Lý thuyết KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu
Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu sách Kết nối tri thức hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 9 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn KHTN 9.
Lý thuyết KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu
I. Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn gốc hình thành khí methane
- Nhiên liệu hoá thạch là các loại nhiên liệu tự nhiên được tạo thành từ quá trình phân huỷ các sinh vật bị chôn vùi cách đây hàng trăm triệu năm. Các nhiên liệu này chứa hàm lượng carbon cao.
- Nhiên liệu hoá thạch tồn tại ở thể rắn, lỏng và khí:
+ Dạng rắn là than mỏ (than đá, than nâu, than bùn,…) chứa hàm lượng chính là carbon.
+ Dạng mỏ là dầu mỏ, có thành phần chủ yếu là các hydrocarbon.
+ Dạng khí chủ yếu là khí mỏ dầu và khí thiên nhiên (có hàm lượng methane lớn), băng cháy (hỗn hợp đông lạnh của nước và khí tự nhiên đậm đặc ở áp suất cao trên 30 bar và nhiệt độ thấp dưới 0oC).
- Nguồn gốc hình thành khí methane:
+ Khí methane được hình thành từ các quá trình biến đổi sinh học và địa chất trong tự nhiên.
+ Một lượng lớn khí methane được sinh ra nhân tạo từ các hoạt động của con người như từ sự phân huỷ sinh học các chất hữu cơ trong các bãi rác thải, quá trình sản xuất nông nghiệp, tiêu hoá thức ăn của gia súc, sản xuất công nghiệp và các quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí mỏ dầu.
II. Khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch
1. Thực trạng khai thác nhiên liệu hoá thạch hiện nay
- Năng lượng hoá thạch là nguồn năng lượng chiếm tỉ lệ lớn nhất trong tổng các nguồn năng lượng khai thác hiện nay.
- Lượng nhiên liệu hoá thạch được khai thác và tiêu thụ hằng năm trên toàn cầu là rất lớn.
Năm 2021, tổng lượng khai thác trên toàn cầu của dầu mỏ khoảng 95,70 triệu thùng/ngày, khí đốt tự nhiên khoảng 4,177 tỉ mét khối/ngày và than đá khoảng 7,7 tỉ tấn/năm.
- Năm 1987, Việt Nam bắt đầu xuất khẩu dầu thô và đến năm 2022, Việt Nam xếp thứ tư trong khối Đông Nam Á về xuất khẩu dầu mỏ. Sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí đã đóng góp rất quan trọng vào nền kinh tế quốc gia và khẳng định vấn đề chủ quyền của Việt Nam ở Biển Đông.
2. Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch
- Lợi ích việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch:
+ Nhiên liệu này có sẵn trong tự nhiên với trữ lượng lớn, quá trình khai thác dễ dàng và nhanh chóng.
+ Giữ vai trò rất lớn trong cuộc cách mạng công nghiệp trên toàn thế giới: than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên là nguồn nhiên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, sản xuất xi măng, sản xuất hoá chất, giao thông vận tải,…
+ Đáp ứng được các nhu cầu đa dạng của con người: thắp sáng, sưởi ấm, nấu nướng, đi lại,…
+ Quá trình vận chuyển và bảo quản nhiên liệu hoá thạch dễ dàng, chi phí rẻ hơn rất nhiều so với năng lượng tái tạo.
- Những hạn chế của việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch:
+ Hiện nay, nhiên liệu hoá thạch vẫn là nguồn năng lượng chính được sử dụng trên thế giới.
+ Việc khai thác nhiên liệu này với sản lượng lớn đang dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên.
+ Quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch sinh ra một lượng lớn các chất thải như carbon dioxide, carbon monoxide, các oxide của lưu huỳnh, oxide của nitrogen,… tác động tiêu cực đến môi trường và sức khoẻ con người.
- Việc nghiên cứu và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để thay thế năng lượng hoá thạch trở thành vấn đề cấp thiết của tất cả các quốc gia trên toàn thế giới.
3. Giải pháp hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch
Con người cần thực hiện đồng bộ, tích cực và liên tục các giải pháp sau để hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch:
- Sử dụng tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch;
- Tăng cường đi lại bằng phương tiện giao thông công cộng và xe điện;
- Ưu tiên sử dụng xăng pha ethanol, sinh khối, biodiesel,…
II. Nguồn carbon trong tự nhiên
1. Trạng thái tự nhiên của carbon
- Trong tự nhiên, carbon có thể tồn tại ở:
+ Dạng đơn chất (than chì, kim cương)
+ Dạng hợp chất vô cơ (carbon dioxide, muối carbonate,…)
+ Hợp chất hữu cơ (hydrocarbon, carbohydrate, protein,…).
2. Chu trình carbon trong tự nhiên và vai trò của carbon dioxide
- Trong tự nhiên, luôn có sự chuyển hoá carbon từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hoá này diễn ra thường xuyên, liên tục và tạo thành chu trình khép kín như được mô tả trong Hình 35.2
- Chu trình carbon trong tự nhiên là một quá trình phức tạp, liên quan đến sự chuyển động và trao đổi carbon giữa khí quyển, đại dương, đất đai và các hệ sinh thái.
- Vai trò của carbon dioxide (CO2) trong việc duy trì sự cân bằng carbon trong hệ sinh thái và khí quyển của Trái Đất, thông qua các quá trình sau:
+ Quá trình phát thải carbon ở dạng khí CO2: CO2 được chuyển vào khí quyển thông qua nhiều quá trình khác nhau như quá trình hô hấp của sinh vật, quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch, cháy rừng,…
+ Quá trình hấp thụ carbon ở dạng khí CO2: CO2 được cây xanh sử dụng trong quá trình quang hợp để tạo ra các hợp chất hữu cơ. Các chất này sẽ được chuyển hoá thành hợp chất hữu cơ trong động vật khi động vật sử dụng thực vật làm nguồn dinh dưỡng. Khi thực vật, động vật bị vùi lấp, các hợp chất của carbon trong chúng phân huỷ thành muối carbonate, nhiên liệu hoá thạch,… Ngoài ra, CO2 còn được hoà tan vào nước biển, sông, hồ,…
3. Nguyên nhân và hệ quả của hiệu ứng nhà kính, sự ấm lên toàn cầu
- Khí carbon dioxide và khí methane là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính trên Trái Đất; hàm lượng CO2 và CH4 trong không khí tăng dần, làm cho nhiệt độ trên bề mặt Trái Đất nóng lên.
- Sự ấm lên toàn cầu diễn ra liên tục trong nhiều năm gần đây đã dẫn đến một số hệ quả như:
+ Thời tiết cực đoan: xuất hiện nhiều cơn bão lớn, lũ lụt và hạn hán kéo dài, gây thiệt hại cho mùa mang, nông sản.
+ Băng tan, nước biển dâng: băng, tuyết ở các vùng cực và núi cao tan thành nước chảy ra biển, gây ra hiện tượng nước biển dâng. Nước biển dâng có thể gây lở đất ven biển, ngập lụt các khu vực đồng bằng, triều cường và xâm thực mặn, ảnh hưởng đến cuộc sống của hàng triệu người dân sống ở khu vực bờ biển.
+ Sự aicd hoá nước biển: lượng khí CO2 tan trong nước biển tăng lên, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật biển.
+ Thảm thực vật bị co hẹp, gia tăng tình trạng sa mạc hoá trên Trái Đất. Giới động vật bị suy giảm tính đa dạng sinh học,…
- Để giảm thiểu lượng khí thải carbon dioxide, Việt Nam và các quốc gia cùng thực hiện một số biện pháp sau:
+ Hạn chế sử dụng năng lượng hoá thạch;
+ Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo;
+ Áp dụng công nghệ tiên tiến trong xử lí rác thải;
+ Tăng cường trồng cây gây rừng, phủ xanh đồi trọc, cải tạo đất hoang,…