Metán mint üvegházhatású gáz

A metán a földgáz egyik fő alkotóeleme, de kémiai és fizikai tulajdonságai révén erős üvegházhatású gázzá és aggodalomra okot adó globális klímaváltozás.

Metán molekula, CH₄, egy központi szénatomból készül, amelyet négy hidrogén vesz körül. A metán egy színtelen gáz, amely általában kétféle módon képződik:

• A biogén metánt olyan mikroorganizmusok állítják elő, amelyek bizonyos típusú cukrokat lebontanak olyan körülmények között, ahol nincs oxigén. Ez a biológiailag előállított metán előállítása után azonnal kibocsátható a légkörbe, vagy csak nedves üledékben halmozódhat fel, hogy később szabaduljon fel.
• Termogenikus metán képződött, amikor a szerves anyagot mélyen eltemetik geológiai rétegek alá és több millió év alatt, majd nyomás és magas hőmérsékletek szerint bontják le. Az ilyen típusú metán a földgáz elsődleges alkotóeleme, amely 70-90% -át teszi ki. A propán egy általános melléktermék, amelyet a földgázban találnak.

A biogén és a termogén metán eredete eltérő lehet, de ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, így mindkettő hatékony üvegházhatású gáz.

Metán, együtt szén-dioxid és más molekulák, jelentősen hozzájárulnak a üvegházhatás. A nap visszatükröződött energiája hosszabb hullámhosszú infravörös sugárzás formájában gerjeszti a metán molekulákat, ahelyett, hogy az űrbe távoznának. Ez felmelegíti a légkört, annyira, hogy a metán az üvegházhatású gázok okozta felmelegedés kb. 20% -át teszi ki, amely második helyen a szén-dioxid mögött van.

Miatt a kémiai kötések a molekulán belül a metán sokkal hatékonyabban képes elnyelni a hőt, mint a szén-dioxid (akár 86-szor is), így nagyon erős üvegházhatású gázzá teszi. Szerencsére a metán csak körülbelül 10–12 évig tarthat a légkörben, mielőtt oxidálódik, és vízré és szén-dioxiddé alakul. A szén-dioxid évszázadok óta tart fenn.

Szerint a Környezetvédelmi Ügynökség (EPA), a metán mennyisége a légkörben megsokszorozódott az ipari forradalom óta, amely az 1750-es becsült 722 milliárd részre (ppb) nőtt, 2015-ben 1834 ppb-re. Úgy tűnik, hogy a világ sok fejlett részéből származó kibocsátások kiegyenlítődtek.

Az Egyesült Államokban a metánkibocsátás elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok iparából származik. A metán nem szabadul fel fosszilis tüzelőanyagok égetésekor, amint azt a szén-dioxid is teszi, hanem a fosszilis tüzelőanyagok kitermelése, feldolgozása és elosztása során. A metán kiszivárog a földgázkútfejekből, a feldolgozóüzemekben, a hibás csővezetékszelepekből és még az elosztóhálózatból is, amely földgázt hoz otthonába és vállalkozásába. Ha egyszer odajut, a metán továbbra is kiszivárog a gázmérőkből és a gázüzemű készülékekből, mint például a melegítők és kályhák.

Néhány baleset a földgáz kezelésével jár, amelynek eredményeként nagy mennyiségű gáz szabadul fel. 2015-ben nagyon nagy mennyiségű metánt bocsátottak ki egy kaliforniai raktárból. A Porter Ranch szivárgása hónapokig tartott, majdnem 100 000 tonna metánt bocsátott ki a légkörbe.

Az Egyesült Államokban a metánkibocsátás második legnagyobb forrása a mezőgazdaság. Ha globálisan értékelik, akkor a mezőgazdasági tevékenységek valójában az első helyet foglalják el. Ne feledje azokat a mikroorganizmusokat, amelyek biogén metánt termelnek olyan körülmények között, amikor hiányzik az oxigén? A növényevő állati belek tele vannak velük. A tehenek, juhok, kecskék és még a tevék metanogén baktériumok is vannak a gyomorban, hogy elősegítsék a növényi anyag emésztését, ami azt jelenti, hogy együttesen nagyon nagy mennyiségű metángázt bocsátanak ki. És ez nem kis jelentőségű kérdés, mivel az Egyesült Államokban a metánkibocsátás teljes 22% -át az állatállomány adja.

A metán másik mezőgazdasági forrása a rizs előállítása. A rizspelyhek metánt termelő mikroorganizmusokat is tartalmaznak, és a nedves mezők a globális metánkibocsátás körülbelül 1,5% -át bocsátják ki. Az emberi populáció növekedésével és az élelmiszer-termelés szükségességével, valamint a hőmérséklet emelkedésével az éghajlatváltozással várhatóan a rizsmezők metánkibocsátása tovább fog növekedni. A rizstermesztési gyakorlatok kiigazítása hozzájárulhat a probléma enyhítéséhez: ideiglenes vízfelvétel a szezon közepén, a A példa nagy változást jelent, de sok gazdálkodó számára a helyi öntözőhálózat nem képes befogadni a változás.

A hulladéklerakóban mélyen bomló szerves anyagok metánt eredményeznek, amelyet általában kiszivárogtatnak és a légkörbe engednek. Elég fontos probléma, hogy az EPA szerint a hulladéklerakók az Egyesült Államokban a harmadik legnagyobb metánkibocsátás-forrás. Szerencsére egyre több létesítmény veszi fel a gázt, és elvezet egy üzembe, amely kazánt használ az elektromos áram előállításához a hulladékgázzal.

A sarkvidéki régiók felmelegedésekor a metán felszabadul még közvetlen emberi tevékenység hiányában. Az Északi-sarkvidéki tundra, valamint számos vizes élőhely és tavak nagy mennyiségű, tőzegszerű, halott növényzetet tartalmaz, jégbe és az állandó fagyba zárva. Ahogy ezek a tőzegrétegek kiolvadnak, a mikroorganizmusok aktivitása felgyorsul, és a metán szabadul fel. Egy zavaró visszacsatoló hurokban minél több metán van a légkörben, minél melegebb lesz, és annál több metánt szabadít fel a kiolvadó örökké fagy.

A bizonytalanságot növelve egy másik aggasztó jelenség azzal a potenciállal jár, hogy nagyon gyorsan megzavarja éghajlatunkat. Az sarkvidéki talajok alatt és az óceánok mélyén nagy koncentrációban van metán, amely vízből készült jégszerű hálóba van becsatolva. A kapott szerkezetet klatrátnak vagy metán-hidrátnak hívják. A nagy kklatrátlerakódások destabilizálhatók az áramlatok megváltoztatásával, a víz alatti földcsuszamlásokkal, földrengésekkel és a melegedési hőmérsékletekkel. A nagy metán-klatrát lerakódások hirtelen összeomlása bármilyen okból sok metánt bocsát ki a légkörbe, és gyors felmelegedést okozhat.

Fogyasztóként a metánkibocsátás csökkentésének leghatékonyabb módja a fosszilis tüzelőanyagok energiaigényének csökkentése. További erőfeszítések között szerepel egy alacsony vörös húsú étrend kiválasztása a metántermelés iránti igény csökkentése érdekében szarvasmarhafélék és komposztálás a hulladéklerakókba küldött szerves hulladék mennyiségének csökkentése érdekében, ahol azok keletkeznének metán.