Bạn có bao giờ tự hỏi tên “nhiên liệu hóa thạch” ra đời như thế nào không?
Nhiên liệu hóa thạch là hỗn hợp các hợp chất được tạo thành từ xác động vật và thực vật hóa thạch từ hàng triệu năm trước. Việc sản xuất nhiên liệu hóa thạch (dầu, khí đốt hoặc than đá) từ những hóa thạch này phụ thuộc vào loại hóa thạch, nhiệt và áp suất.
Bạn đang xem: Nhiên liệu hóa thạch là gì lớp 6
1. Bắt đầu:
Nhiên liệu là nguồn năng lượng và nhiên liệu hóa thạch không khác gì nhau. Năng lượng trong nhiên liệu hóa thạch đến từ mặt trời, thúc đẩy quá trình quang hợp để thay đổi carbon dioxide và nước thành các khối cấu tạo phân tử của thực vật và động vật cổ đại. Cả thực vật và động vật đều xây dựng cơ thể bằng cách sử dụng chủ yếu các nguyên tử cacbon và hydro và đó là năng lượng dự trữ trong các hợp chất hydrocacbon hóa thạch được dùng làm nhiên liệu khi đốt cháy.
Thực vật là tiền thân chính của than đá. Những khu rừng đầm lầy của thời đại cây kim loại, trước khi khủng long lang thang trên trái đất, là môi trường hoàn hảo để tạo ra than đá. Khi cây chết, chúng rơi xuống nước, ngừng phân hủy do thiếu oxy, khiến cây bị vùi sâu dưới đất, nơi có thể chịu được nhiệt độ cao.
Dầu và khí đốt chủ yếu được hình thành bởi các sinh vật phù du cực nhỏ. Những loài động vật nhỏ bé, tảo và vi khuẩn này đã phát triển mạnh ở những vùng biển nông, ấm từ hàng triệu năm trước. Khi chết, chúng chìm xuống đáy đại dương và bị bao phủ bởi lớp trầm tích. Đáy đại dương không có oxy nên vi khuẩn không thể tiêu thụ tàn tích của các sinh vật đang phân hủy mà bị chôn vùi sâu trong lòng đất.
2. Phân tích:
Khi vật liệu hóa thạch bắt đầu ngày càng đào sâu vào lòng đất, nó phải chịu mức nhiệt và áp suất ngày càng cao. Khi nhiệt tăng lên, các phân tử hóa thạch bắt đầu bị phá vỡ. Sự phân hủy ban đầu tạo ra các vật liệu bị thay đổi một phần như than bùn từ thực vật và kerogen từ sinh vật phù du. Những vật liệu chuyển tiếp này cũng có thể được sử dụng làm nguồn nhiên liệu, nhưng chúng dự trữ ít năng lượng hơn so với than đá, khí đốt tự nhiên hoặc dầu đã được hình thành đầy đủ.
Khi vật liệu thực vật bắt đầu phân hủy, nó biến thành một vật liệu dạng sợi được gọi là than bùn. Than bùn là nguyên liệu thực vật bị phân hủy một phần và cuối cùng biến thành than khi tiếp xúc với nhiệt nhiều hơn. Còn được gọi là cỏ, than bùn theo truyền thống được thu hoạch làm nhiên liệu sau khi được cắt từ các đầm lầy như đầm lầy hoặc đầm lầy trên khắp thế giới.
Sự phân hủy ban đầu của sinh vật phù du tạo ra một chất sáp gọi là kerogen. Kerogen là sinh vật phù du bị phân hủy một phần, khi tiếp xúc với nhiều nhiệt hơn, cuối cùng sẽ biến thành dầu và khí. Nó được tìm thấy cùng với các khoáng chất khác như đá phiến sét hoặc “đá phiến dầu”. Trong suốt lịch sử, các lợi ích thương mại đã cố gắng sản xuất dầu từ kerogen, nhưng lao động, các nguồn tài nguyên cần thiết và các sản phẩm phụ từ chất thải nguy hại đã khiến mọi nỗ lực bị đình trệ.
3. Các dạng nhiên liệu hóa thạch:
Sau hàng triệu năm dưới lòng đất, các hợp chất tạo nên sinh vật phù du và thực vật trở thành nhiên liệu hóa thạch. Sinh vật phù du phân hủy thành khí đốt tự nhiên và dầu, trong khi thực vật trở thành than đá. Ngày nay, các nguồn tài nguyên này được khai thác bằng cách khai thác than trên đất liền và trên biển và bằng cách khoan các giếng dầu khí. Chúng được săn lùng vì chúng chứa năng lượng dự trữ và khi đốt cháy, nhiên liệu hóa thạch cung cấp năng lượng cho máy móc và cung cấp phương tiện giao thông, cũng như điện năng cần thiết cho cuộc sống hiện đại. Chúng cũng chứa các thành phần thiết yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất.
- Than đá được hình thành từ hóa thạch thực vật. Khi thực vật bị chôn vùi ngày càng sâu trong lòng đất, chúng sẽ tiếp xúc với nhiệt độ cao.
- Dầu được hình thành bởi các sinh vật phù du bị chôn vùi. Khi trầm tích tích tụ trong các hóa thạch sinh vật phù du qua hàng nghìn năm, các dòng nhiệt cường độ cao từ sâu Trái đất chuyển đổi sinh vật phù du thành dầu.
- Tương tự như dầu mỏ, khí tự nhiên được hình thành từ các sinh vật phù du bị chôn vùi, nhưng cũng được hình thành và phân hủy từ than đá ở giai đoạn sau. Tuy nhiên, việc sản xuất khí đốt tự nhiên đòi hỏi nhiệt độ cao hơn so với dầu mỏ.
4. Bước đột phá về mặt hóa học:
Dầu thô là một hỗn hợp của hàng nghìn phân tử khác nhau, được tạo thành từ các hợp chất chứa chủ yếu là hydro và carbon. Mỗi mỏ dầu thô có một thành phần và tỷ lệ riêng biệt của các hydrocacbon này. Dựa trên thành phần hóa học này, dầu thô có thể có nhiều tỷ trọng khác nhau, từ đặc và nhớt đến nhẹ và lỏng. Nó được chỉ định là ngọt hoặc chua, tùy thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh còn lại, và có màu từ vàng vàng trong đến đen đậm.
Để được sử dụng trong công nghiệp và giao thông, dầu thô phải được tách thành nhiên liệu hydrocacbon và dầu bôi trơn của riêng nó. Với nhiều dạng phân tử như vậy, không có ngành công nghiệp nào không sử dụng dạng này hay dạng khác của các sản phẩm dầu mỏ. Dầu mỏ được sử dụng làm chất bôi trơn, nhiên liệu, nhựa, mỹ phẩm và thậm chí cả thuốc. Nói chung, các thành phần của dầu được chia thành bốn loại phân tử khác nhau.
Phân tử bão hòa : Những phân tử này có thể ngắn hoặc dài, nhưng nhìn chung, chúng có cấu trúc đơn giản. Nhiều là chuỗi phân tử cacbon dài, thẳng hoặc phân nhánh có gắn các nguyên tử hydro. Một số ví dụ nhỏ hơn phổ biến bao gồm pentan và octan, được tinh chế thành các thành phần tạo nên xăng.
Chất dẻo : Chất dẻo là những phân tử phức tạp bao gồm nitơ, oxy hoặc lưu huỳnh. Chúng có độ đặc sệt và có thể được sử dụng trong sơn, cao su và bê tông.
Asphaltenes : Các hợp chất lớn nhất và nặng nhất là các phân tử lớn và phức tạp. Chất nhờn dư này có trong nhựa đường đặc dùng để lát.
Hydrocacbon thơm : Các phân tử dầu này hình thành cấu trúc vòng dựa trên cacbon và được đặt tên cho mùi thơm của chúng. Nhiều chất như benzen độc hại và gây ung thư cho người.
5. Dầu Trong Tự Nhiên:
Sau tất cả những thay đổi này, dầu rất phổ biến trong môi trường tự nhiên. Nó thường nằm sâu dưới bề mặt, nhưng sủi bọt và thậm chí cả bóng hắc ín cũng có thể được tìm thấy trên các bãi biển.
Dầu tự nhiên thoát ra khỏi trái đất khi nó ngấm sâu dưới biển và ở những vùng đất thường xảy ra động đất. Gần một nửa lượng dầu trong đại dương đến từ các loại dầu tự nhiên. Dầu thẩm thấu chậm và giải phóng dầu dần dần, cung cấp thức ăn tại chỗ cho các sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn, thích nghi để sử dụng các thành phần của dầu.
Trong các sự kiện như rò rỉ đầu giếng, vỡ đường ống dẫn và mắc cạn tàu chở dầu, con người có thể hủy hoại môi trường với một lượng lớn dầu. Việc xả dầu ngẫu nhiên này có thể gây ra những tác động tàn phá đến môi trường xung quanh. Không có hai vụ tràn dầu nào giống nhau, và thành phần và hoàn cảnh của dầu thô bị tràn có thể ảnh hưởng đến cách lực lượng cứu hộ thu dọn dầu tràn.
Dầu mỏ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngành công nghiệp. Ô tô, máy bay và nhà cửa được cung cấp năng lượng từ dầu mỏ tinh chế, và khi đốt cháy, nhiên liệu này sẽ giải phóng carbon dioxide, một loại khí nhà kính, vào bầu khí quyển. Carbon dioxide tích tụ trong khí quyển giống như một tấm chăn, giữ nhiệt xung quanh hành tinh và làm nó ấm lên. Sau khi đốt cháy, carbon dioxide vẫn còn trong khí quyển hàng trăm năm.
Ngoài nhiên liệu, dầu mỏ được sử dụng để sản xuất nhiều chất khác nhau, nhiều chất có thể được tìm thấy trong gia đình. Điều này bao gồm nhựa, sơn, bitum trên đường lái xe và tấm lợp mái.
6. Chúng Ta Có Thể Học Được Gì Từ Các Sự Cố Tràn Dầu?
Sự cố tràn dầu thải ra môi trường một lượng lớn dầu. Vụ tràn dầu Deepwater Horizon là vụ tràn dầu ngoài khơi lớn nhất trong lịch sử Hoa Kỳ, đổ hơn 3,17 triệu thùng dầu xuống Vịnh Mexico. Vụ cháy nổ giàn khoan đã cướp đi sinh mạng của 11 người.
Các nhà nghiên cứu đi đến đại dương để tìm hiểu càng nhiều càng tốt về tác động của dầu đối với môi trường biển xung quanh và các cộng đồng vùng Vịnh lân cận. Kể từ vụ tràn dầu năm 2010, Chương trình Nghiên cứu Vịnh Mexico đã tài trợ cho hàng trăm nhà khoa học và có được cái nhìn sâu sắc về hoàn cảnh của vụ tràn dầu và tác động của nó đối với môi trường tự nhiên dọc theo bờ biển phía bắc của Vịnh Mexico.
Vi khuẩn methanogenic có tên là methanotrophs đã bùng nổ trong vòng vài ngày sau khi bị rò rỉ. Vào ngày thứ 11, các vi khuẩn tiêu thụ khí metan nhanh hơn 60.000 lần so với dầu tự nhiên thấm ra, cho thấy rằng thiên nhiên có cách riêng để làm sạch dầu tràn. Các loại vi sinh khác sẽ phân hủy các hydrocacbon thừa tràn ra trong sự kiện bi thảm này, mặc dù nhiều loại quá phức tạp để bị vi sinh phân hủy.
Sự xuống cấp của dầu phần lớn phụ thuộc vào việc vi khuẩn có thể tiếp cận nó dễ dàng như thế nào. Các giọt dầu càng nhỏ, vi khuẩn dầu phân hủy càng nhiều. Gió và sóng đóng một vai trò quan trọng trong việc phá vỡ dầu, cũng như các động vật bơi trong đại dương. Sứa có thể phá vỡ dầu bằng cách bơi qua một lớp động vật phù du nhỏ mịn được gọi là cephalopods, có thể cắt giảm một phần tư lượng dầu khi chúng ăn chúng. Mặc dù nó giúp ích rất nhiều cho việc làm sạch dầu, nhưng tương tác với dầu có thể gây bất lợi cho sức khỏe động vật.
Các cơ quan nội tạng của cá bị hư hại do dầu. Nghiên cứu về mahi mahi cho thấy ngay cả khi chỉ tiếp xúc với dầu một ngày, cả thanh thiếu niên và người lớn đều mất khả năng bơm máu hiệu quả đi khắp cơ thể. Điều này cho thấy rằng các sinh vật khác như động vật có vú cũng có thể bị ảnh hưởng bởi sự cố tràn dầu, ngay cả những con trưởng thành.
Lisacco
Nguồn: smithsonianocean
