Trước kia, ta không có phương pháp nào để khai thác các mỏ khí sâu dưới lòng đất.
Chúng thường được hình thành cách đây hàng triệu năm,
là hệ quả của vô số xác sinh vật chết dưới nhiệt độ và áp suất rất khắc nghiệt
bên dưới lớp vỏ Trái Đất.
Tồn tại một công nghệ gọi là thuỷ lực cắt phá,
gọi tắt là fracking,
cho phép khai thác khí đốt,
giúp duy trì nguồn khí tự nhiên cho loài người trong hàng thập kỷ tới.
Vậy nguyên lý của fracking là gì,
và vì sao công nghệ đó gây nhiều tranh cãi đến vậy?
Fracking được ứng dụng rộng khắp ở các mỏ khí tự nhiên,
từ các sa mạc hoang vu
tới các khu vực cách nhà bạn chỉ hơn trăm mét.
Trước tiên, cần tạo một chiếc hố thường được gọi là giếng khoan,
được khoan rất sâu xuyên qua nhiều lớp đất đá.
Khi giếng đạt độ sâu cỡ 2500 - 3000 mét, đó sẽ là điểm khởi đầu
để bắt đầu quá trình khoan theo phương ngang.
Mũi khoan quay 90 độ và khoan ngang khoảng 1,5 ki-lô-mét
đi qua một tầng đá đen rất dày, được gọi là lớp đá phiến.
Một khẩu súng bắn vỉa trong ngành khoan sẽ được đưa xuống và khai hoả,
tạo ra hàng loạt các lỗ nhỏ sâu khoảng mười xen-ti-mét
xuyên qua thành giếng và tới lớp đá đằng sau.
Sau khoảng ba đến bốn tháng kể từ đợt khoan đầu tiên,
việc khai thác bằng fracking sẽ được tiến hành.
Dung dịch để fracking sẽ được bơm xuống giếng với áp suất rất lớn,
đủ để làm nứt đá,
tạo ra các kẽ hở giúp khí đốt và dầu thô thoát ra.
Thành phần dung dịch gồm trên 90% nước,
phần còn lại là các phụ gia hoá học khác.
Chúng còn phụ thuộc vào tính chất của khu vực cần được fracking,
thường được chia làm ba thành phần chính:
a-xít dùng để tẩy bụi và trung hoà các khoáng chất,
các hợp chất giảm ma sát dùng để tạo ra
một dạng thù hình của nước có tác dụng bôi trơn,
và thuốc sát trùng để ngăn vi khuẩn xâm nhập.
Cát và đất sét cũng được trộn vào nước để mở rộng kích thước các vết nứt,
giúp khí đốt và dầu tiếp tục tràn ra, kể cả sau khi áp suất bơm đã giảm.
Người ta ước tính rằng toàn bộ quá trình bơm và xả nước của fracking
tiêu tốn trung bình khoảng 11-22 triệu lít nước cho mỗi giếng khoan.
Nó không quá lớn khi so với lượng nước dùng cho nông nghiệp,
trong nhà máy điện,
thậm chí trong quá trình bảo dưỡng sân gôn.
Nhưng điều đó có thể ảnh hưởng lớn tới nguồn cấp nước tại chỗ.
Và xử lý nước thải sau khi fracking cũng là một vấn đề quan trọng.
Cùng với dòng khí đốt được dẫn lên mặt đất,
hàng chục triệu lít nước thải cũng sẽ được bơm lên theo.
Số nước đó hầu như đã bị nhiễm bẩn do chứa các chất phóng xạ,
muối,
kim loại nặng,
và các hợp chất hữu cơ,
cần được lưu trữ và xử lý ngay.
Chúng được xử lý tại chỗ trong các bể lắng
hoặc được vận chuyển tới các trung tâm xử lý bên ngoài.
Còn một lựa chọn khác, đó là tái sử dụng lượng nước thải đó,
nhưng quá trình ấy có thể làm tăng độ nhiễm xạ của nước,
vì nước sẽ càng bị nhiễm xạ khi qua sử dụng nhiều lần.
Thành giếng thường được làm bằng thép không gỉ và xi măng
để ngăn tạp chất ngấm vào mạch nước ngầm.
Bất cứ sai sót hoặc tai nạn nào trong quá trình fracking
đều có thể gây hậu quả nghiêm trọng.
Đường nước thải bị nứt vỡ,
đất đai bị nhiễm bẩn,
hay bất kỳ sự bất cẩn khi lưu trữ và xử lý số nước thải độc hại đó
là mối nguy hại tiềm tàng cho nguồn nước sinh hoạt ở vùng fracking.
Cũng có nhiều ý kiến lo ngại về động đất
và sự an toàn của cơ sở hạ tầng
do ảnh hưởng của áp suất nước bơm vào.
Mối liên hệ đáng ngờ giữa fracking và các cơn địa chấn
đặt dấu hỏi lớn về sự mất cân bằng áp suất kéo theo những ảnh hưởng lâu dài
có thể đang diễn ra ngay dưới chân chúng ta.
Nhưng fracking vẫn gây tranh cãi lớn nhất vì các ảnh hưởng trên mặt đất của nó.
Đa số vẫn cho rằng sử dụng khí đốt sẽ ít gây ô nhiễm môi trường
hơn sử dụng dầu mỏ,
bởi lẽ khí thu được từ fracking
chỉ tạo ra lượng các-bon đi-ô-xít bằng một nửa dầu mỏ
trên mỗi đơn vị năng lượng toả ra.
Nhưng vấn đề ô nhiễm do chính quá trình fracking gây ra
thì không thể bỏ qua được.
Khí mê-tan thoát ra từ quá trình khoan giếng và thu khí
mạnh hơn gấp nhiều lần khí các-bon đi-ô-xít
về khả năng gây hiệu ứng nhà kính.
Một số nhà khoa học cho rằng, lượng mê-tan đó sẽ tự phân huỷ
và ít gây ảnh hưởng về lâu dài.
Nhưng câu hỏi lớn hơn vẫn còn đó.
Liệu fracking đang tiêu tốn thời gian, vốn, và công sức nghiên cứu
mà đáng lẽ chúng phải dành cho các nguồn năng lượng tái tạo khác?
Khí đốt tự nhiên không thể tái sinh,
mối lợi trước mắt về kinh tế do fracking đem lại
sẽ chẳng là gì khi so với mối nguy hại của biến đổi khí hậu toàn cầu.
Các chuyên gia vẫn đang nghiên cứu về các ảnh hưởng lâu dài của fracking.
Mặc dù hương pháp fracking hiện đại đã được ứng dụng từ những năm 1940,
nhưng chúng chỉ được nhân rộng trong vài thập kỷ gần đây.
Khi nguồn khí đốt tự nhiên cạn dần, giá nhiên liệu không tái tạo sẽ tăng cao,
và các công nghệ khai thác mới nhất sẽ giúp giảm giá chúng.
Nhưng nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đã cấm sử dụng fracking
vì lo ngại về các ảnh hưởng tới môi trường.
Sự thật là fracking đang thay đổi cán cân năng lượng toàn cầu,
nhưng về dài hạn, ta sẽ được gì và mất gì?