Chương 1- TỔNG QUAN Sự phát triển của các loại ô tô sử dụng động cơ đốt trong là một trong những thành tựu lớn nhất của công nghệ hiện đại. Ngành công nghiệp ô tô đã có những đóng góp to lớn vào sự phát triển của xã hội, đáp ứng nhu cầu đi lại và vận tải trong cuộc sống hàng ngày. Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp ô tô, không giống như của bất kỳ ngành công nghiệp khác, để lại dấu ấn sự tiến bộ của xã hội con người từ những thời kỳ đầu công nghiệp đến một xã hội công nghiệp phát triển như ngày nay. Ngành công nghiệp ô tô và các ngành công nghiệp phụ trợ của nó tạo thành xương sống của nền kinh tế với việc tạo ra hàng triệu việc làm trên toàn thế giới.
Tuy nhiên, với số lượng ô tô lớn sử dụng trên khắp thế giới đã và đang gây ra các vấn đề nghiêm trọng về môi trường và cuộc sống của chính con người. Ô nhiễm không khí, sự nóng lên toàn cầu và sự suy giảm nhanh chóng các nguồn tài nguyên dầu mỏ của trái đất bây giờ là vấn đề quan tâm hàng đầu. Trong những năm gần đây, nhiều cuộc nghiên cứu và phát triển các hoạt động liên quan đến giao thông vận tải đã thúc đẩy sự phát triển các công nghệ với hiệu suất cao, thân thiện môi trường và an toàn trong giao thông vận tải. Xe điện, xe điện lai ghép và xe sử dụng pin nhiên liệu đã được đề xuất để thay thế trong tương lai gần.
Chương này sẽ đưa ra một số dẫn chứng và đánh giá các vấn đề về ô nhiễm không khí, lượng phát thải khí gây nóng lên toàn cầu và sự suy giảm nguồn tài nguyên dầu khí. Đồng thời cũng cung cấp một số nhận xét về sự phát triển, xu hướng của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới 1. TÌNH HÌNH NHIÊN LIỆU HIỆN NAY 1. Tổng quan tình hình năng lượng Đại đa số các loại nhiên liệu sử dụng cho giao thông vận tải là nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Dầu mỏ là một nhiên liệu hóa thạch, là kết quả từ sự phân hủy của sự sống đã bị chôn vùi hàng triệu năm trước trong lớp địa chất ổn định. Quá trình này bao gồm các khoảng thời gian sau đây: sinh vật (chủ yếu là cây) chết và dần dần được bao phủ bởi lớp trầm tích, theo thời gian các trầm tích tích lũy tạo thành lớp dày và biến đổi thành đá. Các thành phần này bị chôn vùi xuống sâu dưới lòng đất hay đại dương, nơi chúng gặp áp suất và nhiệt độ cao và từ từ biến đổi thành các hydro cacbon hoặc than, tùy Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019 4 thuộc vào tính chất của chúng mà quá trình này mất hàng triệu năm.
Điều này lý giải tại sao tài nguyên nhiên liệu hóa thạch của trái đất hữu hạn. Lượng dự trữ được các định từ thông tin khảo sát địa chất và kỹ thuật cho thấy một cách hợp lý rằng chắc chắn khó có thể phục hồi trong tương lai gần với tốc độ phát triển của nền kinh tế phát triển nhanh chóng như hiện tại. Lượng dự trữ dầu mỏ tính theo năm khai thác được xác định trong ước tính hằng năm của tổ chức đánh giá trạng thái năng lượng của thế giới (hình 1.1) đặc trưng bởi tỉ lệ R/P. Tỷ lệ R/P (Reserves/ Productions) là số năm mà lượng dầu mỏ dự trữ được xác định sẽ cạn kiệt nếu khai thác tiếp tục ở mức hiện nay.
Biểu đồ tỉ lệ R/P [Năm] theo khu vực năm 2017 và biểu đồ lịch sử thay đổi giai đoạn 1997 – 2017 Trong đó: Bắc Mỹ Trung đông Nam và Trung Mỹ Châu Phi Châu Âu Châu Á - Thái Bình Dương Liên Bang Nga Ở một số vùng mà khí hậu và mối quan tâm sinh thái là trở ngại lớn để tiến hành khai thác hoặc khảo sát dầu mỏ thì việc dự toán, xác định chính xác lượng dự trữ tất cả của trái đất là một nhiệm vụ khó khăn vì lý do chính trị và kỹ thuật. Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019 5 Mặc dù tỷ lệ R/P không bao gồm những khám phá trong tương lai, nhưng đó là một dữ liệu quan trọng đánh giá thực trạng để có những giải pháp kịp thời. Tổng lượng dầu tiêu thụ theo khu vực trên thế giới [tỉ tấn] giai đoạn từ 1992 – 2017 Châu Á - Thái Bình Dương Châu Âu Châu Phi Nam và Trung Mỹ Trung đông Bắc Mỹ Liên Bang Nga Nội dung hình 1.2 cho thấy trữ lượng và xu hướng tiêu thụ dầu của các khu vực trên thế giới hằng ngày.
Mặc dù lượng dầu tiêu thụ ở khu vực Đông Âu và Liên Bang Nga giảm nhẹ nhưng xu hướng chung tiêu thụ dầu của thế giới rõ ràng đang tăng lên đều đặn và với tốc độ nhanh chóng, như minh hoạ trong hình 1.2 cho thấy lượng tiêu thụ đã tăng từ 68 tỉ tấn lên đến 98 tỉ tấn từ năm 1992 – 2017, tăng 44,1% trong vòng 25 năm. Khu vực phát triển nhanh nhất là Châu Á - Thái Bình Dương, lý do là hầu hết dân số thế giới sống ở đây và khu vực này cũng bao gồm hầu hết các quốc gia đang trên đà phát triển mạnh trong đó có Việt Nam. Một vụ bùng nổ tiêu thụ dầu đã và đang xảy ra, đi kèm theo đó là tỉ lệ tăng lên lượng phát thải các chất ô nhiễm môi trường và carbon dioxide gây ra mối lo ngại về vấn đề bảo vệ môi trường và hệ sinh thái trên toàn thế giới. Chủ nhiệm đề tài: ThS.
Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019 6 1. Tình hình ô nhiễm không khí 1. Ô nhiễm không khí 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 trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. Theo định nghĩa của các nhà khoa học “Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)”. Dưới đây là số liệu thống kê hàng năm khối lượng các chất thải có: - 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), thuỷ ngân (Hg), hơi chì (Pb) và các chất độc hại khác.
Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù", gây nhiều bệnh tật ở người. Nó còn tạo ra mưa axít làm huỷ diệt rừng và các cánh đồng. Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO2, NOX, CH4, CFC gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu, chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO2, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%, Ozon tầng đối lưu là 7%, Nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%.
Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thì trong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m. Nhiệt độ trung bình của trái đất sẽ tăng khoảng 3,6°C, và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,3°C. Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ trái đất tăng 0,4°C. Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của trái đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,5°C nếu con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính.
Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019 7 quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôn gây hậu quả xấu cho sức khoẻ của con người và các sinh vật sống trên mặt đất. Các nguồn gây ô nhiễm không khí a. Nguồn tự nhiên Hình 1.
Nguồn khí thải do cháy rừng - Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, mêtan và những loại khí khác. - Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí. - Bão bụi: gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió thổi tung lên thành bụi. Nước biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt mang theo bụi muối lan truyền vào không khí.
- Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên: phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí. Nguồn nhân tạo Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạt động công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phương tiện giao thông. Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019 8 Hình 1.
Nguồn khí thải từ ô tô. Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình sản xuất gây ra: - Quá trình đốt nhiên liệu: thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của các nhà máy vào không khí. - Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát: trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các đường ống dẫn tải. Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thể được hút và thổi ra ngoài bằng hệ thống thông gió.
- Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: nhiệt điện, vật liệu xây dựng, hoá chất và phân bón, dệt và giấy, luyện kim, thực phẩm …. Các hợp chất ô nhiễm chính trong khí thải có thể chia làm hai nhóm: khí và hạt rắn.