📖 Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu - lớp 9

1. Khái niệm nhiên liệu hoá thạch và khí Methane

• Nhiên liệu hoá thạch: Được tạo thành từ quá trình phân huỷ các sinh vật bị chôn vùi dưới lòng đất hàng triệu năm, chứa thành phần chủ yếu là các hydrocarbon. Tồn tại ở cả 3 thể: rắn (than đá, than bùn...), lỏng (dầu mỏ) và khí (khí thiên nhiên, khí mỏ dầu).
• Khí methane ($CH_4$): Là thành phần chính của khí thiên nhiên. Trong thực tế, một lượng lớn methane còn được sinh ra từ các hoạt động của con người như phân huỷ rác thải, tiêu hoá thức ăn của gia súc (đặc biệt là trâu, bò), hoạt động khai thác mỏ....

2. Khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch

• Thực trạng và hệ luỵ: Nhiên liệu hoá thạch mang lại nhiều lợi ích kinh tế và là nguồn năng lượng trọng yếu của thế giới. Tuy nhiên, việc khai thác quá mức làm cạn kiệt tài nguyên. Đặc biệt, quá trình đốt cháy sinh ra khối lượng khổng lồ khí carbon dioxide ($CO_2$), carbon monoxide ($CO$), oxide của nitrogen, lưu huỳnh... gây ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.
• Giải pháp: Cần tích cực và liên tục tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng tái tạo (ethanol, sinh khối, biodiesel), dùng phương tiện giao thông công cộng và xe điện.

3. Nguồn carbon và Chu trình carbon trong tự nhiên

• Nguồn carbon: Trong tự nhiên, carbon tồn tại ở dạng đơn chất (như kim cương, than chì) và hợp chất vô cơ (khí $CO_2$, muối carbonate) lẫn hợp chất hữu cơ (carbohydrate, protein...).
• Chu trình carbon: Là sự chuyển hoá của nguyên tố carbon từ dạng này sang dạng khác một cách liên tục, tạo thành một chu trình khép kín.
  • Quá trình phát thải: Hô hấp của động thực vật, phân huỷ xác sinh vật, đốt cháy nhiên liệu chuyển hoá carbon thành $CO_2$ đưa vào khí quyển.
  • Quá trình hấp thụ: Cây xanh quang hợp lấy $CO_2$ từ khí quyển để tạo ra chất hữu cơ. Ngoài ra, $CO_2$ còn được hoà tan vào nước biển, sông, hồ.

4. Sự ấm lên toàn cầu và Hiệu ứng nhà kính

• Nguyên nhân: Khí $CO_2$ và methane ($CH_4$) tuy chiếm hàm lượng rất nhỏ trong khí quyển nhưng lại là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính. Do hoạt động công nghiệp và phá rừng, lượng khí này tăng vọt làm nhiệt độ Trái Đất tăng lên.
• Hệ quả: Gây ra thời tiết cực đoan (bão lớn, lũ lụt, hạn hán), băng tan ở hai cực làm nước biển dâng cao nhấn chìm vùng ven biển, acid hoá nước biển (do $CO_2$ tan vào nước) làm suy giảm sinh vật biển và thu hẹp thảm thực vật.

5. Em đã học

Từ bài học này, em cần ghi nhớ các điểm cốt lõi:

• Nhiên liệu hoá thạch chứa hàm lượng lớn nguyên tố carbon, khi đốt cháy sinh ra lượng lớn khí $CO_2$.
• Đây là nguồn năng lượng có hạn, việc khai thác và sử dụng quá mức đang đe dọa làm cạn kiệt tài nguyên, gây biến đổi khí hậu trên Trái Đất.
• Methane ($CH_4$) có trong khí thiên nhiên, sinh ra từ bãi rác, quá trình tiêu hóa của gia súc... và cùng với $CO_2$ là các khí nhà kính chính.
• Nguyên tố carbon luân chuyển liên tục giữa các dạng hợp chất và môi trường sống, tạo thành chu trình khép kín trong tự nhiên.

6. Em có thể

• Vận động mọi người xung quanh hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch (như tắt máy xe khi dừng đèn đỏ lâu, dùng bếp từ thay bếp than/gas, đi xe đạp/xe buýt...).
• Tham gia trồng rừng và bảo vệ cây xanh để tăng cường khả năng hấp thụ $CO_2$ của sinh quyển.

7. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

• Bí ẩn của Kim cương và Than chì: Em có biết than chì (mềm đến mức dùng làm ruột bút chì để viết) và kim cương (vật liệu cứng nhất hành tinh) đều được tạo ra hoàn toàn từ 100% nguyên tố Carbon? Sự khác biệt nằm ở cấu trúc liên kết. Dưới áp suất và nhiệt độ khổng lồ sâu trong lòng Trái Đất, các nguyên tử carbon ép chặt lại với nhau theo khối tứ diện tạo ra kim cương lấp lánh.
• Tại sao ăn nhiều thịt bò lại gián tiếp gây biến đổi khí hậu? Nghe có vẻ vô lí nhưng lại hoàn toàn khoa học. Dạ dày của các loài động vật nhai lại như trâu, bò có hệ vi sinh vật đặc biệt giúp phân giải cỏ. Quá trình này sinh ra một lượng khổng lồ khí methane ($CH_4$) qua đường ợ hơi và đánh rắm của chúng. Methane là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 25 lần $CO_2$. Do đó, việc chăn nuôi gia súc công nghiệp quy mô lớn đang đóng góp không nhỏ vào sự ấm lên toàn cầu.
• "Acid hoá đại dương" - Kẻ thù của san hô: Khí $CO_2$ trong khí quyển không chỉ làm nóng Trái Đất mà khi tan vào nước biển, nó tạo ra môi trường acid nhẹ. Sự thay đổi pH dù rất nhỏ này lại làm tan chảy lớp vỏ $CaCO_3$ của các rặng san hô và các loài động vật có vỏ (ngao, sò, tôm, cua), gây phá huỷ nghiêm trọng hệ sinh thái đại dương.