XU HƯỚNG CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU THAY THẾ TRONG TƯƠNG LAI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

XU HƯỚNG CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU THAY THẾ
TRONG TƯƠNG LAI

Họ và tên sinh viên: PHẠM HOÀNG TUẤN
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2004 – 2008

Tháng 08/2008
1


XU HƯỚNG CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU THAY THẾ
TRONG TƯƠNG LAI

Tác giả

PHẠM HOÀNG TUẤN

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN HỮU LƯƠNG (TT Lọc – hóa dầu ĐHBK)

Tháng 08/2008

2


Lời cảm ơn

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Hữu Lương, người
thầy đã dẫn dắt em tiếp cận với những ý tưởng khoa học, thầy đã cho em hiểu được
cách giải quyết những vấn đề khó khăn trong nghiên cứu cũng như trong cuộc sống.
Thầy đã hết lòng động viên em phải cố gắng học tập, không ngừng trao dồi kiến thức
cho bản thân. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy đã cho em những kiến thức thực tế vô
cùng quý báo, em biết hoàn cảnh đất nước ta còn nghèo nàn lạc hậu, nhưng chúng ta
không thể để ý chí của chúng ta nghèo đi.
Em xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Hóa Học, các
thầy cô đã dìu dắt em trong suốt bốn năm qua, đã cho em những bài học hay, những
kiến thức bổ ích để làm hành trang trong cuộc sống.
Con xin tạ ơn công lao cha mẹ như trời biển.

Xin chân thành cảm ơn.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 7 năm 2008

Phạm Hoàng Tuấn

3


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn.................................................................................................................. ii
Mục lục ....................................................................................................................... iii

Danh sách các biểu đồ ................................................................................................ v
Danh sách các bảng .................................................................................................... vi
Danh sách các hình ..................................................................................................... vii
Danh sách từ viết tắt ................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1:………………………………………………………………………….1
1.1 Đặt vấn đề………………………………………………………………………1
1.2 Các khái niệm cơ bản.

3

CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG……………………………………..4
2.1 Dầu mỏ.................................................................................................................4
2.2 Các loại nhiên liệu hóa thạch khác thay thế dầu mỏ..........................................10
2.2.1 Than đá....................................................................................................... .10
2.2.2 Nhiên liệu khí............................................................................................. .12
2.3 Tình hình ô nhiễm môi trường do nhiên liệu hóa thạch. 14
2.4 Nhiên liệu Uran..................................................................................................18
CHƯƠNG 3: NHIÊN LIỆU SINH HỌC…………………………………………….21
3.1 Khái niệm về nhiên liệu sinh học (biofuel)……………………………………21
3.2 Những lợi ích của việc phát triển nhiên liệu sinh học…………………………21
3.3 Các mặt hạn chế của nhiên liệu sinh học………………………………………25
3.4 Hướng giải quyết………………………………………………………………28
3.5 Triển vọng sản xuất nhiên liệu sinh học thế giới tới năm 2020………………...29
3.6 Các loại nhiên liệu sinh học…………………………………………………...30
3.6.1 Khí sinh học (biogas). ................................................................................ .30
3.6.2 Ethanol. ...................................................................................................... .32
3.6.3 Biodiesel..................................................................................................... .48
CHƯƠNG 4: NHIÊN LIỆU HYDRO……………………………………………….64
4.1 Giới thiệu về nhiên liệu hydro…………………………………………………64
4

4.2 Các đặc tính của Hydro (H2)…………………………………………………...65
4.3 Nguồn sản xuất hydrogen……………………………………………………...65
4.4 Tiềm năng sử dụng hydro……………………………………………………...71
4.5 Giá thành hydro………………………………………………………………..72
4.6 Nhiên liệu hydro dùng trong ô tô………………………………………………72
4.7 Những lợi ích của nhiên liệu hydro……………………………………………74
4.8 Những hạn chế của nhiên liệu hydro…………………………………………..77
4.9 Các công trình nghiên cứu sản xuất hydro gần đây……………………………79
4.10 Vấn đề phát triển nhiên liệu hydro……………………………………………82
4.11 Xu thế của nền kinh tế hydro…………………………………………………84
CHƯƠNG 5: TÌNH HÌNH NHIÊN LIỆU VIỆT NAM……………………………...86
5.1 Tình hình sử dụng xăng dầu ở Việt Nam………………………………………86
5.2 Tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam……………………………86
5.3 Các kết quả nghiên cứu về biodiesel đã được thực hiện trong nước…………...87
5.4 NLSH chưa phát triển được ở nước ta do một số nguyên nhân………………..89
5.5 Thách thức……………………………………………………………………...90
5.6 Những chính sách, biện pháp tháo bỏ rào cản…………………………………91
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……………………………………………93
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

5


Danh sách các biểu đồ
Biểu đồ 1: Giá dầu thế giới từ năm 1946-2006 .......................................................... 5
Biểu đồ 2: Biểu đồ biến động giá dầu trong 1 năm qua . ............................................ 5
Biểu đồ 3 : Sản lượng và nhu cầu sử dụng dầu mỏ trên thế giới. ............................... 8

Biểu đồ 4: Biểu đồ nhiệt độ trung bình trên bề mặt Trái đất .................................... 17
Biểu đồ 5: Dự kiến sản lượng bioethanol đến năm 2020 .......................................... 29
Biều đồ 6: Dự kiến sản lượng biodiesel đến năm 2020 . ........................................... 30
Biểu đồ 7: Sản lượng ethanol trên thế giới, 1975-2003 (triệu lít/năm). ................... 37
Biểu đồ 8: Sự phát thải khí thải của biodiesel trong động cơ ................................... 50

6


Danh sách các bảng
Bảng 1: Nhu cầu dầu thô thế giới ............................................................................... 7
Bảng 2: Tính chất của LPG và CNG. ........................................................................ 14
Bảng 3: Sự gia tăng các chất ô nhiễm trong khí quyển ............................................. 15
Bảng 4: Lượng khí thải do đốt cháy biodiesel .......................................................... 23
Bảng 6: Tính chất của ethanol ................................................................................... 33
Bảng 7: Sản lượng tiêu thụ biodiesel ở một số nước ................................................ 50
Bảng 8: Tiêu thụ dầu thực vật ở Việt nam (nghìn tấn).............................................. 51

7


Danh sách các hình
Hình 1: Tỉ lệ tiêu thụ khí hoá lỏng ở Pháp ................................................................ 13
Hình 2: Tỉ lệ tiêu thụ khí hoá lỏng ở Hà Lan ............................................................ 13
Hình 3: Lượng khí thải của nhiên liệu diesel sau khi đốt.......................................... 16
Hình 4: Năng lượng sinh ra do sự phân hạch hạt nhân. ............................................ 19
Hình 5: Chu trình khép kín của biomass. .................................................................. 22
Hình 6: Rây phân tử dùng để tách hỗn hợp Ethanol-Water. ..................................... 46
Hình 7: Cấu tạo ống Zeolite Membrane. ................................................................... 47
Hình 8: Hệ thống Zeolite Membrane......................................................................... 47

Hình 9: Phân tử triglyceride. ..................................................................................... 53
Hình 10: Phân tử acid béo tự do và biodiesel............................................................ 53
Hình 11: Các bể trồng tảo.......................................................................................... 55
Hình 12: Quả và hạt cây dầu mè (jatropha)............................................................... 57
Hình 13: Lượng phát thải CO2 do nhiên liệu sinh học ............................................. 61
Hình 14: Các cánh đồng nguyên liệu ngày càng được mở rộng. .............................. 62
Hình 15: Các cánh rừng đang bị tàn phá . ................................................................. 62
Hình 16: Phân tử Hydro............................................................................................. 64
Hình 17: Màng rây phân tử dùng để tách khí hydro ra khỏi hỗn hợp khí. ................ 66
Hình 18: Phương pháp điện giải tách nước thành oxy và hydro............................... 68
Hình 19: Một loại tế bào nhiên liệu........................................................................... 73
Hình 20: Tảo xanh Chlamydomonas reinhardtii được nuôi ở ao. ............................. 80
Hình 21: Máy xử lý nhiên liệu. ................................................................................. 81
Hình 22: Công nghệ sản xuất Biodiesel từ mỡ các tra, cá ba sa ............................... 88

8


Danh sách từ viết tắt
(1) OPEC là chữ viết tắt của “The Organization of Petroleum Exporting Countries”
hay “Tổ chức các Quốc gia Sản xuất Dầu”.
(2) OECD: Organization for Economic Cooperation and Development (tổ chức Hợp
tác và Phát triển Kinh tế)
(3) CNG : Compressed Natural Gas
(4) LPG : Liquefied Petrolium Gas
(5) COx : gồm CO và CO2
(6) NLSH : nhiên liệu sinh học
(7) E20 : xăng pha bioethanol với hàm lượng tối đa 20%.
(8) B20 : dầu pha biodiesel với hàm lượng tối đa 20%.
(9) ETBE : ethyl-tertiary-butyl-ether

(10) MTBE : Methyl Tert - Butyl Ether
(11) ASTM : American Society for Testing and Materials
(12) NOx là cách viết tắc của các hợp chất oxide của nitrogen như N2O, NO và NO2.
NOx gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường, sức khỏe con người và tầng ozone
trong khí quyển.
(13) ZEV : Zero Emission Vehicle
(14) GTVT : Giao Thông Vận Tải
(15) KH &CN : Khoa học và Công nghệ
(16) R &D : Research and Development
(17) PME : Palm Methyl Ester (dầu cọ)
(18) IMF : International Monetary Fund
(19) IEA : International Energy Agency
(20) FED : Federal Reserve System

(21) IAEA : International Atomic Energy Agency

9


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề.
Hiện nay, tình hình khai thác và tiêu thụ nguồn nhiên liệu dầu mỏ vẫn đang là
đề tài nóng bỏng trên thế giới, gần đây giá xăng dầu tăng lên đáng kể (tính từ lúc 10
giờ ngày 21 tháng 7 năm 2008 tại Việt Nam giá xăng là 19.000 đồng 1 lít), giá xăng
dầu tăng kéo theo việc tăng giá hàng loạt các mặt hàng khác, làm cho đời sống của
người dân đặc biệt là ở những nước nghèo lạm phát cao như nước ta, cuộc sống đang
ngày càng điêu đứng, thu nhập thì không có bao nhiêu nay lại phải chi tiêu rất nhiều.
Hơn nữa, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần bị cạn kiệt. Theo dự đoán, trữ lượng
dầu thô trên toàn thế giới chỉ có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng trong vòng vài chục

năm nữa. Thêm vào đó chất lượng không khí đang bị ô nhiễm đến mức phải báo động,
trong đó sự ô nhiễm không khí do khí thải phát ra từ quá trình cháy là chủ yếu. Các khí
thải này là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính và
hàng loạt các vấn đề về môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Đây thật sự là
nguồn nhiên liệu không bền vững.
Sự ô nhiễm môi trường và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch là hai vấn đề
quan trọng và cấp bách đang được cả thế giới quan tâm. Dĩ nhiên viễn cảnh thiếu dầu
sẽ là một nỗi kinh hoàng đối với nhân loại. Chiến tranh, nạn đói, bệnh hoạn … sẽ lan
tràn. Nhưng có lẽ đây là điều mà nhân loại khó tránh khỏi.
Đứng trước tình hình trên, con người cần phải tìm kiếm các nguồn nhiên liệu
khác có khả năng thay thế cho nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt mà không gây
ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như việc giảm thiểu khí nhà kính. Nhiên liệu thay
thế phải thật sự mang tính bền vững, có nghĩa là nhiên liệu đó phải sạch và thân thiện
với môi trường, nhiên liệu đó phải có khả năng tái tạo để đáp ứng nhu cầu sử dụng của
mỗi quốc gia, giúp các quốc gia chủ động được nguồn nguyên liệu trong nước giảm sự
lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch. Bên cạnh đó, chúng ta phải có ý thức trong
việc sử dụng tiết kiệm nguồn năng lượng và tái sử dụng nguồn năng lượng. Tiết kiệm
năng lượng là khẩu hiệu của mọi nước. Vấn đề là có thật sự tiết kiệm hay không và
10


hiểu tiết kiệm năng lượng nghĩa là gì? Tiết kiệm năng lượng không chỉ là tiết kiệm tiêu
thụ mà còn là bài toán xuất khẩu, sao cho xuất khẩu được lợi nhất và bảo toàn dự trữ
dầu tối ưu nhất, chứ không thể cứ khai thác và xuất khẩu với bất cứ giá nào, càng
không phải là trục lợi cá nhân từ sự khai thác đó.
Đó là 3 biện pháp quan trọng để phát triển bền vững, để bảo vệ môi trường
chung của chúng ta.

Mục đích nghiên cứu ở đây là nêu ra tính bền vững của các loại nhiên liệu thay
thế phù hợp với tình hình nước ta hiện nay trước khi đưa vào ứng dụng thực tiển.

Trong tương lai không xa, nguồn nhiên liệu hóa thạch cần phải được thay thế. Nhưng
vấn đề là chúng được thay thế bởi những nhiên liệu nào? Liệu nhiên liệu đó có thật sự
phù hợp tình hình đất nước ta hiện nay không ? Có thật sự giải quyết được vấn nạn ô
nhiễm môi trường như hiện nay hay không ? Có thật sự là vô tận hay không và ảnh
hưởng tiêu cực của chúng như thế nào? Câu trả lời cần phải được cân nhắc một cách
toàn diện nếu không chúng ta sẽ gánh chịu một hậu quả nghiêm trọng, mà nguy cơ
không thể lường trước được. Tương lai của mỗi quốc gia đều nằm trong tầm tay của
những người nắm quyền bính, và chỉ có họ với tầm nhìn xa mới có khả năng đưa đất
nước cất cánh đi lên. Trên cơ sở đó tôi tập trung nghiên cứu những nguy cơ mà các
nước đi trước đã gặp phải, từ đó tìm giải pháp khắc phục đúng đắn hơn.
11


1.2 Các khái niệm cơ bản.
1.2.1 Khái niệm nhiên liệu.
Nhiên liệu là vật chất được sử dụng để giải phóng năng lượng khi cấu trúc vật
lý hoặc hóa học bị thay đổi. Nhiên liệu giải phóng năng lượng thông qua quá trình hóa
học như cháy hoặc quá trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch.
Tính năng quan trọng của nhiên liệu đó là năng lượng có thể được giải phóng khi cần
thiết và sự giải phóng năng lượng được kiểm soát để phục vụ mục đích của con người.
Mọi dạng sự sống trên Trái đất – từ những cấu trúc vi sinh vật cho đến động vật
và con người, đều phụ thuộc và sử dụng nhiên liệu là nguồn cung cấp năng lượng. Các
tế bào trong cơ thể sống tham gia quá trình biến đổi hóa học mà qua đó năng lượng
trong thức ăn hoặc ánh sáng Mặt trời được chuyển hóa thành những dạng năng lượng
có thể duy trì sự sống.
Con người sử dụng nhiều cách thức nhằm biến đổi năng lượng ở nhiều hình
thức thành những dạng phù hợp với mục đích sử dụng phục vụ cuộc sống và các quá
trình xã hội. Ứng dụng giải phóng năng lượng từ nhiên liệu rất đa dạng trong cuộc
sống như đốt cháy khí tự nhiên để đun nấu, kích nổ xăng dầu để chạy động cơ, biến
năng lượng hạt nhân thành điện năng, v.v..

Các dạng nhiên liệu phổ biến được dùng là dầu hỏa, xăng dầu, than đá, chất
phóng xạ, v.v…
1.2.2 Khái niệm năng lượng tái tạo.
Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn
năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các chuẩn
mực của con người thì là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa:
 Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt
vì sự sử dụng của con người (thí dụ như năng lượng Mặt Trời).
 Hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như
năng lượng sinh khối) trong một quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên
Trái Đất.

12


Chương 2
NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG
2.1 Dầu mỏ.
2.1.1 Tình hình biến động dầu mỏ trên thế giới.
Hiện nay tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ không ổn định, giá dầu thường
thay đổi lớn theo những biến đổi chính trị, khó dự báo. Có thể nói, giá dầu mỏ hiện
đang “bốc cháy” vượt mức 120 USD/thùng (1 thùng dầu ≈ 159 lít). Theo các nhà quan
sát, viễn cảnh về một cuộc khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới đang trở nên rõ nét hơn
bao giờ hết. Những nguyên nhân chính làm cho giá dầu gần đây biến động là do: tình
hình bất ổn tại các nước vùng Trung Cận Đông (khu vực chiếm đến 2/3 trữ lượng dầu
mỏ của thế giới), lượng xăng dầu dự trữ của Hoa Kỳ thấp hơn dự kiến, nhu cầu dầu mỏ
của thế giới tăng cao (nhất là Trung Quốc và Hoa Kỳ), cũng như việc tổ chức các nước
xuất khẩu dầu hỏa (OPEC)(1) (xem phụ lục 2) vẫn chưa có quyết định rõ ràng có nâng
sản lượng khai thác hay không.
Trong những thập kỷ trước, giá dầu cũng đã nhiều lần tăng giảm với biên độ

lớn (xem biểu đồ 1):
 Vào những năm 1973 – 1974, giá dầu mỏ tăng cao đến 3 – 4 đợt do lệnh
cấm vận dầu Ả Rập.
 Rồi các lần tăng giá vào những năm 1979 do lệnh cấm vận dầu Iran và 1990
do cuộc chiến tranh vùng vịnh.
 Năm 1999 giá dầu từ 8 – 10 USD/thùng tăng vọt lên trên 30 USD/thùng.
 Đặc biệt năm 2004 một sự khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất từ trước đến nay,
giá dầu tăng đến mức kỷ lục 60 USD/thùng, đến năm 2005 giá dầu lên đến hơn 70
USD/thùng.

13


80
70
60
50
40
30
20
10
0
1946/01 1952/01 1958/01 1964/01 1970/01 1976/01 1982/01 1988/01 1994/01 2000/01 2006/01 2012/01

Biểu đồ 1: Giá dầu thế giới từ năm 1946-2006 [1].
Tuy nhiên, theo các nhà quan sát, có sự khác nhau là, những lần tăng giá trước
kia đều diễn ra trong khoảng thời gian dài, còn việc tăng giá gần đây lại thường xuyên
và ở cấp độ bất thường hơn (xem biểu đồ 2).

Biểu đồ 2: Biểu đồ biến động giá dầu trong 1 năm qua [1].

14


Giá dầu tăng cao ảnh hưởng mạnh đến kinh tế thế giới: chi phí sản xuất các
công ty tăng mạnh, giá cả tăng cao, sức mua của người tiêu dùng sụt giảm, nguy cơ
lạm phát…
Trong tình hình hiện tại, các chuyên gia kinh tế dự đoán, giá dầu sẽ còn tiếp tục
giữ ở mức cao. Còn cao đến mức nào lại phụ thuộc chủ yếu vào những cuộc “mặc cả”
giữa OPEC với các quốc gia tiêu thụ dầu lớn như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Tây Âu.
Nhưng cũng có ý kiến cho rằng, giá dầu hiện đã nằm ngoài tầm khống chế của OPEC.
Khả năng thế giới sẽ phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng dầu mỏ nghiêm trọng
như hồi thập niên 1970 là rất có thể xảy ra.
2.1.2 Trữ lượng dầu mỏ trên toàn thế giới.

Các số liệu tìm kiếm, thăm dò và nhận định về trữ lượng dầu toàn cầu của Văn
phòng Tổ chức kiểm soát năng lượng Anh Quốc (EWG) tại Đức cho biết, dưới lòng
đất chỉ còn có khoảng 1.255 tỉ thùng, đủ để cho con người sử dụng trong 42 năm tới.
Với tốc độ khai thác như hiện nay, trong vòng 30 năm nữa nguồn dầu lửa dưới lòng
đất không còn nhiều và 50 - 60 năm nữa sẽ hoàn toàn cạn kiệt. Theo đó, thế giới sẽ chỉ
sản xuất được 39 triệu thùng dầu/ngày vào năm 2030 so với con số 81 triệu thùng/ngày
như hiện nay [6]. Trong khi đó, theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA)(19), nhu cầu
dầu lửa thế giới sẽ tăng đến 120 triệu thùng/ ngày. Tức là vào thời điểm đó, thế giới
chỉ được cung cấp chưa đến 1/3 nhu cầu dầu lửa.
Khu vực Trung Đông có trữ lượng dầu mỏ chiếm 65,4% trữ lượng trên toàn thế
giới, nhưng nhu cầu của khu vực chỉ chiếm khoảng 6%. Trong khi đó, các nước phát
triển có nhu cầu tiêu thụ chiếm 62%, nhưng trữ lượng dầu mỏ của các nước đó chỉ có
9,7%. Hơn nữa nhu cầu tiêu thụ dầu ngày một tăng, điều đó cũng có nghĩa là sẽ phải
đẩy mạnh sự cung cấp dầu từ khu vực này, trong đó 4 nước sở hữu dầu mỏ nhiều nhất
là Arab Saudi, Iran, Iraq và Kuweit.

Do đó, mỗi khi có khủng hoảng dầu mỏ, thì các nước này thường bị ảnh hưởng
trực tiếp, lớn nhất và thường dẫn đến các cuộc khủng hoảng kinh tế kèm theo.
2.1.3 Nhu cầu tiêu thụ dầu mỏ trên thế giới.

Trong nhiều năm qua, do sự bùng nổ của công nghiệp hoá ở các nước đang phát
triển ở châu Á, châu Phi và Mỹ La-tinh, nhu cầu dầu lửa của thế giới ngày càng tăng
một cách nhanh chóng (xem biểu đồ 3). Các nhà nghiên cứu quốc tế đánh giá, 2/3
15


lượng tăng nhu cầu năng lượng của thế giới là do nhu cầu của Trung Quốc và Ấn Độ.
Phần còn lại là do sự tăng nhu cầu dầu lửa của các nước đang phát triển khác. IEA dự
báo, năm 2008 thế giới sẽ cần bổ sung thêm khoảng 2,2 triệu thùng dầu/ngày so với
1,5 triệu thùng trong năm 2007 và nhu cầu này sẽ tăng 2%/ năm cho đến năm 2012.
Theo Bộ Năng lượng Mỹ, nhu cầu sử dụng dầu mỏ của thế giới đến 2025 sẽ tăng thêm
khoảng 35%.
Được coi là "công xưởng" của thế giới, với số dân 1,3 tỉ người, tốc độ tăng
trưởng kinh tế tăng trên 10% trong vòng hơn 10 năm qua, Trung Quốc vượt qua Nhật
Bản và đứng sau Mỹ về mức độ tiêu thụ dầu lửa với số lượng nhập khẩu khoảng 8
triệu thùng/ngày (tăng 15% mỗi năm)( xem bảng 1).
Bảng 1: Nhu cầu dầu thô thế giới [7].
Đơn vị: Triệu thùng/ngày
2006

2007

Dự báo
2008

84,73

85,72

87,20

OECD

49,31

49,12

49,43

Mỹ

20,69

20,72

20,86

Châu âu

15,62

15,34

15,42

Ngoài OECD

35,42

36,60

37,77

Trung Quốc

7,27

7,58

8,00

Tổng cộng
(2)

Khu vực Đông Nam Á, tuy có trữ lượng nhiên liệu hoá thạch khá dồi dào với 22
tỉ thùng dầu, nhưng do các nước thành viên ASEAN đang đẩy mạnh công nghiệp hoá
nên vẫn thiếu năng lượng trầm trọng.
Các nước phát triển vẫn là các nước tiêu thụ năng lượng nhiều nhất, đặc biệt là
Nhật Bản và Mỹ. Mỹ vẫn tiếp tục dẫn đầu thế giới với mức tiêu thụ khoảng 21 triệu
thùng/ngày (chiếm gần ¼ lượng tiêu thụ dầu của thế giới) và con số sẽ tăng lên khoảng
44% trong 20 năm tới đây, bằng cả mức tiêu thụ của ba nước đang có tốc độ tăng
trưởng nhanh là Trung Quốc, Ấn Độ và Nhật Bản cộng lại (xem biểu đồ 3).
Ngoài ra, thế giới còn có trên 800 triệu xe ô tô, mỗi ngày tiêu thụ 10 triệu tấn
xăng dầu, bằng nửa sản lượng khai thác mỗi ngày.
16

Biểu đồ 3 : Sản lượng và nhu cầu sử dụng dầu mỏ trên thế giới.
Tất cả những điều này đã làm cho giá dầu "lập" hết kỷ lục này đến kỷ lục
khác.
2.1.4 Hậu quả của cuộc khủng hoảng dầu mỏ.
Theo đánh giá của các cơ quan nghiên cứu quốc tế, cuộc khủng hoảng năng
lượng lần này đã và sẽ tiếp tục gây những tổn hại khủng khiếp cho thế giới trên nhiều
lĩnh vực. Về kinh tế, giá dầu tăng cao và thiếu điện đã ảnh hưởng trực tiếp đến sản
xuất, kinh tế thế giới phát triển chậm lại, trước hết là ở các nền kinh tế lớn. Theo dự
báo của Quỹ Tiền tệ thế giới (IMF)(18), tốc độ tăng trưởng của kinh tế thế giới năm nay
chỉ đạt 3,5%, tức là đã đứng trên bờ của một cuộc khủng hoảng. Nền kinh tế chịu
nhiều thiệt thòi nhất, không ai khác là Mỹ - nền kinh tế đầu tàu của thế giới.
Trong năm 2007 và quý I năm 2008, nền kinh tế Mỹ đang có dấu hiệu chững
lại, đồng Đô-la liên tục mất giá, lạm phát tăng cao khiến Cục Dự trữ liên bang Mỹ
17


(FED)(20) liên tục cắt giảm lãi suất và bơm tiền để cứu hệ thống ngân hàng thương mại.
Trong tháng 04/2008, cơ quan này đã thừa nhận nền kinh tế Mỹ tăng trưởng chậm lại
một nửa, tức là năm nay tốc độ tăng trưởng của nền kinh tế Mỹ chỉ đạt 0,5%. Đây là
lần đầu tiên Mỹ thừa nhận kinh tế suy thoái trong nhiều năm nay.
Với mức tiêu thụ nhiên liệu đứng thứ hai, năm 2007 và đầu năm 2008, Trung
Quốc phải gánh chịu hậu quả của cuộc khủng hoảng năng lượng gây ra với việc giá
dầu tăng cao làm cho lạm phát tăng gần 2 con số, buộc Chính phủ Trung Quốc phải áp
dụng một loạt biện pháp giảm nhịp độ tăng trưởng quá nóng của nền kinh tế.
Các nền kinh tế lớn khác như EU, Nhật Bản, Ấn Độ cũng đều bị ảnh hưởng của
cuộc khủng hoảng năng lượng do thiếu dầu, than và điện.
Giá dầu tăng cao, thiếu hụt điện đã gây khốn khó cho đời sống và sinh hoạt của
người dân. Các chuyên gia quốc tế cho rằng, không chỉ các doanh nghiệp sử dụng dầu
mỏ, điện, than, thiệt hại do cuộc khủng hoảng mà đa số người dân, đặc biệt là ở các

nước nghèo và những người có thu nhập dưới 2 USD/ngày là những đối tượng phải
chịu thiệt thòi nhiều nhất. Giá nhiên liệu tăng cao, khiến giá cả tăng theo, thu nhập
thực tế của người lao động giảm xuống sẽ tiếp tục đẩy một bộ phận không nhỏ dân
chúng vào cảnh bần hàn. Ngay ở Mỹ, nơi người dân có mức sống cao, cuộc sống cũng
trở nên khó khăn hơn. Ví dụ, trong tháng 12/2007, người Mỹ phải chi 6,1% tổng số
tiền tiêu dùng để mua nhiên liệu, tương đương mức cao nhất trong lịch sử vào năm
1985. Hiện tại người dân Mỹ phải bỏ thêm khoảng 200 tỉ USD/năm để mua năng
lượng, gần bằng ½ số tiền mua xe ô-tô mới. Ở các nước nghèo, đời sống nhân dân còn
gặp nhiều khó khăn hơn. Giá xăng dầu, điện, than, khí tăng cao và sản lượng thiếu hụt
đã khiến giá cả các mặt hàng tiêu dùng tăng ngất ngưởng, đặc biệt là lương thực và
thực phẩm.
Giá lương thực, thực phẩm ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Inđônêxia, các
quốc gia ở châu Phi và Mỹ La-tinh năm 2007 và đầu năm 2008, đã tăng từ 30 đến 50%
so với năm 2005, 2006. Nhiều cuộc biểu tình chống chính sách lương thực của chính
phủ đã xảy ra ở Haiti, Italia…, nhiều người thiệt mạng chỉ vì phải chen chúc, xô đẩy
trong khi xếp hàng mua gạo. Thế giới đang đối mặt với nguy cơ khủng hoảng lương
thực.

18


Dĩ nhiên viễn cảnh thiếu dầu sẽ là một nỗi kinh hoàng đối với nhân loại. Chiến
tranh, nạn đói, bệnh hoạn … sẽ lan tràn. Nhưng có lẽ đây là điều mà nhân loại khó
tránh khỏi.
2.2 Các loại nhiên liệu hóa thạch khác thay thế dầu mỏ.
Để đối phó với tương lai đen tối trên, các nhà khoa học và nhiều quốc gia đã
nghiên cứu để tìm cách áp dụng những công nghệ mới trong tìm kiếm, khai thác dầu
lửa hoặc phát hiện ra những nguồn nhiên liệu khác có thể thay thế cho dầu lửa. Tuy
nhiên, kết quả thu được không mấy lạc quan. Vào cuối thập niên 70, người ta đã có thể
khoan sâu đến 312 mét vào lòng đất để tìm kiếm dầu và khả năng này hiện nay đã gấp

khoảng 8 lần. Thế nhưng không nhiều mỏ dầu mới được phát hiện, vì có lẽ như loài
người đã phát hiện được gần hết lượng “vàng đen” dưới lòng đất. Với các nguồn nhiên
liệu hoá thạch khác thay thế cũng đã phần nào giải tỏa được “cơn khát năng lượng”
toàn cầu, bao gồm các loại nhiên liệu sau:
2.2.1 Than đá.
2.2.1.1 Khái niệm.
Than đá là một loại nhiên liện hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái đầm
lầy nơi xác cây cối được nước và bùn lưu giữ khỏi bị oxy hóa và phân hủy bởi sinh vật
(biodegradation). Thành phần chính của than đá là carbon, ngoài ra còn có các nguyên
tố khác như lưu huỳnh. Than đá là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy
được. Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là
nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên
hiện tượng nóng lên toàn cầu. Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc
dưới lòng đất [12].
So với dầu khí, than đá là nguồn tài nguyên có ưu thế vượt trội hơn hẳn, chẳng
hạn như phạm vi phân bổ rộng khắp các nước trên thế giới ở khoảng 70 nước.
2.2.1.2 Trữ lượng than đá trên thế giới.
Than đá là nguồn năng lượng đã được con người khai thác và sử dụng trước cả
dầu mỏ. Cho tới nay, than đá vẫn là nguồn năng lượng chính của các nhà máy nhiệt
điện và sản xuất xi măng. Hơn nữa, trữ lượng của than đá có khoảng 909 tỉ tấn (tuy
không thể tái sinh) nhưng lại lớn hơn nhiều so với dầu mỏ.

19


Trung Quốc có trữ lượng than đá lớn thứ 3 thế giới và hơn 60% năng lượng của
nước này được tạo ra từ than đá. Ước tính, đến năm 2020, nhu cầu sử dụng than đá
trên thế giới sẽ tăng lên 7,6 tỉ tấn/năm so với mức 5,3 tỉ tấn hiện nay. Trong đó, riêng
mức sử dụng của Trung Quốc sẽ xấp xỉ 3 tỉ tấn [7].
Mỹ có khoảng 95% trữ lượng năng lượng là than đá trong khi dầu và khí đốt chỉ

chiếm tương ứng 2% và 3%.[7]
Than đá đang cung ứng khoảng 25% nhu cầu năng lượng căn bản của toàn cầu
và tạo ra 40% sản lượng điện năng cho thế giới. Trung Quốc là nước sản xuất và tiêu
thụ than đá lớn nhất trên thế giới trong khi Mỹ là nơi có trữ lượng than đá lớn nhất
hành tinh, kế đến là Ấn Độ, Trung Quốc, Australia, Nga, Ukraina, Phần Lan, Nam Phi,
Canada...
2.2.1.3 Biến than đá thành nhiên liệu “xanh”.
Trước thực trạng dầu khí luôn biến động giá và nguồn cung không ổn định, than
đá được dự báo sẽ đóng vai trò chủ chốt trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của
thế giới trong vòng 20 năm nữa. Để đảm bảo an ninh năng lượng, hiện nay không chỉ
các nước tiêu thụ năng lượng hàng đầu như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ mà nhiều nước
khác cũng đang tích cực nghiên cứu phát triển các công nghệ biến đổi than đá vốn rất
gây ô nhiễm cho môi trường thành những dạng năng lượng sạch thay thế xăng dầu. Đi
đầu trong xu hướng này là Trung Quốc - quốc gia sản xuất và tiêu thụ than đá lớn nhất
thế giới hiện nay.
Hiện nay, Trung Quốc đang đẩy mạnh phát triển dimethyl ether (DME), một
loại khí đốt được chuyển hóa từ than đá, thành nhiên liệu chủ lực thay thế diesel.
Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, DME có thể được nén thành dạng
lỏng và có thể sử dụng thay thế diesel với mức thải CO2 tương đối thân thiện với môi
sinh. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cũng đã chế tạo các loại xe vận hành bằng
DME. Tuy nhiên, vấn đề hiện nay là tìm cách giảm chi phí sản xuất DME và hạn chế
sử dụng nước trong quá trình chuyển đổi (để cho ra 1 tấn DME phải cần đến 3 tấn
nước).
Hiện nay than đá đang ngày càng đóng vai trò quan trọng tại Mỹ sau khi các
nhà khoa học Mỹ đã phát triển các công nghệ làm giảm bớt đáng kể mức độ ô nhiễm
từ việc khai thác và sử dụng than đá. Nhóm chuyên gia hóa Đại học Bắc Carolina cải
20


tiến qui trình chuyển đổi than đá thành diesel theo hướng “xanh” hơn bằng cách sử

dụng các chất xúc tác đặc biệt để tái sắp xếp các nguyên tử carbon trong than đá để
hình thành các phân tử có hiệu suất năng lượng cao hơn trước khi chuyển hóa thành
diesel.
Song việc sử dụng năng lượng này cũng chỉ cho phép khai thác ở một giới hạn
nào đó, vì sẽ cạn kiệt trong vòng khoảng 155 năm tới.
2.2.2 Nhiên liệu khí.
2.2.2.2 Trữ lượng khí trên thế giới.
Khí thiên nhiên đã được phát hiện trên khắp các châu lục, ngoại trừ châu Nam
Cực. Trữ lượng khí thiên nhiên thế giới tổng cộng vào khoảng 150x1018m3. Trữ lượng
khí thiên nhiên lớn nhất, tổng cộng 50x1018m3 đang nằm ở Nga. Trữ lượng lớn thứ nhì
thế giới, 48x1018m3, nằm ở Trung Đông. Các mỏ có trữ lượng khác nằm ở các nơi
khác ở châu Á, châu Phi và Úc. Trữ lượng khí thiên nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng
5x1018m3. Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7x1018m3 [4].
2.2.2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu khí.
Nhiên liệu khí chủ yếu được khai thác từ Siberia, Alaska, và Trung Đông, tuy
sạch hơn dầu lửa nhưng cũng chỉ có thể khai thác lâu hơn dầu lửa 20 năm và công
chuyên chở lại cao gấp 7 lần so với dầu lửa.
Phần lớn nhiên liệu khí hiện nay được sử dụng làm nguồn chất đốt để sinh nhiệt
gia dụng hay công nghiệp, và làm nhiên liệu cho ô tô (chiếm tỷ lệ rất ít vì nhiệt trị thấp
và chiếm thể tích lớn).
Lượng khí hoá lỏng làm nhiên liệu cho ô tô đường trường hiện chiếm tỉ lệ
khiêm tốn 1% ở Pháp (xem hình 1). Tuy nhiên ở một số nước có chính sách khuyến
khích sử dụng khí hoá lỏng làm nhiên liệu cho ô tô nhằm mục đích giảm ô nhiễm môi
trường thì tỉ lệ này thật đáng kể chẳng hạn như Hà Lan chiếm 42% (xem hình 2).

21


Nhiên liệu ô tô (1%)

Hình 1: Tỉ lệ tiêu thụ khí hoá lỏng ở Pháp [4].

Nhiên liệu
ô tô (42%)

Hình 2: Tỉ lệ tiêu thụ khí hoá lỏng ở Hà Lan [4].
2.2.2.3 Các loại khí thiên nhiên.
2.2.2.3.1 Khí thiên nhiên nén (CNG)(3) .
Khí thiên nhiên, là một hỗn hợp chất khí cháy được bao gồm phần lớn là các
hydrocarbon. Cùng với than đá và dầu mỏ, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch. Khí
thiên nhiên có thể chứa đến 85% metan (CH4) và khoảng 10% etan (C2H6), và cũng có
chứa một lượng nhỏ hơn propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các alkan
khác. Khí thiên nhiên, thường được tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất,
được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung
năng lượng thế giới. Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm carbon
dioxide (CO2), hydro sulfit (H2S), và nitơ (N2). Do các tạp chất này có thể làm giảm

22


nhiệt trị và chất lượng của khí thiên nhiên, chúng thường được tách ra khỏi khí thiên
nhiên trong quá trình chế biến khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ.
2.2.2.3.2 Khí hóa lỏng (LPG)(4).
Là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, nhiên liệu khí hóa lỏng
có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc chế biến khí thiên nhiên. Trên thế giới có
khoảng 40% LPG thu được từ quá trình lọc dầu thô.
Thành phần hóa học chủ yếu của LPG là Propan (C3H8) và Butan (C4H10).
Sản lượng khí hóa lỏng trên thế giới năm 1995 là 130 triệu tấn. Người ta dự kiến trong
những năm đầu của thế kỷ 21, tổng sản lượng LPG trên thế giới sẽ đạt khoảng 200 triệu
tấn/năm [4].

2.2.2.3.3 Tính chất của LPG và CNG.
Tính chất của LPG và CNG được trình bày trong bảng 2.
CNG

LPG

Metan

Propan

Butan

Công thức hóa học

CH4

C3H8

C4H10

Khối lượng phân tử

16

44

58

0.51

0.58

Khối lượng riêng (kg/l)
Nhiệt độ sôi (0C)

-162

-43.7

-0.9

Nhiệt trị thấp (MJ/kg)

50.0

46.40

45.46

Chỉ số octan

120

97 – 112

Bảng 2: Tính chất của LPG và CNG [2].
2.3 Tình hình ô nhiễm môi trường do nhiên liệu hóa thạch.
Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ
không phải riêng của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi

rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Hàng năm con người khai
thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi

23


trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau, làm cho hàm lượng các loại khí
độc hại tăng lên nhanh chóng (xem bảng 3).
Chất ô nhiễm

Thời kỳ tiền

Hiện nay (ppm)

công nghiệp

Tốc độ tăng
(%/năm)

(ppm)
CO2

270

340

0,4

N 2O

0,28

0,3

0,25

CO

0,05

0,13

3

SO2

0,001

0,002

2

Bảng 3: Sự gia tăng các chất ô nhiễm trong khí quyển [8].
Hàng năm có [4]:
 20 tỉ tấn CO2
 1,53 triệu tấn SiO2
 Hơn 1 triệu tấn niken
 700 triệu tấn bụi
 1,5 triệu tấn asen
 900 tấn coban

 600.000 tấn kẽm (Zn), hơi thuỷ ngân (Hg), hơi chì (Pb) và các chất độc hại
khác.
2.3.1 Vấn đề ô nhiễm do than đá.
Người ta tính rằng một nhà máy sản xuất điện từ than công suất 1.000 MW, mỗi
năm phải thải 6 triệu tấn CO2, 44 ngàn tấn SO2, 22 ngàn tấn NOx và nửa triệu tấn thải
rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim loại nặng và chất
phóng xạ độc hại. Việc đốt than đá đã thải ra bầu khí quyển một lượng chất phóng xạ
đáng kể. Chỉ tính trong năm 2000, trên toàn thế giới đã thải ra khoảng 12.000 tấn thori
và 5.000 tấn urani [9].
Khai thác than đá bằng phương pháp lộ thiên tạo nên lượng đất đá thải lớn, ô
nhiễm do bụi, ô nhiễm nước, mất rừng. Khai thác than bằng phương pháp hầm lò hiện
24


nay làm mất 50% trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò và gây
các tai nạn hầm lò.
Chế biến và sàng tuyển than tạo ra bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng.
2.3.2 Vấn đề ô nhiễm do dầu và khí đốt.
Khai thác trên thềm lục địa gây lún đất, ô nhiễm dầu đối với đất, không khí,
nước. Khai thác trên biển gây ô nhiễm biển (50% lượng dầu ô nhiễm trên biển gây ra
là do khai thác trên biển).
Ðốt dầu khí tạo ra các chất thải khí tương tự như đốt than.
Theo các nhà nghiên cứu trên thế giới thì cứ 1 kg nhiên liệu diesel truyền thống
khi cháy sẽ thải ra 3,2 kg CO2 [12] (xem hình 3).

Hình 3: Lượng khí thải của nhiên liệu diesel sau khi đốt.
2.3.3 Hậu quả của sự ô nhiễm môi trường.
Hậu quả nghiêm trọng là gây ra hiệu ứng nhà kính (xem phụ lục 1), nhiệt độ
bề mặt trái đất tăng lên đáng kể (xem biểu đồ 4), ảnh hưởng đến sức khỏe của con
người, nó còn tạo ra các cơn mưa acid làm hủy diệt các cánh rừng và các cánh đồng…

25