1. Dẫn nhập

Viết về than, bèn nghĩ ngay đến bài thơ :

Một gánh kiền khôn quẩy xuống ngàn,
Hỏi rằng “chi đó”, gửi rằng “than“.
Ít nhiều miễn được đồng tiền tốt,
Hơn thiệt nài bao gốc củi tàn.
Ở với lửa hương cho vẹn kiếp,
Thử xem đá sắt có bền gan.
Nghĩ mình lem luốc toan nghề khác,
Nhưng sợ trời kia lắm kẻ hàn.
– Trần Khánh Dư

Tưởng cũng cần nhớ Trần Khánh Dư là một danh tướng nhà Trần, cùng với Trần Hưng Đạo giúp đuổi quân Nguyên Mông Cổ đến xâm lăng nước ta .

Nhiều ca dao cũng nhắc đến than:

Ai nghe trên núi lắm trầm
Trầm đâu chẳng thấy, thấy than hầm đen thui!
—
Rủ nhau lên núi đốt than
Chồng mang đòn gánh vợ mang quanh giành
Củi than nhem nhuốc với tình
Ghi lời vàng đá xin mình chớ quên

Than là nguồn năng lượng rất lớn trên Trái Đất ta ở và được sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống. Sự thành tạo những mỏ than quan trọng khởi nguồn từ kỷ địa chất Carbonifere, cách nay quãng 300 triệu năm. Phần lớn mỏ than ở Bắc bán cầu. Than cung cấp khoảng một phần tư năng lượng cơ bản của thế giới và là nguồn năng lượng lớn nhất để sản xuất điện. Trên 70% tiêu thụ than trên thế giới năm 2019 nằm ở 3 quốc gia: Trung Quốc với 52%, Ấn Độ 12% và Hoa Kỳ 7%.  Úc Châu chiếm khoảng một phần ba xuất cảng than thế giới, tiếp theo là Indonesia và Nga. Trên bình diện toàn cầu thì than là nguồn năng lượng thứ hai (27%) chỉ sau dầu hoả (32%). Trung Quốc là quốc gia có trữ lượng than lớn nhất thế giới, khoảng 3,747 tỷ tấn than. Sau đó là Hoa Kỳ trữ lượng 813 triệu tấn, Ấn Độ là 678 triệu tấn, Liên Minh Phương Tây là 539 triệu tấn và Úc là 503 triệu tấn. Đó là các quốc gia có trữ lượng than đá lớn nhất thế giới.

Ở Viet Nam, ngoài Bắc có mỏ than Hon Gay còn trong Nam có mỏ than Nông Sơn ở tỉnh Quảng Nam:

Nông Sơn than đá thiếu chi
Bảo An đường tốt, Trà My quế nhiều

Tiếng Pháp thì than có thể là houille, có thể là charbon. Houille tiếng Việt gọi là than mỡ, còn Charbon là than đá.

2. Than ở Canada 

Canada sản xuất 57 triệu tấn than năm 2019 và 3 tiểu bang Canada có than nhiều nhất là Alberta, British Columbia và Sakatchewan và 50% điện lực của 3 tiểu bang này là từ than. Canada cũng xuất cảng than, đứng hàng thứ tư trên thế giới, sau Australia, Hoa Kỳ và Nga. Và than Canada có nhiều loại : than anthracit có nhiều ở mạn Tây Bắc British Columbia; than nhựa gặp ở Nova Scotia, New Brunswick, Alberta; than lignit gặp ở Sakatchewan. Phần lớn tài nguyên than Canada là ở Alberta. Trong than đá, thành phần chính là cacbon. Ngoài ra còn có các nguyên tố khác, nhiều nhất là lưu huỳnh.

3. Nguồn gốc than

Than là một đá trầm tích, giàu cacbon, có màu đen hay nâu thẫm, được thành tạo do sự tan rã chất hữu cơ của các thực vật. Trãi qua hàng triệu năm, sự tích tụ và trầm tích xác thực vật trong một môi trường đầm lầy đã tạo nên những điều kiện nhiệt độ, áp suất, oxy-khử hoá trên lớp than nên với thời gian trôi qua đã thành tạo những hợp chất càng lúc càng giàu cacbon: than bùn (dưới 50%), lignit (50 đến 60%), than (60 đến 90%) và anthracit (93 đến 97%). Trong than đá, thành phần chính là cacbon. Ngoài ra còn có các nguyên tố khác, nhiều nhất là lưu huỳnh.

Phần lớn than được tạo thành cuối  nguyên đại thứ nhất, cách nay 300 đến 360 triệu năm, thời kỳ địa chất Permien và kỷ Cacbon, lúc đó có nhiều điều kiện khí hậu thich nghi như khí hậu nóng và ẩm giúp hình thành những loại rừng rậm sầm uất gần bìa các đầm lầy.Than được hình thành từ các loại thực vật bị chôn vùi,  trải qua các giai đoạn từ than bùn, và dần chuyển hóa thành than nâu hay còn gọi là than non (lignit), và thành than bán bitum, sau đó thành than bitum hoàn chỉnh (bituminous coal), và cuối cùng là biến đổi thành than đá (anthracit). Nhưng than cũng được tạo thành ở nhiều kỷ địa chất khác nhau . Ví dụ: than lignite chỉ gặp ở kỷ thứ 3 điạ chất, cách nay 65 triệu năm. Cần để ý là nhiều mỏ than có chất methane khá nguy hiểm cho công nhân mỏ.

Trong các loại than như anthracit, lignit, than nhựa v.v. thì loại anthracit là loại hữu ích nhất có thể nung đốt ở những nhiệt độ rất lớn để tạo thành những hạt than ròng, gọi chung là coke và dùng để tạo ra thép .Phần lớn Canada xuất cảng than ở dạng này. Còn than nhựa thường dùng để sản xuất điện lực.

Loài người khai thác than bằng cách đốt than để lấy nhiệt; một số quy trình sản xuất sắt thép và các quy trình công nghiệp khác cũng đốt than.Than không đồng chất vì hợp chất than phụ thuộc vào loại thực vật, cũng như các quá trình địa chất (nhiệt độ và áp suất)  tạo ra than.

4. Công dụng của than đá

Là một nhiên liệu hóa thạch được đốt để lấy nhiệt, than cung cấp khoảng một phần tư năng lượng cơ bản của thế giới và là nguồn năng lượng lớn nhất để sản xuất điện . Trong than đá, thành phần chính là cacbon,  nên khi đốt than gặp không khí hay oxy thì than phát sinh ra năng lượng nhiệt .  Và năng lượng nhiệt lại dùng để sản xuất điện lực cũng như cho nhiều ứng dụng khác. Ngoài ra còn có các nguyên tố khác, nhiều nhất là lưu huỳnh.

Than đá còn một số ich lợi khác:

•  than antracit có nhiều ứng dụng nhất vì làm chất đốt dùng làm chất đốt trong các ngành công nghiệp: công nghiệp nhiệt điện, công nghiệp luyện kim, công nghệ thực phẩm. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, than còn được sử dụng nhiều để tạo ra những hợp chất mới, nổi bật như chất dẻo, các loại sợi nhân tạo. Ngoài ra than đá còn được sử dụng làm các điện cực cho các thiết bị điện dân dụng phục vụ cuộc sống con người.
• than đá dùng để làm vật liệu lọc nước vì than đá là hoạt tính có tính chất hấp thụ các chất độc và còn có tác dụng tuyệt vời trong việc giữ các chất khí, chất hơi, chất tan trong dung dịch trên bề mặt . Ngoài ra chúng còn hỗ trợ quá trình làm trắng đường mía hoặc làm mặt nạ phòng độc sử dụng trong các ngành công nghiệp độc hại. Có thể nói, than đá có tác dụng rất quan trọng trong cuộc sống.

• than đá dùng làm bút chì, dùng trong công nghiệp mỹ phẩm.

• với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, than còn được sử dụng nhiều để tạo ra những hợp chất mới như chất dẻo, các loại sợi nhân tạo.Than đá còn được sử dụng làm các điện cực cho các thiết bị điện phục vụ cuộc sống con người.
• than đá là hoạt tính có tính chất hấp thụ các chất độc. Ngoài ra chúng còn có tác dụng tuyệt vời trong việc giữ các chất khí, chất hơi, chất tan trong dung dịch trên bề mặt. Với những tính năng này, than đá được coi là nguyên nhiên liệu quan trọng trong việc làm vật liệu lọc nước.
• than dùng làm chất đốt trong các ngành công nghiệp nhiệt điện, công nghiệp luyện kim, công nghệ thực phẩm.  Chính vì than giàu cacbon nên khi đốt than gặp không khí hay oxy thì than phát sinh ra năng lượng nhiệt. Và năng lượng nhiệt lại dùng để sản xuất điện lực cũng như cho nhiều ứng dụng khác. Than cũng dùng trong sản xuất thép và ciment.

• than đá còn dùng trong nghệ thuật, nhất là ngành nghệ thuật hội họa. Các bức tranh mỹ nghệ màu chì được tạo ra và trưng bày đến người chơi chủ yếu được làm từ chất liệu than đá. Than đá dùng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm :người ta  thường dùng bột than (chủ yếu là bột than được tạo ra từ việc đốt cháy không hoàn toàn than đá) để tạo màu. Cụ thể là các loại màu cho các sản phẩm mỹ phẩm như phấn mắt,  các loại son môi, bút kẻ mắt.

Tuy nhiên bên cạnh những ứng dụng tích cực, than đá cũng mang lại nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến sức khoẻ con người .Thực vậy, khai thác than cũng thải ra  nhiều phế thải, cao như núi ở Cẩm Phả Hon Gai, mỗi khi mưa lớn, bùn đất trôi vào làm hư hại tài sản, nhà cửa, vườn tược; nhiều nhà dân quanh vùng mỏ phải đóng cửa then cài để tránh bụi than phát tán chùm xuống các khu cư dân.

• than đá gây ô nhiễm nguồn nước. Than đá được sản xuất và sử dụng than đá với một lượng nước lớn. Đó chính là lý do khiến sản phẩm gây ảnh hưởng tới nguồn nước sử dụng của con người. Nước là thứ không thể thiếu trong suốt quá trình khai thác, làm sạch, lưu trữ than.  Ngoài ra quá trình sản xuất năng lượng cũng sẽ gây ảnh hưởng đến nguồn nước xung quanh.

• than đá gây ô nhiễm không khí vì trong quá trình hình thành, các chất khí độc hại như carbon dioxide, các hợp chất thủy phân, hợp chất lưu huỳnh đioxit hay các nitơ oxit sẽ xâm nhập vào không khí. Các hợp chất này không phân rã được gây ô nhiễm không khí. Khi  sử dụng than đá để sưởi ấm, khí độc CO sẽ được thải ra trong quá trình đó. Khí độc này sẽ xâm nhập vào cơ thể người sử dụng và gây nguy hiểm cho sức khỏe của con người.

Ngoài ra việc sử dụng các sản phẩm mỹ phẩm có chiết xuất từ than đá nhiều khi cũng có nhiều tác dụng phụ. Chúng có thể dễ dẫn tới các hiện tượng như viêm da, bít lỗ chân lông, … Đặc biệt nặng hơn có thể gây ung thư da, phổi và gan, …

Cũng vì than gây ô nhiễm không khí nên nhiều công ty lớn của Nhật muốn đầu tư ở Viet Nam làm nhà máy nhiệt điện than, nay đã rút vốn và nay chỉ có kế hoạch góp phần phát triển các dự án điện ít gây hại cho môi trường, bao gồm khí tự nhiên hóa lỏng và năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời.

5. Than là một nguồn năng lượng 

Trước kia, thủ đô Saigon của miền Nam cũng sử dụng than ở nhà đèn Chợ Quán để chạy máy mà than đó cũng từ than Nông Sơn . Than ở Nông Sơn có nhiều lưu huỳnh nên quá trình sản xuất phải rửa quặng để lọc bỏ trước khi tinh chế. Nấu ăn thì dùng than đước Cà Mau. Những năm gần đây, nấu ăn ở Saigon dùng điện nhiều hơn .Than có nhiều ở Bắc bán cầu và là một nguồn tài nguyên năng lượng hóa thạch quan trọng được đốt để săn xuất điện; than cung cấp khoảng một phần tư năng lượng cơ bản của thế giới; than không đồng chất vì sự tạo thành than tùy thuộc vào thực vật, thời gian  và các yếu tố khác  như nhiệt độ và khí áp tạo ra than . Than thường được nghiền thành bột và sau đó đốt trong lò hơi . Nhiệt độ của lò nung chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước, sau đó hơi nước được sử dụng để quay các tuabin và làm hoạt động các máy phát điện để sinh ra điện. Một số quy trình sản xuất sắt thép và các quy trình công nghiệp khác cũng đốt than. Có ít nhất 40% nguồn nguyên liệu điện của thế giới bắt nguồn từ than đá.

Hiện nay, riêng tại Hoa Kỳ, 30% nguồn năng lượng điện  đến từ than đá, đã giảm   vì nguồn cung cấp từ khí thiên nhiên dồi dào thu được do các nghiên cứu về sự phá vỡ thủy lực của các thành tạo đá phiến sét có mức giá khá thấp.  Riêng tại Canada thì 95% than hiện diện ở Alberta, British Columbia và Sakatchewan. Than có nhiều ở Bắc bán cầu và là nguồn tài nguyên năng luợng hoá thạch.

6. Than hủy hoại môi trường

Vì than phát sinh nhiều khí CO2 nên Chính phủ Canada có chính sách giảm dần điện lực sử dụng than từ nay đến năm 2030. Tỉnh bang Alberta cũng có chính sách tương tự .Là một phần của quá trình chuyển đổi sang sử dụng các dạng năng lượng sạch trên toàn thế giới, nhiều quốc gia đã ngừng sử dụng hoặc sử dụng ít than hơn.

Tác hại của than đá

7. Vài loại than

7.1. Than hầm

Ngoài than mỏ, còn có than hầm, có tên khác là than gỗ. Nhiều vùng gần giãy núi Trường Sơn đốn cây thấp làm củi và sử dụng củi để làm than .Phải xếp củi, củi dài quãng 1 mét, đường kính 10-15cm, có thể dùng củi to, nhưng to quá củi cháy không đều. Có thể xếp chụm, xếp ngang, xếp tầng, xếp chéo. Lò hầm than có thể là lò xây bằng gạch, bằng đắp đất, bằng đá .Đốt lửa ở miệng lò, mở các ống khói. Sau 7 ngày, ra than. Đợi nguội mới mở cửa lò hầm.

Vì nhu cầu than đun bếp nấu ăn rất nhiều nên nhiều làng mạc bên Haiti phải trồng cây mọc nhanh như cây Leucaena leucocephala và cây bayahonde (Prosopis juliflora).

7.2. Than hoa

Là loại than hầm thu được bằng cách đốt thủ công các củi cành .Đào một hố sâu  cỡ 1 mét và chất củi cành đường kính 5-10cm, gồm1/3 củi khô và 2/3 củi tươi. Sau đó đốt, khi thấy củi đã cháy đều, bắt đầu chuyển thành tro thì xúc cát và đất lấp lại . Sau khi than nguội, dỡ lớp đất lấy than .

7.3. Than mỡ (houille)

Là một loại đá trầm tích, tương đối mềm chứa chất giống như hắc ín hay nhựa đường. Loại than này có chất lượng cao hơn than nâu nhưng thấp hơn than anthracit. Chúng được hình thành từ quá trình bị nén ép của than nâu. Nó có thể có màu đen hoặc nâu đen.  Hàm lượng cacbon trong than mỡ thường dao động trong khoảng 60-80%; phần còn lại là nước, hydro, và lưu huỳnh… Trong công nghiệp khai khoáng than, đây là loại than cung cấp một lượng lớn khí metan, một khí nguy hiểm có thể gây ra các vụ nổ trong hầm lò. Việc khai thác than mỡ đòi hỏi các công đoạn có mức độ an toàn cao nhất về giám sát không khí, quản lý thông gió tốt.

7.4. Than đá (charbon)

Là một loại đá trầm tích có màu nâu-đen hoặc đen có thể đốt cháy và thường xuất hiện trong các tầng đá gồm nhiều lớp hoặc lớp khoáng chất hay còn gọi là mạch mỏ. Việc khai thác và sử dụng than đá gây ra nhiều cái chết sớm và nhiều bệnh tật. Than hủy hoại môi trường, bao gồm cả sự thay đổi khí hậu vì đây là nguồn carbon dioxit nhân tạo lớn nhất, 14 tỷ tấn năm 2016, chiếm 40% tổng lượng phát thải nhiên liệu hóa thạch.

8. Kết luận

Là một phần của quá trình chuyển đổi sang sử dụng các dạng năng lượng sạch trên toàn thế giới, nhiều quốc gia đã ngừng sử dụng hoặc sử dụng ít than hơn. Vì than tạo ra nhiều CO2 gây ra biến đổi khí hậu nên khuynh hướng ngày nay là giảm dần sử dụng than.