Khí tự nhiên là nguồn tài nguyên thiên nhiên cực kỳ quan trọng, cung cấp hơn 25% nhu cầu năng lượng của thế giới. Vậy khí tự nhiên là gì? Thành phần chính của khí thiên nhiên là gì? và ứng dụng khí tự nhiên là gì?
Khí thiên nhiên là gì?
Khí tự nhiên (hoặc khí tự nhiên, metan, khí đốt, v.v.) là nhiên liệu hóa thạch và nguồn tài nguyên không tái tạo được hình thành khi các lớp chất hữu cơ (chủ yếu là vi sinh vật biển) phân hủy trong điều kiện yếm khí và chịu nhiệt độ và áp suất cao dưới lòng đất trong hàng triệu năm. năm.
Trên thực tế, khí tự nhiên tồn tại dưới dạng trầm tích (ở các mỏ dầu hoặc các mỏ khí tự nhiên biệt lập), thường ở thềm lục địa và hiếm khi ở dưới lòng đất.
Khí tự nhiên có thể được đốt để sưởi ấm, nấu ăn và phát điện. Đồng thời, khí tự nhiên cũng được sử dụng làm nguyên liệu hóa học trong sản xuất nhựa và các hóa chất hữu cơ quan trọng về mặt thương mại khác.
Thành phần chính của khí thiên nhiên là gì??
Theo mục 1.4.4 Mục 1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2019/BCA ban hành kèm theo Thông tư 52/2019/TT-BCA quy định như sau:
Khí tự nhiên là hỗn hợp các hydrocacbon có thành phần chính là metan (CH4) với hàm lượng lên tới 98%. Trong thành phần khí thiên nhiên còn có các hydrocacbon khác như etan, propan, butan… Khí thiên nhiên được sử dụng ở hai dạng chính là khí nén ở áp suất cao và khí hóa lỏng.
Vì vậy, thành phần chính của khí tự nhiên là: Metan (CH4), cũng như etan, propan, butan…
Có thể hiểu:
- Khí thiên nhiên nén (hay gọi tắt là CNG) là khí thiên nhiên, khí metan được nén ở áp suất cao 200 – 250 bar.
- Khí tự nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas, hay gọi tắt là LNG) là khí tự nhiên được làm lạnh ở nhiệt độ -162°C trở thành chất lỏng nên công suất cao hơn rất nhiều so với CNG (gấp đôi, gấp 4 lần).
Khí tự nhiên có hàm lượng metan rất cao. Bởi vì các chất phân hủy năng lượng ban đầu thu được từ mặt trời thông qua quá trình quang hợp được lưu trữ dưới dạng năng lượng hóa học trong metan và các phân tử hydrocarbon khác.
Ứng dụng khí tự nhiên
Khí tự nhiên có nhiều ứng dụng trong đời sống do có một số ưu điểm như: Khí tự nhiên rất dễ cháy do hàm lượng metan cao và có hiệu suất cao hơn hầu hết các loại nhiên liệu khí khác; có trữ lượng lớn nên giá thành rẻ; thân thiện với môi trường hơn dầu mỏ và các nhiên liệu hóa thạch khác; dễ dàng cất giữ và vận chuyển; …
Hiện nay, các nước như Mỹ, Nga, Trung Quốc, Iran và Nhật Bản là những nước tiêu thụ khí đốt tự nhiên lớn nhất thế giới. Chỉ riêng Hoa Kỳ chịu trách nhiệm về 21,7% lượng tiêu thụ khí đốt tự nhiên toàn cầu.
Các ứng dụng chính của khí tự nhiên là:
Sử dụng khí đốt tự nhiên trong nhà:
- Điện
- Làm nóng nước tại nhà vì tiết kiệm hơn và nóng nhanh hơn điện.
- ấm
- Nấu ăn bằng khí tự nhiên sẽ tiết kiệm hơn vì sử dụng ít năng lượng hơn so với lò nướng điện.
- Sấy vải bằng khí tự nhiên sẽ tiết kiệm hơn vì chi phí chỉ bằng khoảng 50% so với máy sấy điện
Sử dụng khí thiên nhiên trong lĩnh vực công nghiệp
- Dùng làm khí đốt trong các nhà máy
- Được sử dụng để sản xuất amoniac có thể dùng làm phân bón trong lĩnh vực nông nghiệp.
- Là nguyên liệu sản xuất khí Hydro – nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp
- Nó được sử dụng để di chuyển các tuabin để thu năng lượng từ gió và ánh sáng mặt trời.
- Các khí như propan, ethane, butan được tách ra từ khí tự nhiên là nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong ngành hóa dầu giúp tạo ra một số sản phẩm như nhựa, bột giặt, dược phẩm,…
Sử dụng khí thiên nhiên trong giao thông vận tải
- CNG thân thiện với môi trường hơn các loại nhiên liệu hóa thạch khác và có giá thành thấp, có thể thay thế các loại nhiên liệu khác gây hại hơn cho môi trường hiện đang sử dụng trong giao thông vận tải.
- Khí tự nhiên hóa lỏng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện hạng nặng như xe tải địa hình và thậm chí cả tàu hỏa.
Ảnh hưởng của khí thiên nhiên đến môi trường
Được biết, khí tự nhiên là loại nhiên liệu hóa thạch thải ra ít khí thải (CO2 và một số loại khí khác) hơn các loại nhiên liệu hóa thạch khác như than đá, dầu mỏ. Điều này dễ gây nhầm lẫn rằng khí tự nhiên là nhiên liệu “xanh”.
Trên thực tế, khí tự nhiên vẫn thải ra một lượng lớn carbon vào khí quyển dưới dạng CO2 và metan. Những loại khí này là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính phức tạp gần đây.
Khí thải khi sử dụng ảnh hưởng đến môi trường không khí
- CO2 thoát ra trong quá trình đốt cháy trở thành nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính.
- Việc đốt khí tự nhiên tạo ra oxit nitơ (NOx), tiền thân của khói bụi và một lượng nhỏ lưu huỳnh, thủy ngân và các hạt dạng hạt. Những chất này gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng tới sức khỏe con người.
Rò rỉ khí tự nhiên
- Khí mê-tan được giải phóng với số lượng lớn trong quá trình khai thác và vận chuyển khí tự nhiên. Mêtan là loại khí nhà kính mạnh hơn CO2 khoảng 87 lần trong khoảng thời gian 20 năm.
- Các nghiên cứu cho thấy lượng khí thải mêtan toàn cầu đã tăng đáng kể kể từ năm 2002. Điều này phần lớn là do sự gia tăng khai thác khí đốt tự nhiên ở Hoa Kỳ. Rò rỉ khí mê-tan có thể hủy hoại mọi nỗ lực giảm CO2 bằng cách sử dụng khí đốt tự nhiên thay vì các nhiên liệu khác.
Ngoài ra, việc xây giếng và sử dụng khí đốt tự nhiên còn phá vỡ hệ sinh thái, gây ô nhiễm các nguồn nước lân cận và có nguy cơ cao thải ra môi trường các hóa chất độc hại dùng trong khai thác mỏ.
Vì vậy, bên cạnh nhiều lợi ích và ứng dụng, khí thiên nhiên còn gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Đó không phải là nguồn nhiên liệu “xanh” như nhiều người lầm tưởng. Cần nhiều nghiên cứu và cải tiến nhằm giảm tác động đến môi trường để phát triển và sử dụng khí đốt tự nhiên.
Tận dụng khí thiên nhiên như thế nào?
Dưới đây là một số bước cơ bản được thực hiện để khai thác khí đốt tự nhiên trên thế giới:
- Bước 1: Tiến hành khảo sát những nơi có điều kiện cần thiết để tạo mỏ dầu/khí tự nhiên và xác định vị trí mỏ.
- Bước 2: Chuẩn bị giàn khoan, hạ tầng và đường vào
- Bước 3: Bài tập tiếp cận hồ bơi:
Hai phương pháp khoan được sử dụng: khoan dọc và khoan ngang.
-
Bước 4: Lắp đặt và kiểm tra ống khoan:
Khi đạt đến khoảng cách mục tiêu, ống khoan được rút ra và ống thép được đẩy xuống đáy. “Vỏ giếng” này được gắn cố định tại chỗ. Các thử nghiệm nghiêm ngặt được thực hiện để đảm bảo rằng đường ống kín nước trước khi tiến hành sản xuất khí đốt tự nhiên hoặc dầu.
- Bước 5: Mở giếng
- Bước 6: Thu gom dầu và khí tự nhiên
Chất lỏng fracking được bơm ở áp suất cao thông qua các lỗ thủng để tạo ra các vết nứt mỏng như tờ giấy trong đá phiến, giải phóng dầu và khí tự nhiên bị mắc kẹt bên trong.
Việc khai thác khí tự nhiên được nghiên cứu cải tiến ở nhiều giai đoạn nhằm giảm thiểu tác động tới môi trường. Tuy nhiên, quá trình này vẫn cần nỗ lực nhiều hơn nữa để hạn chế lượng khí thải mêtan như đã đề cập ở trên.
Việt Nam cũng đang phát triển khai thác khí tự nhiên ở nhiều cụm lưu vực quan trọng. Tính đến năm 2021, trữ lượng khí thiên nhiên của Việt Nam ước tính khoảng 150 tỷ m3, sản lượng khai thác hàng năm đạt khoảng 10 tỷ m3.
Các cụm lưu vực khí đốt tự nhiên quan trọng bao gồm cụm Vịnh Bắc Bộ, khu vực miền Trung và khu vực biển Nam. Điển hình là dự án Cá Voi Xanh ở miền Trung có trữ lượng ước tính rất lớn lên tới vài chục tỷ mét khối.
Khí tự nhiên là nhiên liệu rất quan trọng và có nhiều ứng dụng trên toàn thế giới. Về cơ bản, bài viết trên đã giải đáp được những vấn đề chính liên quan đến khí thiên nhiên và thành phần của nó. Hy vọng qua bài viết các bạn đã có thêm những thông tin hữu ích và có thể áp dụng vào cuộc sống.
