Đôi nét về than đá

-Than đá là một loại đá trầm tích có màu nâu-đen hoặc đen có thể đốt cháy và thường xuất hiện trong các tầng đá gồm nhiều lớp hoặc lớp khoáng chất hay còn gọi là mạch mỏ. Một loại than đá cứng như than anthracit, có thể liên quan đến đá biến chất bởi vì sự tác động lâu dài về nhiệt độ và áp suất. Thành phần chính của than là cacbon, cùng với sự đa dạng về số lượng của các nguyên tố, chủ yếu là hydro, lưu huỳnh, ôxy, và nitơ. Than là một dạng nhiên liệu hóa thạch, được hình thành từ thực vật bị chôn vùi trải qua các giai đoạn từ than bùn, và dần chuyển hóa thành than nâu hay còn gọi là than non (lignit), và thành than bán bitum, sau đó thành than bitum hoàn chỉnh (bituminous coal), và cuối cùng là biến đổi thành than đá (anthracit). Quá trình biến đổi này là quá trình phức tạp của cả sự biến đổi về sinh học và cả quá trình biến đổi của địa chất. Đặc biệt, quá trình biến đổi về địa chất là cả một quãng thời gian được tính bằng hàng triệu năm, nên việc hình thành mỏ than đá là rất lâu.

-Là một nhiên liệu hóa thạch được đốt để lấy nhiệt, than cung cấp khoảng một phần tư năng lượng cơ bản của thế giới và là nguồn năng lượng lớn nhất để sản xuất điện. Một số quy trình sản xuất sắt thép và các quy trình công nghiệp khác cũng đốt than.

-Việc khai thác và sử dụng than đá gây ra nhiều cái chết sớm và nhiều bệnh tật.Than hủy hoại môi trường; bao gồm cả sự thay đổi khí hậu vì đây là nguồn carbon dioxit nhân tạo lớn nhất, 14 tỷ tấn năm 2016, chiếm 40% tổng lượng phát thải nhiên liệu hóa thạch. Là một phần của quá trình chuyển đổi sang sử dụng các dạng năng lượng sạch trên toàn thế giới, nhiều quốc gia đã ngừng sử dụng hoặc sử dụng ít than hơn.

-Quốc gia tiêu dùng và nhập khẩu than lớn nhất là Trung Quốc. Trung Quốc chiếm gần một nửa sản lượng khai thác than đá của thế giới, tiếp theo là Ấn Độ với khoảng một phần mười. Úc chiếm khoảng một phần ba xuất khẩu than thế giới, tiếp theo là Indonesia và Nga.

Ứng dụng của than đá

-Đi qua lịch sử lâu đời của nhân loại, than đã được xem như là một nguồn năng lượng, đơn giản đó là nguồn nguyên liệu để đốt và nhận được sản phẩm đáp ứng nhu cầu về điện sưởi ấm, và nó còn được dùng cho cả mục đích về công nghiệp, chẳng hạn như là dùng để chế biến kim loại. Than là nguồn năng lượng lớn nhất cho sự phát triển của ngành công nghiệp điện và dẫn đầu cho thế hệ điện sau này của toàn thế giới.

-Than được sử dụng hầu hết để làm nhiên liệu rắn cho quá trình sản xuất điện và quá trình đốt cháy. Theo như EIA cho biết, lượng than tiêu thụ trên toàn thế giới được dự báo rằng sẽ tăng từ năm 2012 đến năm 2040 với tốc độ trung bình là 0,6% / năm, và từ 153 nghìn tỷ Btu là 36.000.000 tấn than) trong năm 2012 lên đến 169 nghìn tỷ Btu vào năm 2020 và đến tận 180 nghìn tỷ Btu vào năm 2040. Việc nỗ lực thay đổi về nguồn nguyên liệu sử dụng đã đưa ra ý tưởng về việc dùng khí tự nhiên để thay thế cho than.

-Trung Quốc khai thác được 3,47 tỷ tấn than đá vào năm 2011. Ấn Độ sản xuất vào khoảng 578 triệu tấn trong năm 2011. Và gần như 69% điện của Trung Quốc đến từ than đá. Hoa Kỳ tiêu thụ khoảng 13% của tổng số thế giới trong năm 2010, tức là khoảng 951 triệu tấn, và sử dụng 93% sản lượng điện và nghiên cứu cho thấy 46% tổng công suất phát sinh ở Mỹ là bắt nguồn từ việc sử dụng than. Cục Quản lý Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ ước tính trữ lượng than ở mức 948 × 109 tấn (860 Gt). Một ước tính cho tài nguyên là 18.000 Gt.

-Khi con người bắt đầu dùng than để sản xuất điện năng, theo truyền thống, than thường được nghiền thành bột và sau đó đốt trong lò hơi. Nhiệt độ của lò nung chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước, sau đó hơi nước được sử dụng để quay các tuabin và làm hoạt động các máy phát điện để sinh ra điện. Hiệu quả mà nhiệt động lực học của quá trình này mang lại đã được cải thiện theo thời gian; một số trạm điện đốt than cũ có hiệu suất nhiệt trong vùng lân cận chỉ tầm 25% trong khi các tuabin hơi hiện đại nhất hoạt động ở nhiệt độ trên 600 °C và áp suất trên 27 MPa (trên 3900 psi), có thể đạt được hiệu suất nhiệt vượt quá 45% (cơ sở LHV) sử dụng nhiên liệu anthracite, hoặc khoảng 43% (cơ sở LHV) ngay cả khi sử dụng nhiên liệu than non dù ở cấp thấp hơn. Các cải thiện và cải tiến hiệu suất nhiệt ngoài ra còn có thể đạt được bằng cách làm khô trước (đặc biệt là có liên quan với nhiên liệu có độ ẩm cao như than non hoặc sinh khối) và công nghệ làm mát.

-Có một phương pháp cho việc thay thế sử dụng than trong công nghiệp sản xuất điện với hiệu suất được cải thiện đáng kể đó là nhà máy điện chu trình hỗn hợp khí hóa (IGCC) tích hợp. Thay vì bằng việc nghiền than và đốt trực tiếp thành nhiên liệu trong lò hơi, than được khí hóa để tạo ra khí tổng hợp coal gasification, được đốt trong tuabin khí để tạo ra điện (giống như khí tự nhiên được đốt cháy trong một tuabin). Khí thải nóng từ tuabin được sử dụng để tăng hơi nóng trong máy phát hơi nước và thu hồi nhiệt, cung cấp năng lượng cho tuabin hơi để bổ sung. Hiệu suất nhiệt của các nhà máy điện IGCC hiện tại dao động từ khoảng 39% đến 42% (HHV) hoặc ≈42-45% (cơ sở LHV) đối với than bitum và giả sử sử dụng công nghệ khí hóa chủ đạo (Shell, GE Gasifier, CB & I). Các nhà máy điện IGCC hoạt động tốt hơn các nhà máy sản xuất nhiên liệu than nghiền thông thường đặc biệt là về lượng khí thải ô nhiễm và cho phép thu giữ carbon tương đối dễ dàng.

-Có ít nhất 40% nguồn nguyên liệu điện của thế giới bắt nguồn từ than đá. Trong năm 2016, 30% nguồn năng lượng điện của Hoa Kỳ đến từ than đá, đã giảm từ khoảng 49% năm 2008. Tính đến năm 2012 tại Hoa Kỳ, việc sử dụng than để sản xuất ra điện đã giảm, vì nguồn cung cấp từ khí thiên nhiên dồi dào thu được do các nghiên cứu về sự phá vỡ thủy lực của các thành tạo đá phiến sét có mức giá khá thấp.

-Ở Đan Mạch, hiệu suất điện lưới > 47% đã đạt được tại nhà máy CHB Nordjyllandsværket bằng việc đốt than và hiệu suất nhà máy tổng thể lên đến 91% so với sự đồng phát điện và sưởi ấm của khu vực. Nhà máy CHED Avedøreværket CHP được khai thác nhiều năng lượng ngay tại khu vực bên ngoài Copenhagen có thể đạt được hiệu suất điện lưới cao tới 49%. Hiệu quả nhà máy tổng thể so với đồng phát điện và sưởi ấm của khu vực có thể đạt tới 94%.

-Một hình thức đốt than khác được dùng để thay thế đó là nhiên liệu than bùn (CWS), được phát triển ở Liên bang Xô viết Liên Xô. Các cách khác để sử dụng than đó chính là sự kết hợp nhiệt và đồng phát điện.

-Tổng số nhiên liệu gửi đã biết có thể thu hồi được bằng các công nghệ hiện đại, bao gồm các loại than có hàm lượng ô nhiễm thấp, ví dụ, than non, bitum, là đủ trong nhiều năm. Tiêu thụ ngày càng tăng và sản lượng tối đa có thể đạt được trong nhiều thập kỷ. trữ lượng than thế giới. Mặt khác, có nhiều tài nguyên cần phải được để lại trong lòng đất để tránh sự biến đổi khí hậu.

Sự ảnh hưởng đến môi trường và sự ảnh hưởng đến sức khỏe của than đá

Ảnh hưởng đến sức khỏe:

-Việc sử dụng than làm nhiên liệu đốt và việc sử dụng nó như nguồn năng lượng chính đã gây ra các tác động vô cùng nguy hiểm cho sức khỏe của con người, nó có thể gây ung thư và dẫn đến cái chết.

-Sương mù, cái mà từng có thể làm chết người ở London đã được gây ra chủ yếu là do việc sử dụng quá nhiều than đá. Tại Hoa Kỳ, các nhà máy điện đốt than được ước tính vào năm 2004, đã gây ra gần 24.000 ca tử vong nhỏ tuổi hàng năm, bao gồm cả 2.800 ca ung thư phổi. Chi phí y tế hàng năm ở châu Âu chữa trị do việc sử dụng than để sản xuất điện là 42,8 tỷ euro, tương đương 55 tỷ đô la. Tuy nhiên, gánh nặng bệnh tật và tỷ lệ tử vong của việc sử dụng than ngày nay giảm mạnh nổi bật nhất là ở Trung Quốc.

-Hít phải bụi than gây ra căn bệnh viêm phổi do than nổi tiếng có tên là “phổi đen”, nó được gọi như vậy là vì bụi than theo nghĩa đen biến phổi thành màu đen thay vì màu hồng thông thường của chúng. Chỉ riêng ở Hoa Kỳ, ước tính có 1.500 nhân viên cũ của ngành than chết mỗi năm do ảnh hưởng của hơi thở trong bụi mỏ than.

-Khoảng 10% than là tro, Tro than là chất độc hại và đặc biệt độc hại đối với con người và các sinh vật sống khác. Than tro chứa các nguyên tố phóng xạ Uranium và Thori. Than tro và các sản phẩm phụ đốt cháy khác được lưu trữ cục bộ và thoát ra bằng nhiều cách khác nhau để phơi bày những người sống gần các nhà máy than với các chất phóng xạ và môi trường.

-Một lượng lớn tro than và các chất thải khác được sản xuất hàng năm. Năm 2013, riêng Mỹ đã tiêu thụ 983 triệu tấn than mỗi năm. Việc sử dụng than trên quy mô này tạo ra hàng trăm triệu tấn tro và các chất thải khác mỗi năm. Chúng bao gồm tro bay, tro đáy và bùn khử lưu huỳnh, chứa thủy ngân, urani, thori, asen và các kim loại nặng khác, cùng với các kim loại phi kim như selenium.

-Hiệp hội bệnh Phổi Hoa Kỳ, Hiệp hội Y tế Hoa Kỳ, và các Bác sĩ về Trách nhiệm Xã hội đã công bố một báo cáo năm 2009, chi tiết ảnh hưởng bất lợi của ngành than đối với sức khỏe con người, bao gồm công nhân trong các mỏ và cá nhân sống trong cộng đồng và xem than là nguồn năng lượng. Báo cáo này cung cấp thông tin y tế liên quan đến thiệt hại cho phổi, tim và hệ thần kinh của người Mỹ do đốt than làm nhiên liệu. Thông tin chi tiết về tình trạng ô nhiễm không khí do khói thải khói là nguyên nhân gây ra hen suyễn, đột quỵ, giảm trí thông minh, tắc nghẽn động mạch, đau tim, suy tim sung huyết, rối loạn nhịp tim, ngộ độc thủy ngân, tắc động mạch và ung thư phổi.

-Gần đây hơn, Trường đại học y tế công đồng Chicago đã phát hành một báo cáo tương tự.

-Mặc dù việc đốt than đã ngày càng được thay thế bằng việc sử dụng khí tự nhiên ít độc hại trong những năm gần đây, một nghiên cứu năm 2010 của Lực lượng Không quân Sạch vẫn ước tính rằng “ô nhiễm không khí từ các nhà máy điện đốt than chiếm hơn 13.000 ca tử vong sớm, 20.000 cơn đau tim và 1,6 triệu ngày làm việc bị mất ở Mỹ mỗi năm. ” Tổng chi phí tiền tệ của các tác động về sức khỏe này là hơn 100 tỷ USD mỗi năm.

-Một nghiên cứu năm 2017 trong Tạp chí Kinh tế phát hiện rằng đối với Anh trong giai đoạn 1851–1860, “một sự gia tăng độ lệch chuẩn trong việc sử dụng than làm tăng tỷ lệ tử vong trẻ sơ sinh lên 6-8% và việc sử dụng than công nghiệp như một nguyên nhân để giải thích cho việc khoảng một phần ba tỷ lệ tử vong đô thị được quan sát trong giai đoạn này.”

Ảnh hướng đến môi trường

-Khai thác than và đốt nhiên liệu than của nhà máy điện và các quá trình công nghiệp có thể gây ra thiệt hại lớn về môi trường.

-Các hệ thống nước bị ảnh hưởng bởi việc khai thác than. Ví dụ, việc khai thác có thể ảnh hưởng đến mực nước ngầm và độ chua. Sự cố tro bay, chẳng hạn như vụ tràn bùn tro than của Nhà máy hóa thạch của Kingston, cũng có thể gây ô nhiễm đất và ô nhiễm mạch nước ngầm, và phá hủy nhà cửa. Các nhà máy điện đốt than cũng tiêu thụ một lượng lớn nước. Điều này có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của các con sông, và có tác động hậu quả đến việc sử dụng đất khác.

-Một trong những tác động sớm nhất của than trên chu trình nước là mưa axit. Khoảng 75 Tg / S mỗi năm của sulfur dioxide (SO2) được thải ra từ than đốt. Sau khi phát hành, sulfur dioxide bị oxy hóa thành H2SO2 khí phân tán bức xạ mặt trời, do đó sự gia tăng của nó trong khí quyển tạo ra một hiệu ứng làm mát về khí hậu. Điều này một cách hữu ích che giấu một số sự nóng lên do khí nhà kính gia tăng. Tuy nhiên, lưu huỳnh được kết tủa ra khỏi khí quyển như mưa axit trong vài tuần, trong khi carbon dioxide vẫn còn trong khí quyển trong hàng trăm năm. Việc giải phóng SO2 cũng góp phần vào sự axit hóa rộng rãi của các hệ sinh thái.

-Các mỏ than bị lãng phí cũng có thể gây ra vấn đề. Sự cố lún có thể xảy ra trên các đường hầm, gây thiệt hại cho cơ sở hạ tầng hoặc đất trồng trọt. Khai thác than cũng có thể gây ra hỏa hoạn lâu dài và ước tính có hàng ngàn đám cháy trên vỉa than đang cháy vào bất kỳ thời điểm nào. Ví dụ, có một đám cháy than ở Đức đã cháy từ năm 1668, và vẫn đang cháy trong thế kỷ 21.

-Một số tác động môi trường là khiêm tốn, chẳng hạn như bụi bẩn. Tuy nhiên, có lẽ ảnh hưởng lớn nhất và lâu dài nhất của việc sử dụng than là việc thải ra khí carbon dioxide, khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu, theo IPCC và EPA. Than là đóng góp lớn nhất cho sự gia tăng CO2 do con người tạo ra trong khí quyển.

Việc sản xuất than cốc từ than tạo ra amoniac, nhựa than và các hợp chất khí như các sản phẩm phụ nếu thải ra đất, không khí hoặc đường thủy có thể đóng vai trò là chất gây ô nhiễm môi trường. Các xưởng thép Whyalla là một ví dụ về một cơ sở sản xuất than cốc, nơi amoniac lỏng được thải ra môi trường biển.

-Năm 1999, lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu từ sử dụng than là 8.666 triệu tấn carbon dioxide. Năm 2011, tổng lượng phát thải từ than đá trên thế giới là 14.416 triệu tấn. Đối với mỗi megawatt giờ tạo ra, phát điện than phát ra khoảng 2.000 pound carbon dioxide, gần như gấp đôi khoảng 1100 pound carbon dioxide được phát hành bởi một nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên. Bởi vì hiệu quả carbon cao hơn của việc tạo ra khí tự nhiên, vì thị trường ở Hoa Kỳ đã thay đổi để giảm than và tăng sự phát sinh khí thiên nhiên, lượng khí thải carbon dioxide có thể giảm. Những số liệu được đo trong quý đầu tiên của năm 2012 là mức thấp nhất trong số quý được ghi nhận trong quý đầu tiên của năm kể từ năm 1992. Trong năm 2013, người đứng đầu cơ quan khí hậu Liên Hiệp Quốc khuyên rằng hầu hết trữ lượng than của thế giới nên được để lại trong lòng đất để tránh sự nóng lên toàn cầu.

Nguồn tham khảo từ: Wiki