NHIêN LIỆU HóA THẠCH Là Gì?

Send

Thuật ngữ nhiên liệu hóa thạch của người Viking được ném ra khá nhiều trong những ngày này. Thường xuyên hơn không, nó xuất hiện trong bối cảnh các vấn đề môi trường, Biến đổi khí hậu, hay còn gọi là cuộc khủng hoảng năng lượng. Ngoài việc là một nguồn gây ô nhiễm chính, sự phụ thuộc của loài người vào nhiên liệu hóa thạch đã dẫn đến một chút lo lắng trong những thập kỷ gần đây và thúc đẩy nhu cầu thay thế.

Nhưng nhiên liệu hóa thạch là gì? Trong khi hầu hết mọi người có xu hướng nghĩ về xăng và dầu khi nghe những từ này, nó thực sự áp dụng cho nhiều loại nguồn năng lượng khác nhau có nguồn gốc từ vật liệu hữu cơ bị phân hủy. Làm thế nào loài người trở nên quá phụ thuộc vào họ, và chúng ta có thể tìm kiếm gì để thay thế họ, là một trong những mối quan tâm lớn nhất đối với chúng ta ngày nay.

Định nghĩa:

Nhiên liệu hóa thạch dùng để chỉ các nguồn năng lượng được hình thành do sự phân hủy yếm khí của vật chất sống có chứa năng lượng là kết quả của quá trình quang hợp cổ đại. Thông thường, những sinh vật này đã chết hàng triệu năm, với một số có niên đại từ thời Cryogian (khoảng 650 triệu năm trước).

Nhiên liệu hóa thạch chứa tỷ lệ phần trăm cao của carbon và năng lượng dự trữ trong các liên kết hóa học của chúng. Chúng có thể ở dạng dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên và các hợp chất hydrocarbon dễ cháy khác. Trong khi đó dầu mỏ và khí tự nhiên được hình thành do sự phân hủy của các sinh vật, than và metan là kết quả của sự phân hủy của thực vật trên cạn.

Trong trường hợp trước đây, người ta tin rằng một lượng lớn thực vật phù du và động vật phù du đã định cư dưới đáy biển hoặc hồ hàng triệu năm trước. Trải qua nhiều triệu năm, chất hữu cơ này trộn lẫn với bùn và bị chôn vùi dưới lớp trầm tích nặng. Nhiệt và áp suất thu được khiến các chất hữu cơ bị biến đổi hóa học, cuối cùng tạo thành các hợp chất carbon.

Trong trường hợp sau này, nguồn là vật chất thực vật đã chết được bao phủ trong trầm tích trong thời kỳ Carbon - tức là kết thúc Thời kỳ Devonia đến đầu Thời kỳ Permi (khoảng 300 và 350 triệu năm trước). Theo thời gian, các lớp trầm tích này đã đông cứng hoặc trở thành khí, tạo ra các mỏ than, khí mêtan và khí tự nhiên.

Sử dụng hiện đại:

Than đã được sử dụng từ thời cổ đại làm nhiên liệu, thường trong các lò nung để nung chảy quặng kim loại. Dầu chưa qua chế biến và chưa tinh chế cũng đã bị đốt cháy trong nhiều thế kỷ trong đèn vì mục đích chiếu sáng, và hydrocarbon bán rắn (như nhựa đường) được sử dụng để chống thấm (phần lớn ở đáy thuyền và bến cảng) và để ướp xác.

Việc sử dụng rộng rãi nhiên liệu hóa thạch làm nguồn năng lượng bắt đầu trong Cách mạng Công nghiệp (thế kỷ 18 - 19), nơi than và dầu bắt đầu thay thế nguồn động vật (tức là dầu cá voi) để cung cấp năng lượng cho động cơ hơi nước. Vào thời Cách mạng công nghiệp lần thứ hai (khoảng năm 1870 - 1914), dầu và than bắt đầu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy phát điện.

Việc phát minh ra động cơ đốt trong (tức là ô tô) làm tăng nhu cầu về dầu theo cấp số nhân, cũng như sự phát triển của máy bay. Ngành công nghiệp hóa dầu nổi lên đồng thời, với dầu mỏ được sử dụng để sản xuất các sản phẩm từ nhựa đến nguyên liệu. Ngoài ra, tar (một sản phẩm còn sót lại từ khai thác dầu mỏ) được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng đường bộ và đường cao tốc.

Nhiên liệu hóa thạch trở thành trung tâm của ngành sản xuất, công nghiệp và giao thông hiện đại vì cách chúng tạo ra lượng năng lượng đáng kể trên mỗi đơn vị khối lượng. Kể từ năm 2015, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), nhu cầu năng lượng của thế giới vẫn chủ yếu được cung cấp cho các nguồn như than (41,3%) và khí đốt tự nhiên (21,7%), mặc dù dầu đã giảm xuống chỉ còn 4,4%.

Ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch cũng chiếm một phần lớn trong nền kinh tế toàn cầu. Năm 2014, tiêu thụ than toàn cầu vượt 3,8 tỷ tấn, và chiếm 46 tỷ đô la Mỹ doanh thu chỉ riêng ở Mỹ. Năm 2012, sản lượng dầu khí toàn cầu đạt hơn 75 triệu thùng mỗi ngày, trong khi doanh thu toàn cầu do ngành này tạo ra đạt khoảng 1,247 nghìn tỷ USD.

Ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch cũng được hưởng rất nhiều sự bảo vệ và khuyến khích của chính phủ trên toàn thế giới. Một báo cáo năm 2014 từ IEA chỉ ra rằng ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch thu 550 tỷ đô la một năm trong các khoản trợ cấp của chính phủ toàn cầu. Tuy nhiên, một nghiên cứu năm 2015 của Quỹ Tiền tệ Quốc tế (IMF) chỉ ra rằng chi phí thực sự của các khoản trợ cấp này cho các chính phủ trên toàn thế giới là khoảng 5,3 nghìn tỷ USD (tương đương 6,5% GDP toàn cầu).

Tác động môi trường:

Mối liên hệ giữa nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm không khí ở các quốc gia công nghiệp và các thành phố lớn đã được thể hiện rõ từ Cách mạng Công nghiệp. Các chất ô nhiễm được tạo ra từ việc đốt than và dầu bao gồm carbon dioxide, carbon monoxide, nitơ oxit, sulfur dioxide, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và kim loại nặng, tất cả đều có liên quan đến các bệnh về đường hô hấp và tăng nguy cơ mắc bệnh.

Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của con người cũng là nguồn phát thải carbon dioxide lớn nhất (khoảng 90%) trên toàn thế giới, là một trong những khí nhà kính chính cho phép cưỡng bức bức xạ (hay còn gọi là Hiệu ứng nhà kính) và góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.

Năm 2013, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia đã công bố rằng nồng độ CO² trong bầu khí quyển phía trên lần đầu tiên đạt 400 phần triệu (ppm) kể từ khi các phép đo bắt đầu vào thế kỷ 19. Dựa trên tốc độ phát thải hiện nay, NASA ước tính rằng mức carbon có thể đạt từ 550 đến 800 ppm trong thế kỷ tới.

Nếu kịch bản trước đây là trường hợp, NASA dự đoán nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 2,5 ° C (4,5 ° F), sẽ bền vững. Tuy nhiên, nếu kịch bản sau được chứng minh là đúng, nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng trung bình 4,5 ° C (8 ° F), điều này sẽ khiến cuộc sống không thể đo lường được ở nhiều nơi trên hành tinh. Vì lý do này, các lựa chọn thay thế đang được tìm kiếm để phát triển và áp dụng thương mại rộng rãi.

Lựa chọn thay thế:

Do những tác động lâu dài của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các nhà khoa học và nhà nghiên cứu đã phát triển các lựa chọn thay thế trong hơn một thế kỷ. Chúng bao gồm các khái niệm như thủy điện - đã tồn tại từ cuối thế kỷ 19 - nơi nước rơi được sử dụng để quay tuabin và tạo ra điện.

Kể từ nửa sau của thế kỷ 20, năng lượng hạt nhân cũng được coi là một giải pháp thay thế cho than và dầu mỏ. Ở đây, các lò phản ứng phân hạch chậm (dựa vào urani hoặc phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng khác) được sử dụng để làm nóng nước, từ đó tạo ra hơi nước để quay tua-bin.

Kể từ giữa thế kỷ 2oth, một số phương pháp khác đã được đề xuất từ phạm vi đơn giản đến rất phức tạp. Chúng bao gồm năng lượng gió, trong đó những thay đổi trong luồng không khí đẩy tuabin; năng lượng mặt trời, nơi các tế bào quang điện chuyển đổi năng lượng Mặt trời (và đôi khi là nhiệt) thành điện năng; năng lượng địa nhiệt, dựa vào hơi nước được khai thác từ lớp vỏ Trái đất để quay tua-bin; và sức mạnh thủy triều, nơi những thay đổi trong thủy triều đẩy tuabin.

Nhiên liệu thay thế cũng đang được lấy từ các nguồn sinh học, nơi các nguồn thực vật và sinh học được sử dụng để thay thế xăng. Hydrogen cũng đang được phát triển như một nguồn năng lượng, từ pin nhiên liệu hydro đến nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ đốt trong và động cơ điện. Năng lượng nhiệt hạch cũng đang được phát triển, trong đó các nguyên tử hydro được hợp nhất bên trong các lò phản ứng để tạo ra năng lượng dồi dào, sạch sẽ.

Vào giữa thế kỷ 21, nhiên liệu hóa thạch dự kiến sẽ trở nên lỗi thời, hoặc ít nhất là giảm đáng kể về mặt sử dụng. Nhưng từ quan điểm lịch sử, chúng đã được liên kết với các vụ nổ lớn nhất và kéo dài nhất trong sự phát triển của con người. Liệu nhân loại sẽ sống sót sau những tác động lâu dài của sự tăng trưởng này - bao gồm một lượng lớn nhiên liệu hóa thạch và khí thải nhà kính - vẫn còn được nhìn thấy.

Chúng tôi đã viết nhiều bài viết về nhiên liệu hóa thạch cho Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, một hiệu ứng nhà kính được tăng cường là gì?, Khí trong khí quyển, nguyên nhân gây ô nhiễm không khí? Điều gì xảy ra nếu chúng ta đốt cháy mọi thứ?, Năng lượng thay thế là gì?, Và Thay đổi khí hậu hiện nay chắc chắn hơn bao giờ hết

Nếu bạn thích thêm thông tin về Fossil Fuels, hãy xem Đài quan sát Trái đất của NASA. Và ở đây, một liên kết đến Điều khoản NASA của NASA về Bảo vệ Khí quyển của chúng ta.

Astronomy Cast cũng có một số tập có liên quan đến chủ đề này. Tại đây Tập 51: Trái đất và Tập 308: Biến đổi khí hậu.

Nguồn: