Giải mã bí ẩn sự hình thành của dầu mỏ, than đá

Nhiên liệu hóa thạch là một nguồn năng lượng tức thời giá rẻ. Nếu không có những ảnh hưởng tiêu cực làm biến đổi khí hậu và sự cạn kiệt dầu do khai thác tràn lan, nhiên liệu hóa thạch vẫn sẽ là lựa chọn số một của chúng ta.

Nguồn gốc của nhiên liệu hóa thạch

Sở dĩ loại nhiên liệu này có tên là nhiên liệu hóa thạch bởi đúng nghĩa đen là chúng được tạo ra từ hóa thạch - các sinh vật chết (chủ yếu là thực vật) mà không bị phân hủy khi bị đè bẹp dưới nước hoặc bùn không có oxy.

Các loài thực vật bị chôn vùi dưới các đầm lầy hàng triệu năm trước đã tạo ra than đá ngày nay. Nguồn ảnh: Getty Images

Khi chúng ta đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch ngày nay, chúng ta đã giải phóng những nguồn năng lượng mặt trời đầu tiên được quang hợp hàng triệu năm trước đây.

Theo các nhà khoa học, khi các loài thực vật bị chôn sâu dưới lớp vỏ trái đất mà không bị phân hủy, năng lượng trên được lưu trữ trong các protein, chất béo và carbohydrate. Dưới nhiệt độ cao và áp suất trong thời gian rất dài, các phân tử carbon đã được chuyển đổi thành các phân tử đồng nhất hơn, được gọi là các hydrocacbon - chuỗi dài của carbon phủ hydro.

Các loài thực vật bị chôn sâu dưới biển dần chuyển đổi thành dầu và khí đốt, trong khi số bị chôn vùi ở các đầm lầy trở thành than đá. Sự khác biệt duy nhất giữa dầu, khí đốt và than đá là chiều dài của các phân tử hydrocarbon tạo nên chúng.

Các chuỗi hydrocarbon ngắn nhất tạo nên khí đốt (4 nguyên tử carbon dài), dầu lửa được hình thành từ những chuỗi dài trung bình (từ 7 đến 12 nguyên tử carbon). Các loại dầu và dầu mỡ được cấu tạo bởi những chuỗi dài hơn (lên đến 20 nguyên tử carbon).

Than thì có hơi khác biệt một chút. Nó được làm từ các vòng carbon, không phải chuỗi, và nó được phủ một lớp hydro nhẹ.

Vì sao nhiên liệu hóa thạch lại được sử dụng phổ biến?

Nhiên liệu hóa thạch lưu trữ năng lượng trong các liên kết hóa học của hydro. Năng lượng có thể bị mắc kẹt như thế cho tới tận thời điểm các hydrocarbon gặp được cả nhiệt và oxy (O2).'

Quá trình đốt cháy nhiên liệu

Nhiệt (từ một một que diêm hay tia lửa) phá vỡ các hydrocarbon và phân tử oxy, sau đó các nguyên tử oxy phản ứng với các nguyên tử carbon và hydro được giải phóng để tạo ra carbon dioxide (CO2) và nước (H2O), và phát thải năng lượng trong quá trình đốt cháy.

Chúng ta đã sử dụng nhiệt trực tiếp để nấu ăn và dưởi ấm, gián tiếp tạo ra điện khi sử dụng cho các tuabin. Các chất khí được giải phóng từ nhiên liệu bị đốt cháy đã đẩy piston cho động cơ đốt trong hơn một thế kỷ.

Chúng ta không chỉ có thể tạo ra một đám cháy với một tia lửa duy nhất mà còn có thể ngăn chặn nó bằng cách cắt các nguồn cung cấp nhiên liệu, không khí hoặc nhiệt, chúng ta có thể sử dụng nó khi cần thiết, vì vậy, nguồn nhiên liệu này đã trở nên cực kỳ phổ biến bởi tính ứng dụng của nó.

Một nguồn năng lượng có thể kiểm soát được chỉ có hai nhược điểm lớn - là nguồn nhiên liệu hữu hạn và phát thải khí CO2, góp phần gia tăng biến đổi khí hậu. Sẽ không ngạc nhiên nếu việc giảm hoặc ngưng sử dụng nhiên liệu hóa thạch là một điều cực kỳ khó khăn cho các nước công nghiệp.