Chương 9: HÓA HỌC VÀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI, MÔI TRƯỜNG
Trong chương này chúng ta nghiên cứu một cách tương đối có hệ thống về vai trò của năng lượng, nhiên liệu, vật liệu, lương thực, thực phẩm, may mặc, môi trường,... đối với sự phát triển kinh tế và đời sống, sản xuất; vai trò của hóa học đối với kinh tế, xã hội, môi trường và chất lượng cuộc sống. Nội dung kiến thức của chương bao gồm:
Bài 43: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế.
Bài 44: Hóa học và vấn đề xã hội.
Bài 45: Hóa học và vấn đề môi trường.
Bài 43: HÓA HỌC VÀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ
A. BÀI GIẢNG
I. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NHIÊN LIỆU
1. Năng lượng và nhiên liệu có vai trò quan trọng như thế nào đối với sự phát triển kinh tế?
Trong vật lí, chúng ta đã biết có nhiều dạng năng lượng khác nhau như: nhiệt năng, hóa năng, điện năng, quang năng... Từ dạng năng lượng này có thể biến đổi sang dạng năng lượng khác như điện năng có thể biến đổi thành cơ năng (quạt điện), nhiệt năng (bàn là)...
- Mọi hoạt động con người đều cần năng lượng: kinh tế - xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng của con người càng gia tăng. Năng lượng tiêu thụ trung bình trên thế giới cho một người trên một ngày hiện nay là 200.000kcal...
- Nhiên liệu khi bị đốt cháy sinh ra năng lượng: nguồn nhiên liệu chủ yếu hiện nay là than đá, dầu mỏ và khí tự nhiên...
2. Những vấn đề đang đặt ra về năng lượng và nhiên liệu?
- Nhân loại đang giải quyết vấn đề nhu cầu về năng lượng và nhiên liệu ngày càng tăng nhưng thực tế lại thiếu năng lượng và khan hiếm nhiên liệu do tiêu thụ quá nhiều, do ô nhiễm môi trường.
Để đạt mục tiêu là nâng cao tính hiệu quả trong lĩnh vực năng lượng nhằm đạt được sự phát triển bền vững, xu thế phát triển năng lượng cho tương lai là:
- Khai thác sử dụng nhiên liệu ít gây ô nhiễm môi trường như nhiên liệu hỗn hợp, than đá, than hóa học, chế hóa dầu mỏ...
- Phát triển năng lượng hạt nhân: Cần chú ý vấn đề an toàn, đặc biệt là sau các sự cố ở nhà máy điện hạt nhân Trec-nô-bưn (Liên Xô cũ) và ở Nhật Bản.
- Phát triển thủy năng.
- Sử dụng năng lượng Mặt Trời là nguồn năng lượng có thể tái sinh không bao giờ cạn kiệt: dùng hiđro làm nhiên liệu, đây là thứ nhiên liệu sạch lí tưởng,...
- Sử dụng năng lượng hiệu quả cao hơn ở từng gia đình, các khu công nghiệp, các công trình công cộng, giao thông. Phát động phong trào tiết kiệm năng lượng sâu rộng,...
3. Hóa học góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và nhiên liệu như thế nào?
Để giải quyết vấn đề năng lượng cho tương lai, hóa học cùng các ngành khoa học khác đang phát triển theo hướng:
- Nghiên cứu, sử dụng các nhiên liệu ít ảnh hưởng đến môi trường như dùng hiđro làm nhiên liệu, đây là thứ nhiên liệu sạch, lí tưởng dùng cho ngành hàng không, du hành vũ trụ, tên lửa, luyện kim, hóa chất.
- Nâng cao hiệu quả các quá trình chế hóa, sử dụng nhiên liệu, quy trình tiết kiệm nhiên liệu.
- Chế tạo các vật liệu chất lượng cao cho ngành năng lượng như vật liệu chế tạo pin Mặt Trời có hiệu suất cao...
Thí dụ:
+ Điều chế etanol từ khí crackinh dầu mỏ để thay thế etxăng, dầu trong các động cơ đốt trong.
+ Sử dụng năng lượng trong các nhà máy điện nguyên tử cho mục đích hòa bình.
+ Thu hồi và tái sử dụng nhiên liệu khí như CO, $H_{2}$, ... trong các hỗn hợp khí thải.
II. VẤN ĐỀ VẬT LIỆU
1. Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển kinh tế:
- Vật liệu là cơ sở vật chất của sự sinh tồn và phát triển loài người. Con người đã từng tạo ra các loại vật liệu mới làm thay đổi cuộc sống và văn minh của nhân loại như đồ đá, đồ gốm, đồ đồng, đồ sắt rồi đến thủy tinh, thép, vật liệu cao phân tử...
- Sự phát triển của các vật liệu mới đã góp phần tạo ra sự phát triển cho những ngành kinh tế mũi nhọn của nhân loại.
2. Vấn đề vật liệu đang đặt ra cho nhân loại:
- Hiện nay, vấn đề vật liệu phát triển theo hướng:
+ Kết hợp giữa kết cấu và công dụng.
+ Loại hình có tính đa năng.
+ Ít nhiễm bẩn.
+ Có thể tái sinh.
+ Tiết kiệm năng lượng.
+ Bền, chắc, đẹp.
- Nguồn nguyên liệu chủ yếu là:
+ Các loại khóang chất, dầu mỏ, khí thiên nhiên.
+ Không khí, nước.
+ Từ các loại động, thực vật...
3. Hóa học góp phần giải quyết vấn đề vật liệu cho tương lai
Hóa học kết hợp với các ngành khoa học trong lĩnh vực kĩ thuật vật liệu đang nghiên cứu và khai thác những vật liệu mới có trọng lượng nhẹ, độ bền cao và có công năng đặc biệt như:
- Vật liệu compozit.
- Vật liệu hỗn hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ.
- Vật liệu hỗn hợp nano.