy nhiệt điện than hiện nay thì đến năm 2020
nước ta sẽ phải nhập khẩu than để đảm bảo nhu cầu tiêu thụ trong nước.
2.1.5 Vai trò của than đá
Than đá được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và sản xuất. Trước đây,
than dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa và sưởi ấm. than đá
được sử dụng phổ biến khi động cơ máy hơi nước ra đời.
Ngày nay, than đá chủ yếu dùng làm nhiên liệu để sản xuất điện, luyện kim,
và các ngành công nghiệp khác. Khoảng 40% năng lượng điện trên thế giới được sản
xuất từ than đá. Ngoài ra, chúng còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành hóa học
như: dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo, phân bón,… Ngoài ra, do có tính chất hấp
Trang 7/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

phụ các chất độc, than còn được sử dụng để chế tạo mặt nạ phòng độc, lọc nước,…
2.1.6 Tác động môi trường của việc sử dụng than đá
Quá trình khai thác và chế biến than có ảnh hưởng rất lớn đối với hệ sinh thái

và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đặc biệt là nguồn nước.
Việc đốt than gây ra rất nhiều tác động xấu đến môi trường. Sản phẩm của
quá trình đốt than rất phức tạp, bao gồm phần rắn và phần bay hơi (chủ yếu là CO2).
VD: Khoáng pyrite (FeS2) khi cháy tách ra thành lưu huỳnh và sắt, sắt kết hợp với
oxygen thành oxide sắt nằm ở phần rắn, còn lưu huỳnh khi kết hợp với oxygen thành
SOx bay vào khí quyển.Một số nguyên tố như selenium, thủy ngân,... cũng bay hơi
theo sản phẩm cháy. Ngoài ra, còn có một lượng tro bụi cũng bay vào khí quyển.
Khi dùng than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, mỗi kg than khi đ ốt
cháy, ta thu được khoảng 2 kWh điện, với hiệu suất suất rất thấp khoảng 30 - 40%.
Về mặt môi trường, mỗi kg than thương mại (có hàm lượng carbon ít nhất 70%),
sinh ra 2,93 kg khí carbonic. Như vậy, mỗi kWh điện sản xuất ra tương ứng với sự
phát thải 1,47 kg khí carbonic. Điều này chứng tỏ t han đá là nguồn thải khí CO2 lớn
nhất, là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Ngoài ra, khi than bị đốt cháy sẽ sinh ra hàm lượng lớn khí SOx, NOx, là
nguyên nhân gây mưa acid.

Hình
thành

2.3: Quá trình hình
mưa acid

( />ct.pdf)
- Tro bụi từ quá trình đốt than cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng

Trang 8/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường


Nhóm 4 - 12CMT

Hình 2.4: Ô nhiễm không khí do đốt than ở Trung Quốc
( />2.2. Dầu mỏ (petroleum)
2.2.1 Thế nào là dầu mỏ?
Dầu mỏ là hỗn hợp các hydrocarbon với phân tử lượng
khác nhau cùng với các hợp chất hữu cơ khác.
Là một chất lỏng sánh đặc, có màu nâu hoặc ngã lục.

Hình 2.5: Dầu thô Việt Nam
2.2.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành dầu mỏ

Hình 2.6: Quá trình hình thành dầu mỏ
Trang 9/26


Tiểu luận môn học Hóa Môi trường

Nhóm 4 - 12CMT

( />Có nhiều giả thuyết được đưa ra để giải thích sự hình thành dầu mỏ, nhưng
giả thuyết phổ biến và được đông đảo các nhà khoa học đồng thuận là thuyết sinh
vật học (thuyết nguồn gốc hữu cơ).
Theo lý thuyết này, dầu mỏ 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 trong các đại dương, dần
dần lắng đọng tạo nên một lớp vật chất hữu cơ. Lớp vật chất hữu cơ này bị chôn
sâu dưới lớp trầm tích dày trải qua hàng chục, hàng trăm triệu năm dưới tác d ụng
của nhiệt độ và áp suất được chuyển hóa thành các hydrocarbon, là tiền thân của
dầu.
Dầu được sinh ra rải rác trong các lớp đá trầm tích, nhưng phải tìm nơi "trú

ẩn" bằng cách "di cư" qua các tầng đá. Chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các
lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào "bẫy dầu" bên dưới nh ững t ảng đá
không thể ngấm qua. Bẫy dầu là những khối đá rỗng xốp, dầu có thể vào đ ược mà
không ra được do có tầng đá chắn hoặc nút muối. Sự tập trung dầu bên trong một
bẫy dầu hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng
cách khoan và bơm.
2.2.3 Thành phần của dầu mỏ
Dầu mỏ là hỗn hợp của nhiều hydrocabon: alkan (paraffin), cycloalkan và các
hydrocarbon vòng thơm. Ngoài ra còn có nitrogen, oxygen, lưu huỳnh,… Hàm lượng
carbon (>80%), hydrogen (10 – 14%), lưu huỳnh (0,05 – 6%),….
Các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng
cất phân đoạn.

Hình 2.7: Quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ
(Năng lượng xanh _ Ngô Đăng Nghĩa, trang 43)
2.2.4 Trữ lượng và nhu cầu dầu mỏ
Bảng 2.2: Trữ lượng xác minh dầu mỏ trên thế giới
Trang 10/26