Trong kỷ nguyên công nghiệp hóa và hiện đại hóa, năng lượng là mạch máu duy trì sự sống của nền kinh tế toàn cầu. Dù năng lượng tái tạo đang là xu hướng của tương lai, nhưng thực tế không thể phủ nhận rằng nhiên liệu hóa thạch vẫn đang nắm giữ vị trí “xương sống”, cung cấp phần lớn nhu cầu năng lượng cho nhân loại. Từ chiếc xe máy bạn đi, nguồn điện thắp sáng ngôi nhà, cho đến những vật dụng nhựa hàng ngày, tất cả đều có dấu ấn của nhiên liệu hóa thạch. Vậy nhiên liệu hóa thạch là gì, cùng GoTHL tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
Nhiên liệu hóa thạch là gì?
Nhiên liệu hóa thạch (tên tiếng Anh là Fossil Fuels) là thuật ngữ dùng để chỉ các loại nhiên liệu chứa hàm lượng carbon và hydrocarbon cao, được hình thành từ quá trình phân hủy kỵ khí của xác sinh vật (thực vật và động vật) bị chôn vùi sâu dưới các lớp trầm tích của vỏ Trái Đất trong suốt hàng trăm triệu năm.
Để hình thành nên các mỏ nhiên liệu hóa thạch mà chúng ta khai thác ngày nay, Trái Đất đã phải trải qua những biến đổi địa chất vô cùng khắc nghiệt. Cụ thể:
Hàng triệu năm trước (thậm chí trước cả thời đại khủng long), Trái Đất được bao phủ bởi các đầm lầy rậm rạp và đại dương chứa đầy sinh vật phù du.
Khi các sinh vật này chết đi, xác của chúng chìm xuống đáy và bị bao phủ bởi các lớp bùn, cát, đất sét, ngăn cản quá trình phân hủy bởi oxy (phân hủy kỵ khí).
Trải qua thời gian dài, dưới tác động của nhiệt độ cao và áp suất khổng lồ từ lòng đất, các vật chất hữu cơ này trải qua quá trình biến đổi hóa học phức tạp, dần trở thành than đá, dầu mỏ hoặc khí đốt.
Đặc điểm quan trọng nhất cần ghi nhớ: Nhiên liệu hóa thạch là nguồn tài nguyên không thể tái tạo (non-renewable). Tốc độ tiêu thụ của con người hiện nay nhanh hơn hàng triệu lần so với tốc độ thiên nhiên tạo ra chúng. Một khi đã sử dụng hết, chúng sẽ không thể được bổ sung trong khoảng thời gian tồn tại của nhân loại.
Các loại nhiên liệu hóa thạch phổ biến
Dựa vào trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí) và nguồn gốc hình thành, nhiên liệu hóa thạch được chia thành các nhóm chính sau đây. Mỗi loại đều có những đặc tính và ứng dụng riêng biệt trong đời sống.
Than đá (Coal)
Đây là loại nhiên liệu hóa thạch ở dạng rắn, có màu đen hoặc nâu đen.
Than đá chủ yếu được hình thành từ xác thực vật (cây dương xỉ, cây gỗ lớn) tại các khu rừng đầm lầy thời cổ đại. Khi cây chết và bị vùi lấp, chúng biến thành than bùn, sau đó qua quá trình nén và nhiệt độ, dần chuyển hóa thành than nâu, than đá.
Than đá là nguồn nhiên liệu truyền thống cho các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện năng. Ngoài ra, nó còn là nguyên liệu không thể thiếu trong công nghiệp luyện kim (sản xuất gang thép) và công nghiệp xi măng.
Dầu mỏ (Petroleum/Crude Oil)
Dầu mỏ là dạng nhiên liệu hóa thạch lỏng, sánh, thường có màu đen hoặc nâu sẫm, được mệnh danh là “vàng đen” của thế giới.
Khác với than đá, dầu mỏ được hình thành chủ yếu từ xác các sinh vật nhỏ bé ở đại dương như động vật phù du, tảo và vi khuẩn. Khi chúng chết và lắng xuống đáy biển, bị chôn vùi dưới lớp trầm tích, áp suất và nhiệt độ đã biến chúng thành dầu.
Đây là nhiên liệu chủ lực cho ngành giao thông vận tải (xăng, dầu diesel, nhiên liệu phản lực). Bên cạnh đó, dầu mỏ là nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa dầu để sản xuất nhựa, sợi tổng hợp, cao su và hóa chất.
Khí tự nhiên (Natural Gas)
Khí tự nhiên là loại nhiên liệu hóa thạch ở thể khí, không màu, không mùi (mùi hôi thường thấy là do thêm chất tạo mùi để phát hiện rò rỉ).
Tương tự như dầu mỏ, khí tự nhiên cũng hình thành từ sinh vật phù du nhưng ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơn, khiến các hợp chất hữu cơ phân hủy mạnh hơn thành dạng khí,,. Thành phần chủ yếu của nó là khí metan (CH4),.
Sử dụng rộng rãi để đun nấu (bếp gas), sưởi ấm các tòa nhà, và ngày càng quan trọng trong việc sản xuất điện năng (nhiệt điện khí) để giảm thiểu ô nhiễm,.
Đá phiến dầu (Oil Shale)
Đây là một loại đá trầm tích hạt mịn chứa kerogen (một hỗn hợp vật chất hữu cơ rắn). Tuy không tồn tại ở dạng lỏng tự nhiên, nhưng khi được nung nóng qua quy trình chưng cất, kerogen trong đá phiến sẽ phân hủy và giải phóng ra dầu,,. Đây là nguồn nhiên liệu hóa thạch dự trữ quan trọng khi các nguồn dầu mỏ truyền thống dần cạn kiệt.
Tầm quan trọng của nhiên liệu hóa thạch
Không quá lời khi nói rằng nền văn minh hiện đại được xây dựng dựa trên nền tảng của nhiên liệu hóa thạch. Vai trò của chúng len lỏi vào mọi ngóc ngách của đời sống xã hội:
Cung cấp năng lượng điện năng (Sản xuất điện): Mặc dù năng lượng tái tạo đang phát triển, nhưng phần lớn điện năng trên thế giới hiện nay vẫn được tạo ra từ việc đốt than đá và khí tự nhiên. Nhiệt lượng từ quá trình đốt cháy làm đun sôi nước, tạo ra hơi nước áp suất cao để quay tuabin phát điện,,. Sự ổn định của nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch giúp duy trì lưới điện quốc gia hoạt động liên tục, không phụ thuộc vào thời tiết như điện gió hay điện mặt trời.
Huyết mạch của giao thông vận tải: Hầu hết các phương tiện di chuyển trên thế giới, từ xe máy, ô tô, xe tải, tàu hỏa, tàu biển cho đến máy bay, đều vận hành nhờ động cơ đốt trong sử dụng các chế phẩm từ dầu mỏ như xăng, dầu diesel và nhiên liệu phản lực (Jet A1),,. Nếu không có nhiên liệu hóa thạch, chuỗi cung ứng hàng hóa toàn cầu sẽ tê liệt ngay lập tức.
Nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và sản xuất: Đây là vai trò ít được chú ý nhưng cực kỳ quan trọng. Dầu mỏ và khí đốt không chỉ để đốt, mà còn là nguyên liệu thô (feedstock) để sản xuất ra hàng ngàn vật dụng hàng ngày.
- Nhựa và Polymer: Từ vỏ chai nước, túi nilon, đến linh kiện điện tử, tất cả đều có nguồn gốc từ hydrocarbon,.
- Nông nghiệp: Khí tự nhiên là nguyên liệu chính để sản xuất khí Amoniac – thành phần cốt lõi của phân đạm (phân bón), giúp nuôi sống hàng tỷ người trên Trái Đất,.
- Sản phẩm tiêu dùng: Mỹ phẩm, dược phẩm, quần áo (sợi tổng hợp polyester, nylon), chất tẩy rửa, sơn, lốp xe… đều là sản phẩm của công nghiệp hóa dầu,,.
Động lực phát triển kinh tế: Việc khai thác, chế biến và xuất khẩu nhiên liệu hóa thạch mang lại nguồn thu khổng lồ cho ngân sách nhiều quốc gia, tạo ra hàng triệu việc làm và thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng,.
Tác động của nhiên liệu hóa thạch đối với môi trường
Bên cạnh những lợi ích to lớn, việc phụ thuộc quá mức vào nhiên liệu hóa thạch đang khiến nhân loại phải trả giá đắt về môi trường và sức khỏe.
Biến đổi khí hậu và Hiệu ứng nhà kính: Đây là hệ quả nghiêm trọng nhất. Quá trình đốt cháy than, dầu và khí đốt giải phóng một lượng khổng lồ khí Carbon dioxide (CO2) – loại khí nhà kính chính giữ nhiệt trong khí quyển,,. Sự gia tăng nồng độ CO2 là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến hiện tượng Trái Đất nóng lên, băng tan, nước biển dâng và các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão lũ, hạn hán ngày càng khốc liệt,.
Ô nhiễm không khí và sức khỏe con người: Việc đốt nhiên liệu hóa thạch không chỉ sinh ra CO2 mà còn thải ra các chất độc hại khác như lưu huỳnh đioxit (SO2), nitơ oxit (NOx) và bụi mịn (PM2.5),,.
Các chất này gây ra mưa axit, hủy hoại rừng và công trình xây dựng,.
Đối với con người, chúng là nguyên nhân gây ra các bệnh hô hấp nghiêm trọng như viêm phổi, hen suyễn, ung thư phổi và các bệnh tim mạch, dẫn đến hàng triệu ca tử vong sớm mỗi năm,.
Ô nhiễm nguồn nước và đất: Quá trình khai thác và vận chuyển nhiên liệu hóa thạch tiềm ẩn rủi ro lớn. Các sự cố tràn dầu trên biển (như vụ Deepwater Horizon) giết chết sinh vật biển và phá hủy hệ sinh thái ven bờ trong nhiều thập kỷ,,. Việc khai thác than hầm lò hay lộ thiên cũng tàn phá cảnh quan, gây xói mòn đất và ô nhiễm nguồn nước ngầm do các kim loại nặng và hóa chất độc hại,.
Cạn kiệt tài nguyên: Vì là nguồn tài nguyên không tái tạo, trữ lượng nhiên liệu hóa thạch đang giảm nhanh chóng. Việc phải khoan sâu hơn, đi xa hơn (như ra vùng biển sâu hoặc Bắc Cực) để khai thác không chỉ tốn kém mà còn làm tăng rủi ro sự cố môi trường,.
Tình hình sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện nay
Mặc dù thế giới đang nỗ lực chuyển dịch sang năng lượng xanh, nhưng thực tế cho thấy chúng ta vẫn chưa thể “cai nghiện” hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch.
Tỷ trọng vẫn chiếm ưu thế: Tính đến những năm gần đây, nhiên liệu hóa thạch vẫn đáp ứng khoảng 80% nhu cầu năng lượng của toàn thế giới,. Than đá và khí đốt vẫn là nguồn chính để sản xuất điện tại nhiều quốc gia đang phát triển do chi phí rẻ và công nghệ đã ổn định.
Nguy cơ cạn kiệt: Theo các ước tính, với tốc độ khai thác hiện tại, trữ lượng dầu mỏ thế giới có thể chỉ còn đủ dùng trong khoảng 53 năm, khí tự nhiên khoảng 55 năm và than đá khoảng 113 năm,.
Tại Việt Nam: Nền kinh tế nước ta vẫn phụ thuộc lớn vào năng lượng hóa thạch. Nhiệt điện than chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu nguồn điện. Tuy nhiên, trữ lượng than đá và dầu khí trong nước đang suy giảm, buộc chúng ta phải nhập khẩu ngày càng nhiều than và khí đốt để phục vụ phát triển kinh tế,.
Hiểu rõ nhiên liệu hóa thạch là gì, vai trò và tác động của nó là bước đầu tiên để chúng ta có ý thức sử dụng tiết kiệm, hiệu quả, đồng thời ủng hộ quá trình chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo bền vững hơn cho tương lai.
