Đường ống dẫn khí đốt tự nhiên

Khí tự nhiên, sau khi đã loại bỏ đi những tạp chất (CO2, SH2), sẽ trở thành một nguồn năng lượng được tạo thành từ những hydrocarbon sau: 95% metan (CH4), còn lại là etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) và pentan ( C5H12).

Vì sao khai thác khí thiên nhiên tiềm ẩn những rủi ro?

1. Rủi ro trực tiếp với con người.

2. Rủi ro gián tiếp, do tác động của nó đối với môi trường.

Trên thực tế, khí tự nhiên nguy hiểm vì là chất dễ nổ dưới áp suất và dễ cháy. Những khí sinh ra từ hoạt động đốt cháy cũng mang tính chất độc hại.

Tùy theo phương thức và độ khó của quá trình khai thác mà khí có thể được xếp vào danh mục khí đốt truyền thống hoặc phi truyền thống. Những loại khí phi truyền thống (khí đá phiến, khí than đá, khí nén và hydrat khí) là những nhiên liệu khó tiếp cận hơn, với nhiều tranh cãi về kỹ thuật khai thác của chúng. Dù vậy, điều này cũng không ngăn cản được sự phát triển mạnh mẽ của chúng tại Mỹ.

Rủi ro trực tiếp

1. Hỏa hoạn: Khí tự nhiên là nhiên liệu cháy. Nếu có sự góp mặt của oxy và nguồn nhiệt, nó có thể bốc cháy và phát nổ khi nồng độ khí tự nhiên trong không khí là 5-15%.

2. Cháy nổ: Khi bắt lửa, khí đốt sẽ phát nổ. Do đó, cần phải bảo đảm khí được trữ kín đáo. Trong môi trường thoáng khí (không bị che kín), khí tự nhiên không phát nổ vì sẽ nhanh chóng hòa vào khí quyển.

3. Gây ra chứng anoxia (thiếu oxy tế bào): Trong môi trường thoáng khí, khí tự nhiên nhẹ hơn không khí. Số lượng khí có thể nhanh chóng bay đi và phân tán mà không tạo ra một lớp khí nào trên mặt đất hoặc trong khí quyển. Mặt khác, trong môi trường kín, nếu hỗn hợp khí tự nhiên - không khí có nồng độ lớn hơn 25%, khí tự nhiên sẽ lấn át khí oxy trong không khí, trở thành loại khí gây ngạt.

4. Ngộ độc: Trong một không gian hạn chế và trong trường hợp đốt cháy trong môi trường thiếu oxy, khí tự nhiên bị đốt sẽ sinh ra carbon monoxide (khí CO). Đây là một loại khí không màu và không mùi. Chỉ cần một lượng nhỏ trong không khí, khí CO sẽ ngay lập tức ngấm vào máu và gây ức chế khả năng hấp thụ oxy của cơ thể, dẫn đến tử vong nhanh chóng. Nguy cơ ngộ độc cao hoặc tùy thuộc vào liều lượng hấp thụ, vào nồng độ carbon monoxide trong không khí và thời gian phơi nhiễm.

5. Gây chấn thương: Khi giải phóng khí nén ở áp suất cao, vật chứa và đồ vật xung quanh sẽ bị đẩy bay đi với vận tốc cực cao hoặc bị phá hủy (mảnh kim loại, đất, đá...).

6. Bỏng lạnh: Khí tự nhiên hóa lỏng được bảo quản ở dạng đông lạnh (với nhiệt độ rất thấp) sẽ có nguy cơ gây bỏng.

Rủi ro gián tiếp

Mỗi bước trong quá trình khai thác khí tự nhiên đều thải khí tự nhiên vào khí quyển. Tuy nhiên, một trong những thành phần chính của khí tự nhiên là metan (CH4), có hiệu ứng nhà kính lớn hơn 20 lần so với CO2 (dù thời gian tồn tại trong khí quyển ngắn hơn).

Ngoài những rủi ro về môi trường này, hoạt động khai thác khí đốt tự nhiên phi truyền thống cũng mang lại những rủi ro của riêng nó, nhất là do tính chất của kỹ thuật thủy lực cắt phá (fracking). Trên thực tế, kỹ thuật này gây ảnh hưởng đến tài nguyên nước: Mỗi giếng dầu cần đến hàng triệu lít nước, bên cạnh đó là nhu cầu sử dụng bổ sung nhiều hóa chất. Sau đó, chỉ một phần nước đã bị ô nhiễm này được phục hồi, phần còn lại có thể thấm vào mạch nước ngầm và nguồn nước uống. Tuy nhiên, công tác quản lý chặt chẽ và có kiểm soát những kỹ thuật này sẽ giúp hạn chế những tác động trên, giúp khai thác khí đá phiến phát triển trên toàn thế giới.

Những nguy hiểm liên quan khí tự nhiên

Việc khai thác khí đốt tự nhiên cần huy động nhiều cơ sở hạ tầng phức tạp, bao gồm cả trường hợp khai thác khí phi truyền thống.

Khí tự nhiên thường được vận chuyển ở áp suất cao trong những đường ống dẫn khí dài hàng nghìn kilomet. Có nhiều nguyên nhân chính gây ra sự cố trên đường ống dẫn khí: Ảnh hưởng từ những cuộc tấn công (cố tình hoặc gián tiếp) của bên thứ ba; ăn mòn từ bên trong hoặc bên ngoài. Việc giải phóng khí tự nhiên áp suất cao sẽ làm thổi bay các vật thể với vận tốc cực cao, trở thành mối nguy hiểm lớn. Nguy cơ bắt lửa từ luồng khí bị rỉ ra cũng là một rủi ro bổ sung.

Khí tự nhiên cũng có thể được vận chuyển bằng tàu thủy (gọi là tàu chở LNG) ở dạng lỏng, có nhiệt độ -162°C. Như bất kỳ chất lỏng đông lạnh nào, LNG có nguy cơ gây bỏng do nhiệt độ thấp. Chưa kể, nếu để thoát ra ngoài, LNG có nguy cơ bắt lửa, ví dụ như sau khi thân tàu bị vỡ.

Trước khi đưa đến người tiêu dùng cuối cùng, khí đốt tự nhiên được vận chuyển đến những địa điểm lưu trữ được lắp đặt gần mỏ khai thác hoặc khu vực tiêu thụ. Có hai cách lưu trữ:

1. Lưu trữ "ngầm" dưới lòng đất: Khí đốt tự nhiên được lưu trữ ở dạng nén. Nếu xảy ra rò rỉ, luồng khí có thể bắt lửa và cháy.

2. Lưu trữ trên mặt đất: Khí tự nhiên hoặc LNG ở dạng lỏng được lưu trữ ở áp suất khí quyển. Bồn chứa khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) hoặc khí đốt tự nhiên có thể bị rò rỉ.

Rò rỉ từ bồn chứa khí hóa lỏng gây nhiều nguy hiểm hơn rò rỉ từ bồn chứa khí nén, do lượng khí thoát ra lớn hơn trong cùng một thể tích.

Mạng lưới phân phối có chức năng vận chuyển khí tự nhiên ở áp suất thấp đến người tiêu dùng cuối cùng. Tại Pháp, mạng lưới các đường ống được sử dụng để phân phối khí đốt có tổng chiều dài lên đến 195.000km, phần lớn nằm dưới lòng đất. Phân phối khí đốt bằng những đường ống ngầm này là nguyên nhân gây ra khoảng 20 sự cố mỗi năm ở Pháp, với hậu quả đôi khi chết người. Có nhiều nguyên nhân, nhưng 75% bắt nguồn từ việc thực hiện hoạt động gần khu vực có đường ống, khiến đường ống bị vỡ và rò rỉ khí đốt tự nhiên.

Sử dụng khí đốt tại nhà là nguyên nhân hàng đầu gây ra tai nạn về khí gas. Từ năm 2006 đến 2009, có khoảng 60 vụ tai nạn dẫn đến thương tích được ghi nhận mỗi năm ở Pháp. Những tai nạn này chủ yếu đến từ việc lắp đặt trong nhà bị lỗi, xử lý thiết bị gas không đúng cách, ngoài ra còn do hỏa hoạn hoặc thời tiết xấu.

Cần lưu ý rằng khí đốt tự nhiên phát triển mạnh hơn những loại năng lượng khác, vì loại năng lượng này chỉ gây ra hiệu ứng nhà kính vừa phải so với than đá và dầu mỏ.

Nhưng tai nạn trên thế giới liên quan đến khí tự nhiên

Tai nạn có thể xảy ra tại bất kỳ hoạt động nào trong ngành, đặt ra câu hỏi về những biện pháp phòng ngừa hiện có. Dưới đây là danh sách một vài sự kiện lớn theo dòng thời gian:

Năm 1937, New London, bang Texas, Mỹ: Một vụ rò rỉ đường ống dẫn khí đã gây ra vụ nổ phá hủy Trường học New London, khiến 295 người thiệt mạng. Sau vụ tai nạn này, một chất tạo mùi hóa học, như tetrahydrothiophene (THT) hoặc methyl mecaptan (hợp chất lưu huỳnh), đã được thêm vào khí tự nhiên đi qua mạng lưới phân phối. Nhò có mùi đặc trưng, người tiêu dùng có thể phát hiện ra rò rỉ.

Năm 1944, Cleveland, bang Ohio, Mỹ: Đây là một vụ tai nạn liên quan đến một cơ sở LNG. Ngay sau khi đổ đầy LNG vào bể chứa, thành bể kim loại bị nứt, dẫn đến rò rỉ LNG. Hơi khí đốt tự nhiên tràn vào cống thoát nước mưa và bốc cháy. Khí đốt tự nhiên chảy trong đường cống rãnh đã tạo ra một vụ nổ khiến 128 người thiệt mạng. Tiêu chuẩn an toàn và thiết kế của bể chứa hiện đại đã giúp ngăn ngừa tái diễn loại tai nạn này.

Năm 1984, thành phố Mexico, Mexico: Rò rỉ trong cơ sở lưu trữ LPG (Khí dầu mỏ hóa lỏng) đã gây ra cháy nổ. Kho LPG này nằm trong lòng đô thị, vì vậy, vụ tai nạn sau đó đã khiến 200.000 người dân phải sơ tán, 7.000 người bị thương và 500 người chết. Nhiều vật thể văng xa đến tận 1,2 km.

Năm 1989, Acha Ufa, Liên Xô cũ: Một đường ống dẫn khí nối với kho trữ gas dưới lòng đất đã bị rò rỉ, làm kho trữ phát nổ, khiến 192 người thiệt mạng và 706 người bị thương.

Năm 2004, Ghislenghien, Bỉ: Rò rỉ khí gas từ đường ống dẫn khí đốt gây ra vụ nổ làm 24 người chết và 132 người bị thương. Nguyên nhân vụ việc là do thiết bị thi công làm hư hỏng đường ống. Ước tính thiệt hại lên đến 100 triệu euro.

Trong giai đoạn cuối năm 2007 - đầu năm 2008, Pháp xảy ra liên tiếp 4 vụ nổ tại: Bondy, tháng 10/2007; Niort, tháng 11/2007; Noisy-le-Sec, tháng 12/2007; Lyon, tháng 2/2008. Nguyên nhân là do mạng lưới phân phối bị hư hỏng trong quá trình thi công đường cao tốc công cộng gần đó, làm 2 người chết và hơn 50 người bị thương. Sau những sự cố này, Bộ Sinh thái, Năng lượng và Phát triển bền vững Pháp đã khởi xướng việc cải cách khung pháp lý cho hoạt động thi công gần mạng lưới vận chuyển và phân phối khí đốt tự nhiên.

Tháng 4/2011, bang Pennsylvania, Mỹ: Một vụ nổ đã xảy ra trong quá trình fracking. Người dân địa phương đã phải đi sơ tán. Hàng nghìn lít nước thải từ hoạt động khoan thoát ra khỏi giếng khai thác. Vụ tai nạn này đã hồi sinh cuộc tranh cãi xung quanh việc sử dụng fracking.

Phòng ngừa tai nạn như thế nào?

Những công ty dịch vụ gas sẽ có trách nhiệm giám sát lưu lượng khí trong đường ống dẫn khí để nhanh chóng phát được tín hiệu báo động trong trường hợp xảy ra rò rỉ hoặc tai nạn.

Bên cạnh đó, những tàu chở LNG có thiết kế vỏ kép, giúp hạn chế xác suất vỏ tàu bị thủng nếu thân tàu bên ngoài xảy ra tai nạn (tiếp đất, va chạm). Bản thân bể chứa LNG cũng có hai lớp, ở giữa chứa đầy khí nitơ nhằm ngăn chặn khí đốt phản ứng với oxy trong khí quyển.

Ở nhiều quốc gia, để hạn chế tác động của một vụ nổ tiềm tàng, những tàu khác không được ngược chiều trong cùng luồng đường thủy với tàu chở LNG. Thuyền có thể đi theo sau tàu chở LNG, nhưng không được đi khác chiều.

Có nhiều biện pháp được thực hiện để cải thiện độ an toàn của bể chứa: Lắp đặt lớp phủ đặc biệt, nâng cao hiệu quả của thiết bị...

Khí tự nhiên được phân phối sau khi thêm chất phụ gia có mùi rõ rệt, có thể phát hiện ra khi không khí xung quanh chứa 1% khí tự nhiên.

Những tiêu chuẩn an toàn đã được thiết lập cho những thiết bị sử dụng gas và hệ thống có chứa gas dễ cháy bên trong những tòa nhà dân cư hoặc trong tòa nhà phụ.

Tiếp theo, một số nhà phân phối và cung cấp khí đốt cũng có thể giúp chẩn đoán chất lượng hệ thống lắp đặt khí đốt trong nhà của người tiêu dùng nếu họ muốn.

Cuối cùng, cần phải truyền bá cho công chúng về tính nguy hiểm của khí đốt tự nhiên. Để giảm tai nạn trong nhà, nhà nước đã thực hiện nhiều chiến dịch nâng cao nhận thức toàn quốc và phổ biến khuyến nghị cho những doanh nghiệp khai thác khí đốt.

Giá khí đốt tự nhiên tiếp tục giảm trong bối cảnh kho dự trữ của Mỹ tăng

Giá khí đốt tự nhiên tăng sau cuộc nổi loạn ở Nga

Vì sao giá khí đốt tự nhiên tại Mỹ tăng liên tục?

Trung Quốc ráo riết tìm kiếm mua khí đốt tự nhiên