Bài 44. Hóa học và vấn đề xã hội

Năng lượng và nhiên liệu có vai trò quan trọng như thế nào đối với sự phát triển kinh tế ?

Các nguồn năng lượng chính
Mặt trời
Thực phẩm
Gió
Nước
Các nguồn năng lượng chính
Dầu mỏ
Khí tự nhiên
Than đá
Uranium
Có nhiều dạng năng lượng khác nhau
Động năng
Nhiệt năng
Hoá năng
Quang năng
Sự chuyển hoá năng lượng
Quang năng
=> Hoá năng
Hoá năng
=>nhiệt năng
Nhiệt năng
=>động năng
Điện năng =>quang năng
Nhiên liệu khi đốt cháy sinh ra năng lượng.

Năng lượng hoá học
Đốt than
Vụ nổ hạt nhân
Mọi hoạt động của con người đều cần năng lượng.

Phương tiện giao thông chạy bằng xăng dầu
Bếp gas dùng trong đun nấu
Thuyền buồm chạy bằng sức gió
Phơi lúa bằng nhiệt năng từ Mặt Trời
Mọi hoạt động của con người đều cần năng lượng.

Máy bay dùng động cơ điezen
Điện năng trong gia đình
Guồng nước trong sản xuất
Nhiệt năng để sưởi ấm
Năng lượng và nhiên liệu là yếu tố quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế.

Phát triển du lịch
Xây dựng công trình
Nhân loại không thể tồn tại và phát triển nếu thiếu năng lượng
Những vấn đề đang đặt ra về năng lượng và nhiên liệu.

Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng
70 000 kcal/người/ngày
Giữa thế kỉ XX
Hiện nay
200 000 kcal/người/ngày
Theo báo cáo của Ngân hàng Á châu
Con người đang khai thác quá mức nguồn năng lượng hoá thạch
Than đá: 2000
triệu tấn/năm
Dầu mỏ: 3000 triệu tấn/năm
1993
Cạn kiệt năng lượng
Theo dự báo của Chính phủ thì với tốc độ gia tăng mức khai thác năng lượng như hiện nay, các nguồn năng lượng sơ cấp của Việt Nam sẽ trở thành khan hiếm, các mỏ dầu và khí đốt sẽ dần cạn kiệt trong vòng vài chục năm tới.

Trong khi đó, sản xuất công nghiệp, xây dựng dân dụng và giao thông vận tải của nước ta hiện nay, tình trạng lãng phí năng lượng rất lớn.
Hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng trong các nhà máy điện đốt than, dầu của nước ta chỉ đạt được từ 28% đến 32% - thấp hơn so với các nước phát triển khoảng 10%; hiệu suất các lò hơi công nghiệp chỉ đạt khoảng 60% - thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng 20%, nếu so với các nước phát triển thì còn thấp hơn nữa.

Năng lượng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm trong nhiều ngành công nghiệp của nước ta cao hơn nhiều so với các nước  phát triển. Để làm ra cùng một giá trị sản phẩm như nhau, sản xuất công nghiệp của nước ta phải tiêu tốn năng lượng gấp 1,5 - 1,7 lần so với các nước Thái Lan và Malaysia. Tỉ lệ giữa tăng trưởng nhu cầu năng lượng so với tăng trưởng GDP của nước ta đến 2 lần, trong khi ở các nước phát triển, tỉ lệ này là dưới 1.  
Cạn kiệt năng lượng
Nga chiếm hơn 10% trữ lượng dầu mỏ, 20% trữ lượng than của thế giới, 7% trữ lượng khí thiên nhiên... Với trữ lượng như vậy, hiện Nga đứng đầu thế giới về khí đốt thiên nhiên, đứng thứ hai về dầu mỏ và là nguồn cung cấp than và urani quan trọng cho thế giới. Song theo nghiên cứu của các chuyên gia, khoảng 20-30 năm nữa tài nguyên thiên nhiên ở Nga sẽ chẳng còn lại là bao. Hiện tỷ lệ khai thác dầu của Nga đã vượt quá 60%, việc tìm kiếm những mỏ mới thay thế ngày càng khó, 50 năm qua việc phát hiện những mỏ mới giảm 10 lần. Thời kỳ hoàng kim năng lượng của Nga sẽ nhanh chóng biến mất và đối diện với thời kỳ cạn kiệt tài nguyên.
Cạn kiệt năng lượng
Saudia Arabia, nước chiếm 25% trữ lượng dầu mỏ thế giới và là nước sản xuất và xuất khẩu dầu thô hàng đầu thếâ giới. Saudia Arabia giữ một vai trò chủ chốt trong việc làm thỏa mãn những cơn khát “vàng đen” của thế giới. Dầu mỏ đem lại khoản tiền có số dư tương đương với số dư của Trung Quốc có được từ khoản đầu tư và xuất khẩu. Dầu mỏ và khí đốt là con bài kinh tế quan trọng bậc nhất của khu vực Arab.
Từ những năm 1970, dầu mỏ đã đem lại sự hưng thịnh và giàu có cho khu vực này. Nhưng người ta đang lo ngại rằng trữ lượng dầu của nước này đang sụt giảm vì phần lớn dầu lửa của Saudia Arabia được khai thác từ một số mỏ dầu khổng lồ nhưng các mỏ này đã được khai thác quá lâu, hơn một nửa thế kỷ qua, và thực tế đang ngày một khó khai thác hơn. Người ta cũng đang lo ngại về thời kỳ hậu dầu mỏ của khu vực này.
Cạn kiệt năng lượng
Không chỉ riêng dầu mỏ; các nguồn cung khí đốt tự nhiên, than và urani có thể bắt đầu suy giảm sau một đến hai thập kỷ nữa. Nếu muốn khai thác được than người ta càng phải đào sâu hơn vào trong lòng đất, càng đào sâu càng ngốn nhiều tiền hơn và càng nguy hiểm hơn. Lấy ví dụ ở Trung Quốc khi công việc khai thác than là một công việc nguy hiểm nhất và than là sản phẩm của máu, nước mắt và sinh mạng của biết bao người thợ mỏ cùng với những gì mà trái đất đã tích góp trong lòng hàng tỷ năm.
Các tin tức báo chí hàng đầu trên các trang thương mại hàng ngày cho thấy: số cầu toàn cầu sẽ tiếp tục gia tăng khi hàng trăm triệu người tiêu dùng giàu có đang lên ở Trung Quốc và Ấn Độ đua nhau mua xe hơi; những khu dầu lớn như Ghawar ở Arab Saudia và Canterell ở Mexico nay đang cạn kiệt dần; và số lượng các khu dầu mới được khám phá mỗi năm một ít đi.


Xung đột năng lượng

Dĩ nhiên, với chiếc bánh năng lượng đang nhỏ dần đi trong khi cơn đói năng lượng ngày càng trầm kha, thì việc xảy ra xung đột, tranh giành là hậu quả tất yếu. Ở đâu có dầu mỏ ở đó có quân đội Mỹ hay ngoại giao năng lượng của Trung Quốc… là ví dụ cho cuộc chiến giành giật năng lượng đã, đang và sẽ diễn ra khốc liệt. Xung đột năng lượng xuất phát từ những nguyên nhân sau:
Nguyên nhân xung đột năng lượng
Không đủ nguồn năng lượng đáp ứng. Peter Odell, tác giả của cuốn sách nổi tiếng “Thế giới và sức mạnh của dầu mỏ”, nhận định thế giới sẽ vẫn phụ thuộc nặng nề vào nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt và than đá từ nay cho đến hết thế kỷ này. Khả năng đáp ứng đang giảm xuống trong tương lai không xa.
Những nguồn năng lượng thay thế còn hạn chế. Những nguồn năng lượng như năng lượng gió, mặt trời, thủy điện… Nguồn năng lượng mới này được nhìn nhận như là một giải pháp thay thế hết sức cần thiết để bù đắp cho các nguồn năng lượng hiện có đang ngày càng cạn kiệt và để giảm bớt lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu toàn cầu. Triển vọng trước mắt của nguồn năng lượng tái sinh còn khá mờ tối.

Nguyên nhân xung đột năng lượng
Theo Bộ Năng lượng Mỹ, những năng lượng có thể tái tạo, như gió, mặt trời, nước... chỉ đóng góp 7,4% tổng số cung toàn cầu năm 2004; năng lượng sinh học 0,3%. Trong lúc đó, năng lượng hóa thạch chiếm 86%, năng lượng nguyên tử 6%. Căn cứ trên tỷ suất phát triển và đầu tư hiện nay, Bộ Năng lượng Mỹ đã đưa ra dự báo không mấy lạc quan: Năm 2030, tỷ lệ năng lượng hóa thạch vẫn ở mức 86% như năm 2004; các năng lượng có thể tái tạo cũng chỉ gia tăng không đáng kể - lên 8,1%.
Xung đột về quyền lợi từ những nguồn năng lượng: Chỉ có khoảng 12 quốc gia dồi dào năng lượng, không những đủ thỏa mãn nhu cầu quốc nội mà còn thừa để xuất khẩu. Tất cả các nước này đã giữ một vị trí ưu đãi, được lợi khi giá năng lượng toàn cầu tăng cao và đạt được nhiều nhượng bộ chính trị quan trọng từ các nước khách hàng.
Nguyên nhân xung đột năng lượng
Năm 2006, các nước xuất khẩu năng lượng đã thu được 970 tỷ USD từ các nước nhập khẩu. Phần lớn số USD, yên và EUR này đã được ký thác trong các quỹ đầu tư của chính phủ (SWF). Trong những tháng gần đây, các Quỹ SWF vùng vịnh Ba Tư đã lợi dụng suy thoái tài chính ở Mỹ để có được nhiều khu vực kinh tế chiến lược ở Mỹ.
Cạnh tranh gay gắt giữa các cường quốc công nghiệp hóa cũ và mới: các nước đang phát triển ngày nay “ngốn” một tỷ lệ ngày một lớn hơn trong số cung năng lượng toàn cầu. Năm 2010, con số này được dự đoán lên tới 40% và có thể tới 47% vào năm 2030. Trung Quốc được dự đoán tiêu thụ 17% tổng số cung năng lượng thế giới vào năm 2015 và 20% năm 2025.
Nếu đà này tiếp tục, vào thời điểm 2025, Trung Quốc sẽ vượt Mỹ trở thành quốc gia tiêu thụ năng lượng nhiều nhất thế giới. Năm 2004, Ấn Độ sử dụng 3,4% năng lượng toàn cầu, và tỷ suất dự đoán sẽ lên đến 4,4% vào năm 2025, trong khi số tiêu thụ trong các nước công nghiệp hóa nhanh chóng khác như Brazil, Indonesia, Malaysia, Thái Lan và Thổ Nhĩ Kỳ cũng tiếp tục gia tăng.


Ô nhiễm môi trường
Khai thác và sử dụng năng lượng hoá thạch còn là một trong những nguyên nhân quan trọng gây nên ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu toàn cầu
Ô nhiễm môi trường
Một bản đồ về hàm lượng NO2 trong khí quyển đã tiết lộ toàn cảnh những “điểm nóng” về ô nhiễm trên thế giới. Trong đó “đậm đặc” nhất là các thành phố châu Âu, Bắc Mỹ và phần lớn diện tích vùng Đông-Bắc Trung Quốc. Theo sau là Đông-Nam châu Á và châu Phi với nồng độ khí NO2 khá cao mà nguyên nhân là hậu quả của việc đốt rừng.
Mặc dù NO2 được hình thành tự nhiên dưới tác động của ánh mặt trời và do vi khuẩn trong đất nhưng nó còn được giải phóng vào khí quyển từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của các nhà máy điện, của ngành công nghiệp nặng và từ khói thải xe cộ. Một lượng lớn khí này có thể gây những vấn đề về đường hô hấp và làm hư hại phổi của con người
Ô nhiễm không khí đô thị
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) cho biết hàng năm trên toàn thế giới có khoảng 865.000 người chết do ảnh hưởng trực tiếp của ô nhiễm không khí ngoài trời mà chủ yếu tập trung ở các khu đô thị và khu công nghiệp. Phơi nhiễm với không khí ô nhiễm có thể gây ra các căn bệnh về phổi và tim mạch mãn tính, đặc biệt là trẻ em và những người có tiền sử với bệnh này.
Nước thải sinh hoạt:
 Đó là chất thải lỏng, chứa hỗn hợp nước thải từ những hoạt động phi công nghiệp của con người như vệ sinh, tắm, giặt và rửa. Ở nhiều nơi trên thế giới, rác và nước thải chưa được xử lý bị đổ trực tiếp xuống sông ngòi. 
WHO ước tính mỗi năm có 1,5 triệu người chết do sử dụng nước không an toàn, điều kiện vệ sinh không đảm bảo, trong đó phần lớn là trẻ em. Chất thải sinh hoạt không được xử lý cũng làm giảm hàm lượng oxy trong môi trường nước, phá huỷ hệ sinh thái nước và đe doạ sinh kế của con người.
Khai thác mỏ
Kim loại nặng và các loại hoá chất nguy hại phát sinh trong khai thác mỏ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của những người tiếp xúc và gây ra các bệnh có liên quan tới mắt, da, mũi họng; những bệnh tiêu hóa, hô hấp, tuần hoàn máu, thận, gan; thậm chí có thể gây ra các bệnh ung thư, phá huỷ hệ thần kinh trung ương, gây ra các dị dạng bẩm sinh. Nguồn nước mặt và nước ngầm cũng bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi hoạt động này.
Chất thải phóng xạ và mỏ uranium
Rác thải và vật liệu phóng xạ là những nguồn phát thải phóng xạ có ảnh hưởng tới sức khoẻ con người. Vật liệu phóng xạ được không chỉ đượcsử dụng trong các nhà máy sản xuất điện và trong quân sự mà cả trong lĩnh vực y học, trong công nghiệp, và ngay cả trong cuộc sống hàng ngày.   
Chất thải phóng xạ có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, nước hoặc không khí. Chất phóng xạ tấn công cơ quan chức năng của cơ thể, gây ra hàng loạt các bệnh ung thư, gây đột biến gen và ảnh hưởng đến nhiều thế hệ sau này
Kết luận
Như vậy vấn đề phát triển ứng dụng thành tựu hoá học vào đời sống hiện nay còn chưa đi kèm với nghĩa vụ bảo vệ môi trường. Đây là vấn đề cấp thiết đặt ra cho toàn nhân loại
Môi trường xanh
Hoá học đã góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và nhiên liệu như thế nào trong hiện tại và tương lai?
Nhiên liệu, năng lượng nhân tạo
Chế biến dầu thực vật
Sản xuất etanol từ ngô, sắn
Nhiên liệu hiđro
Nhà máy điện mặt trời hybrid đầu tiên của thế giới
Năng lượng hạt nhân
Được sử dụng cho mục đích hoà bình.
Hoá học đã giúp xác định cơ sở khoa học của quy trình kĩ thuật tạo ra vật liệu đặc biệt xây lò phản ứng hạt nhân, giúp quá trình làm sạch urani… để sử dụng trong các nhà máy điện nguyên tử
Năm 2000, tổng công suất điện nguyên tử trên toàn thế giới đạt khoảng 500 triệu KW
Sử dụng năng lượng sạch
Hoá học cũng góp phần tạo ra vật liệu chuyên dụng để chế tạo pin Mặt Trời, chế tạo thiết bị, máy móc thích hợp để khai thác,sử dụng có hiệu quả những nguồn năng lượng sạch có tiềm năng to lớn từ thiên nhiên
Năng lượng địa nhiệt
Khai thác và sử dụng nhiên liệu ít gây ô nhiễm môi trường.

Năng lượng gió
Sử dụng năng lượng mặt trời.

Marburg - Thành phố Solar
Sử dụng nhiên liệu sinh học
Hầm biogas
Sử dụng năng lượng biogas
Khai thác và sử dụng năng lượng thuỷ triều
Phát triển thuỷ điện
Tổng trữ lượng thuỷ điện trên thế giới khoảng 2,2 triệu MW.
Việt Nam chiếm khoảng 1,4% trữ lượng thuỷ điện thế giới
Nhà máy thuỷ điện Sơn La
Sử dụng năng lượng với hiệu quả cao hơn.

Ở Đức, Luật Năng lượng tái tạo có hiệu lực từ năm 2000, đã đưa ra cơ chế khuyến khích ưu tiên phát lên lưới điện quốc gia những nguồn điện từ năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, thuỷ điện, sinh khối và địa nhiệt). Sản xuất điện từ bioga từ sinh khối hiện nay đang rất phát triển với số lượng nhà máy đã đạt tới 4600 nhà máy với tổng công suất 1700MW năm 2009, và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy năm 2015.
Tương tự, ở Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được 30GW điện từ loại hình năng lượng này và Chính phủ hiện đang thúc đẩy hợp tác, mời gọi đầu tư. Việc nghiên cứu phát triển bioga để chạy máy phát điện từ bùn thải từ các trạm xử lý nước thải cũng đang được thực hiện. Đây là một hoạt động rất có tiềm năng vì hiện nay trên toàn Trung Quốc đã có đến 1521 nhà máy xử lý nước thải được xây dựng tính đến năm 2008 và sẽ tiếp tục tăng, với tỷ lệ nước thải được xử lý là 28% (1999), 63% (2008) và 70% (dự kiến 2010).
Sử dụng năng lượng với hiệu quả cao hơn.
Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng năng lượng tiêu thụ vào năm 2022. Thái Lan đã bãi bỏ việc sử dụng dầu diesel 100% từ 2008, thay vào đó là B2 và dự kiến đến năm 2011 sẽ chuyển sang B5. Biodiesel chủ yếu được sản xuất từ dầu cọ (palm oil) với tổng khối lượng là 1,3 triệu tấn biodiesel/ngày (2008) và dự kiến đến 2022, số lượng này sẽ là 4,5 triệu lít/ngày. Thái Lan cũng tích cực thức đẩy việc thu mua, tái chế các loại dầu ăn thải bỏ sau sử dụng từ các cơ sở công nghiệp thực phẩm, từ các nhà hàng, khách sạn, các hộ gia đình để sản xuất thức ăn gia súc và chế biến biodiesel.
Nâng cao hiệu quả của các quy trình chế hoá
Sử dụng nhiên liệu, năng lượng mới một cách khoa học và tiết kiệm
Thu hồi và tái sử dụng CO2
Năng lượng điện hoá
Ăcquy khô
Ăcquy chì axit
CAM ON MOI NGUOI