1.Đặc tính
Trong tự nhiên, dầu mỏ thường tồn tại dưới hai dạng: túi dầu và dầu lẫn trong cát, đất sét, và nước còn gọi là cát dầu (Oil sand hay tar sand).
Cát dầu là một hợp chất gồm cát, bitumen, đất sét, nước. Đây là một dạng của dầu khí tự nhiên, có màu đen, đặc sệt, cực kỳ dính, có độ nhớt và tỷ trọng rất lớn.
Cát dầu còn có các tên gọi khác là: cát atphan, nhựa bitum, cát nhựa đường, cát hắc ín.
Vào mùa đông, nước trong cát dầu đóng băng và làm cho nó cứng như bê tông. Mùa hè, lớp cát trở nên mềm như mật và rất nguy hiểm cho xe cộ đi qua.

2.Trữ lượng dầu cát
Dầu cát chiếm tới gần 2/3 trữ lượng dầu trên thế giới, khoảng hơn 2000 tỉ thùng.
Cát dầu được biết đến lần đầu tiên năm 1719, nhưng vì chưa có công nghệ phù hợp và chi phí khai thác quá cao nên ít được quan tâm. Mãi đến gần đây, khi nguồn dầu thô cạn kiệt và nhiều công nghệ khai thác hiện đại xuất hiện, loại dầu cát này mới được kể vào trữ lượng dầu của thế giới. Ước tính, hơn 2.000 tỷ thùng dầu của thế giới đang nằm trong cát dầu.
Hiện nay, Canada, Venezuela, Kazakhstan và Nga là những nước có nguồn tài nguyên cát dầu lớn, đặc biệt là Canada. Gần như toàn bộ trữ lượng dầu cát của Canada được tập trung tại phần phía bắc của tỉnh Alberta.
Trong 2 năm 2009-2010, Canada phát hiện được các mỏ dầu cát với trữ lượng lên tới 150 tỷ thùng. Đến năm 2012, con số này đã lên đến hơn 300 tỷ thùng, trong đó 170 tỷ thùng có thể khai thác và mang lại lợi nhuận, đưa Canada trở thành một trong những có tiềm năng dầu mỏ lớn nhất thế giới.

3.Sản lượng dầu cát
Nằm sâu khoảng 30 mét dưới mặt đất, mỗi lớp cát dầu có thể dày đến 80 mét với hàm lượng bitumen khoảng 18%. Dầu chiết tách được gọi là “dầu cát”, hay “nhựa bitum” - là loại dầu nặng, có độ nhớt cao. Trung bình, từ 2 tấn cát dầu có thể tách được 159 lít dầu. Dầu từ túi dầu rất phổ biến vì dễ khai thác, còn loại từ cát dầu hiếm hơn do chi phí khai thác và xử lý khá đắt đỏ.
Canada là nước sản xuất dầu từ cát lớn nhất hiện nay. Sản lượng dầu cát của Canada tăng từ mức 603.000 thùng/ngày (năm 2000) lên 1,7 triệu thùng/ngày (năm 2012). Theo báo cáo mới của Hội đồng Quản trị Năng lượng Quốc gia Canada (NEB), khi sản xuất dầu thô thông thường của Canada tiếp tục giảm, sản lượng dầu cát sẽ tăng gấp ba lần đạt 5,1 triệu thùng/ngày vào năm 2035.

4.Công nghệ khai thác và sản xuất dầu cát hiện nay
4.1. Phương pháp cũ
a) Khai thác bề mặt
Các vỉa cát dầu tại mỏ được xúc lên mặt đất, nghiền nhỏ, trộn với nước ấm thành bùn, vận chuyển bằng đường ống đến nhà máy. Tại đây hỗn hợp được thiết bị tách thành cát và bitumen.
Đánh giá:
Phương pháp khai thác bề mặt rất hại cho môi trường vì tàn phá một diện tích lớn đất đai, cây trồng và động vật hoang dã. Các công ty dùng cách này, ngoài việc phải phục hồi tình trạng mặt đất sau khai thác, còn phải trả phí môi trường.

b) Phương pháp khai thác tại chỗ
Đây là phương pháp dùng cho loại cát dầu nằm quá sâu dưới mặt đất. Hơi nước hoặc dung môi của nước được bơm xuống tầng cát dầu dưới đất, nhiệt độ và áp lực sẽ giúp tách bitumen trực tiếp từ cát và bơm lên bề mặt.
Phương pháp dạng này thành công nhất hiện nay là SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage), dùng hơi nước.
Bitumen tinh chế tách ra từ cát dầu sau đó được chế biến thành dầu thô tổng hợp và các sản phẩm dầu khí khác.
Đánh giá:
Phương pháp tại chỗ ít gây hại cho môi trường hơn, hiện đại hơn, nhưng tốn kém hơn. Đây sẽ là phương pháp chủ lực trong tương lai để khai thác dầu từ cát.

4.2. Phương pháp mới
Phương pháp mới thân thiện hơn với môi trường nhằm tách dầu từ cát dầu đã được nhóm các nhà nghiên cứu tại ĐH Penn State (Mỹ) đưa ra sau 18 tháng nghiên cứu và phát triển.
Phương pháp này sử dụng các chất lỏng ion vào hỗ trợ tách dầu có độ nhớt cao từ cát và làm sạch sự cố tràn dầu trên các bãi biển và tách dầu từ các mẩu vụn sau khi khoan. Quá trình tách diễn ra ở nhiệt độ phòng mà không tạo ra nước thải.
Toàn bộ nhựa đường được thu hồi dưới dạng rất sạch mà không gây bất cứ tình trạng ô nhiễm nào do các chất lỏng ion.
Quy trình này có thể được sử dụng để chiết xuất dầu và nhựa đường từ cát trên bãi biển sau các vụ tràn dầu như các sự cố Exxon Valdez và Deepwater Horizon.
Không giống các phương pháp làm sạch khác, quy trình mới loại bỏ được hoàn toàn các hydro cacbon và cát được xử lý sạch được đổ trở lại bãi biển thay vì đưa đến các bãi chôn lấp.
Đánh giá:
Đây là phương pháp hiện đại và an toàn nhất với môi trường nhất, sử dụng rất ít năng lượng và nước và không tạo ra chất thải và nước thải. Tuy nhiên, chưa được ứng dụng rộng rãi do đòi hỏi kỹ thuật cao.

5.Những tác động tới môi trường hình thành trong quá trình sản xuất dầu cát

5.1. Tác động tới môi trường nói chung
Chiết xuất dầu từ cát dầu là công việc khó khăn, bởi hỗn hợp rất dày và dính này sẽ không chảy nếu không có nhiệt độ cao và một khối lượng lớn hydro carbon khác để làm loãng. Quá trình này yêu cầu năng lượng rất cao, tiêu tốn nhiều nước, tạo ra gấp từ 2 đến 4 lần lượng khí nhà kính trên một thùng dầu so với việc sản xuất từ các sản phẩm dầu truyền thống.

Một nghiên cứu năm 2011 của EU phát hiện ra rằng nếu đốt sản phẩm cuối cùng từ quá trình sản xuất dầu cát sẽ thải ra lượng cácbon nhiều hơn dầu thông thường tới 22%.
Nước thải ô nhiễm sẽ được giữ lại tại các bể lớn, thấm vào nguồn nước ngầm gây ra sự ô nhiễm sông hồ.

Ngoài ra, nó cũng cần một khối lượng nước lớn vì vậy nguồn cung cấp nước ngọt của địa phương sẽ có nguy cơ bị cạn kiệt.

Năm 2010, một nghiên cứu do nhà khoa học thủy sản David Schindler thực hiện cho thấy, các kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm khác trong không khí từ hoạt động sản xuất dầu cát có thể tàn phá môi trường và cảnh quan trong bán kính lên đến 50 km.

Trong tháng 10/2012, một nhóm nghiên cứu khác do nhà khoa học liên bang Jane Kirk đứng đầu đã tìm thấy một danh sách dài các chất gây ô nhiễm được sản sinh ra từ dầu cát, bao gồm cả chất bioaccumulates rất độc hại đối với hệ thần kinh của con người.

Trên cơ sở phân tích các mẫu trầm tích ở đáy một số lòng hồ trong bán kính lên đến 100 km và chất nước tan chảy từ tuyết bao phủ xung quanh các nhà máy sản xuất dầu cát trong bán kính 50 km, Jane Kirk và các đồng nghiệp đã đưa ra một kết luận là có 13 chất gây ô nhiễm không khí với mức độ cao hơn dự kiến lên đến 1,5 lần trong cự ly 50 km và lên đến 13 lần trong cự ly 10 km.

5.2.Ảnh hưởng của việc sản xuất dầu cát tới môi trường của Canada

Canada hiện là nhà sản xuất dầu cát lớn nhất thế giới. Cùng với các khoản lợi nhuận khổng lồ thu được từ các mỏ cát dầu đầy tiềm năng này, Canada phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường trầm trọng.

Các số liệu thống kê cho thấy mức ô nhiễm hàng năm từ ngành công nghiệp dầu cát của Canada tăng 20% trong năm 2009. Cụ thể, trong năm gần đây, ngành dầu cát chịu trách nhiệm về khoảng 6,5% lượng khí thải hàng năm của Canada, tăng so với 5% của năm 2008.

Canada đang phải gánh chịu tình trạng ô nhiễm từ sản xuất dầu cát với mức ô nhiễm còn cao hơn cả lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính của tất cả các phương tiện giao thông ở nước này. Lượng khí thải nhà kính tại đây tăng gấp 3 lần trong thập kỷ qua.

Toàn cảnh khu vực khai thác dầu cát Alberta, Canada (Ảnh: Internet)

Báo cáo của nhóm chuyên gia môi trường hàng đầu Canađa và trường Đại học Queen đã xác định chính xác một lượng lớn và đang ngày một tăng của các chất gây ô nhiễm được gọi là polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) ở 6 hồ xung quanh khu sản xuất dầu cát lớn ở phía Đông Bắc Alberta.

PAHs là một nhóm hơn 100 hóa chất khác nhau được hình thành trong quá trình đốt cháy không hết của than, dầu và khí, rác thải hoặc các chất hữu cơ khác và là một trong 10 chất độc hại nhất đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái.

6.Đánh giá chung về tiềm năng của ngành sản xuất dầu cát hiện nay
Tiềm năng cát dầu rất lớn nhưng việc xuất khẩu còn hạn chế bởi chi phí sản xuất khá cao do chi phí khai thác mỏ, xây dựng nhà máy, thiết bị tinh chế, hệ thống vận chuyển, phí môi trường và hoàn thổ. Đồng thời, hiệu quả kinh tế của dầu cát phụ thuộc chủ yếu vào giá dầu thô “truyền thống” từ các túi dầu. Giá dầu “truyền thống” tăng cao là lợi thế để sản xuất và xuất khẩu dầu cát. Ngược lại, nếu giá dầu “truyền thống” hạ thấp thì dầu cát đành nằm yên trong kho “chờ thời”. Đó cũng là lý do tỷ giá đồng đô la Canada phụ thuộc nhiều vào giá dầu thế giới.

Đầu năm 2012, EU đã lên kế hoạch đưa dầu cát vào danh sách nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường cao, tác động trực tiếp tới ngành năng lượng hàng đầu của Canada. Tuy nhiên Canada lại nhận được sự hậu thuẫn rất lớn từ phía ngành công nghiệp dầu khí và tuyên bố sẽ kiện EU nếu đưa dầu cát vào danh sách trên. Ngành dầu khí cho rằng, cấm cửa dầu cát đồng nghĩa với tăng thêm gánh nặng tài chính cho ngành. Canada biện luận bằng cách công bố một nghiên cứu do tập đoàn Jacobs Engineering (Mỹ) thực hiện năm 2012, cho thấy khí thải sinh ra từ dầu cát chỉ nhiều hơn dầu thô thường 12% (không cao như EU đã nói).

Nguồn tin tham khảo: Wikipedia, baomoi.com, cesti.gov.vn