1 | P a g e
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 được năng lượng, 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 đến 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
2 | P a g e
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.
3 | P a g e
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)

với nhau tạo thành khoảng 120 loại khoáng vật, như khoáng
thạch anh, khoáng đất sét, pyrite (FeS
2
), calcite,
6 | P a g e
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
tấn
Tỉ lệ, % Tỉ sô R/P,
năm
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).
7 | P a g e

) 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 SO
x
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 đốt 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
9 | P a g e
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
than đá là nguồn thải khí CO
2
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 2.3: Quá trình hình thành mưa acid
( />vChBasicsCondensedLect.pdf)
10 | P a g e
- Tro bụi từ quá trình đốt than cũng là nguồn gây ô nhiễm không
khí nghiêm trọng
Hình 2.4: Ô nhiễm không khí do đốt than ở
Trung Quốc
( />truong/tham-hoa/47402_than-da-ke-tan-pha-
moi-truong-lon-nhat.aspx)
2.2. Dầu mỏ (petroleum)

giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách
13 | P a g e
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)
14 | P a g e
2.2.4 Trữ lượng và nhu cầu dầu mỏ
Bảng 2.2: Trữ lượng xác minh dầu mỏ trên thế giới
(Theo BP Statistical Review of World Energy, June 2010)
Châu lục
Trữ
lượng, tỉ
tấn
Tỉ lệ so
với toàn
cầu, %
Tỉ số R/P
, năm
Tỉ lệ sản
lượng so
với toàn
cầu, %
Bắc Mỹ 10,3 5,4 14,8 16,6

Việc khai thác và vận chuyển dầu tiềm ẩn nhiều nguy cơ
như tràn dầu do chìm tàu, rò rỉ đường ống, gây ô nhiễm
nghiêm trọng đến biển và bờ biển, ảnh hường lớn đến nguồn lợi
thủy sản và nguy hại đến sức khỏe con người. Đặc biệt dầu có
thể thấm vào đất gây ô nhiễm nước ngầm.
Hình 2.9: Thảm họa tràn dầu Deepwater Horizon ở vịnh Mexico
(2010)
17 | P a g e
(Nguồn: />hoa/32701_vinh-mexico-mot-nam-sau-tham-hoa-tran-dau.aspx)
Quá trình đốt cháy nhiên liệu từ dầu mỏ trong các động cơ
đốt trong sẽ cho ra khí CO2, H2O, N2. Tuy nhiên, do động cơ
không hoàn hảo, khí thải sẽ chứa nhiều nhiên liệu chưa cháy là
hydrocarbon, sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn là
CO, sản phẩm của nhiệt độ và áp suất cao trong buồng đốt là các
hợp chất chứa N là NOx, cũng CO2 và hơi nước. Khí CO2 gây
hiệu ứng nhà kính, còn các hợp chất CO, NOx là các chất khí
gây nguy hại cho con người.
+ Tác hại của NOx
Trong tầng đối lưu, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời,
NOx có thể phản ứng tạo thành khi O3 ở gần mặt đất.
NO2 + hv => NO + O
O + O2 + M => O3 + M
18 | P a g e
Ozone đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu bức xạ
có hại từ mặt trời nhưng khi ở tầng đối lưu lại chất có hại: là khí
nhà kính, ảnh hưởng đến sức khỏe con người,
Ngoài ra, khí NOx có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ
trong không khí tạo ra aldehyde , PAN gây sương mù quang
hóa.
NO2 + VOC => products such as PAN

2.3.3 Thành phần của khí thiên nhiên
Mặc dầu methan là thành phần chính, nhưng trong khí
thiên nhiên còn có các hydrocarbon nhẹ khác là ethan, propan,
21 | P a g e
butan, pentan với thành phần giảm dần theo số C trong phân tử.
Khí thiên nhiên cũng chứa những cấu tử không hydrocarbon.
Bảng 2.3: Thành phần điển hình của các khí thiên nhiên
Methan (CH4) 70 - 90%
Ethan (C2H6), Propan (C3H8),
Butan (C4H10), Pentan (C5H12)
Tổng các khí: 0 - 20%
Carbon dioxide (CO2) 0 - 8%
Oxy (O2) 0 - 0,2%
Nitơ (N2) 0 - 5%
Hydro sulfide 0 - 5%
Các khí trơ (Ar, He, Ne, Xe) Vết
(Năng lượng cho thế kỷ 21_Những thách thức và hành động,
Hồ Sĩ Thoảng – Trần Mạnh Trí, trang 47)
2.3.4 Trữ lượng và nhu cầu
Bảng 2.4: Trữ lượng xác minh của khí thiên nhiên trên thế giới
(Theo BP Statistical Review of World Energy, June 2010)
Châu lục Trữ lượng,
ngàn tỉ mét
Tỉ lệ so
với toàn
Tỉ số Trữ lượng/ sản
lượng, R/P ratio,
22 | P a g e
khối cầu, % năm
Bắc Mỹ 9,9 5,3 12

Khí thiên nhiên khi cháy, tạo ra CO
2
gây hiệu ứng nhà kính
nhưng so với than đá và dầu mỏ thì đây là nguồn ít gây ô nhiễm
nhất.
24 | P a g e
3. Những biện pháp giảm thiểu ô nhiễm _ Những nguồn
năng lượng mới
Biện pháp sơ đẳng nhất là giảm lượng NLHT sử dụng
nhưng không làm tổn hại đến sự phát triển kinh tế của thế giới,
bằng cách:
- Áp dụng những kỹ thuật mới để tăng hiệu suất sử dụng
- Sử dụng các nguồn năng lượng mới để thay thế.
3.1 Áp dụng những kỹ thuật mới để tăng hiệu suất sử dụng
3.1.1 Than đá.
 Tăng hiệu suất nhà máy nhiệt điện.
- Công nghệ trong tương lai phải đáp ứng yêu cầu cơ bản là hiệu
suất cao, thân thiện với môi trường và có chi phí đầu tư hợp lý.
Hiệu suất cao một mặt làm giảm tiêu hao nhiên liệu, mặt khác
làm giảm lượng phát thải các chất ô nhiễm ra môi trường. Vấn
đề môi trường đang đòi hỏi các nhà máy điện đốt than phải áp
dụng các kỹ thuật và thiết bị hạn chế các chất phát thải độc hại
như NOX, SO2, bụi và thu giữ CO2.
25 | P a g e
- Hiện nay, phần lớn các nhà máy nhiệt điện đều dùng kỹ thuật
than phun có hiệu suất khoảng 35% đối với các đơn vị mới xây.
- Lò hơi đốt than phun là công nghệ đã rất phát triển và đang là
nguồn sản xuất điện năng chủ yếu trên thế giới. Than được
nghiền mịn và được đốt cháy trong buồng lửa lò hơi. Nhiệt từ
quá trình đốt cháy sẽ gia nhiệt cho nước và hơi trong các dàn