Metan ca gaz de seră

Metanul este un component major al gazelor naturale, dar caracteristicile sale chimice și fizice îl fac, de asemenea, un gaz cu efect de seră puternic și un contribuitor îngrijorător la nivel global schimbarea climei.

O moleculă de metan, CH₄, este format dintr-un atom de carbon central înconjurat de patru hidrogeni. Metanul este un gaz incolor format de obicei într-unul din cele două moduri:

• Metanul biogen este produs de microorganisme care descompun anumite tipuri de zaharuri în condițiile în care oxigenul este absent. Acest metan produs biologic poate fi eliberat în atmosferă imediat după ce a fost produs, sau poate fi acumulat în sedimente umede pentru a fi eliberat ulterior.
• Metanul termogen a fost format când materia organică a fost îngropată adânc sub straturile geologice și de-a lungul a milioane de ani, apoi s-a descompus prin presiune și temperaturi ridicate. Acest tip de metan este constituentul principal al gazelor naturale, constituind 70 până la 90% din acesta. Propanul este un produs secundar comun întâlnit în gazele naturale.

Metanul biogen și termogenic pot avea origini diferite, dar au aceleași proprietăți, ceea ce le face ambele gaze cu efect de seră.

Metan, împreună cu dioxid de carbon și alte molecule, contribuie semnificativ la efect de sera. Energia reflectată de la soare sub formă de radiații infraroșii cu lungime de undă mai lungă excită moleculele de metan în loc să călătorească în spațiu. Acest lucru se încălzește atmosfera, suficient încât metanul contribuie la aproximativ 20% din încălzire din cauza gazelor cu efect de seră, în al doilea rând ca importanță în spatele dioxidului de carbon.

Din cauza legături chimice în molecula sa, metanul este mult mai eficient la absorbția căldurii decât dioxidul de carbon (de 86 ori mai mult), ceea ce îl face un gaz cu efect de seră foarte puternic. Din fericire, metanul poate dura doar aproximativ 10-12 ani în atmosferă înainte de a se oxida și a se transforma în apă și dioxid de carbon. Dioxidul de carbon durează secole.

In conformitate cu Agenția pentru Protecția Mediului (EPA), cantitatea de metan din atmosferă s-a înmulțit de la revoluția industrială, crescând de la aproximativ 722 de părți pe miliard (ppb) în 1750 la 1834 ppb în 2015. Cu toate acestea, emisiile din multe părți dezvoltate ale lumii s-au redus.

În Statele Unite, emisiile de metan provin în principal din industria combustibililor fosili. Metanul nu este eliberat atunci când ardem combustibili fosili, așa cum face dioxidul de carbon, ci mai degrabă în timpul extragerii, procesării și distribuției combustibililor fosili. Metanul se scurge din godeurile de gaze naturale, la instalațiile de prelucrare, din robinetele conductelor defecte și chiar în rețeaua de distribuție care aduce gaz natural în case și întreprinderi. Odată ajuns acolo, metanul continuă să se scurgă din contoarele de gaz și din aparatele alimentate cu gaz, cum ar fi încălzitoarele și sobele.

Unele accidente apar în timpul manipulării gazelor naturale, ceea ce duce la eliberarea unor cantități mari de gaz. În 2015, volume foarte mari de metan au fost eliberate dintr-o instalație de depozitare din California. Scurgerea Porter Ranch a durat luni întregi, emitând aproape 100.000 de tone de metan în atmosferă.

A doua cea mai mare sursă de emisii de metan în Statele Unite este agricultura. Atunci când sunt evaluate la nivel global, activitățile agricole sunt de fapt pe primul loc. Vă amintiți de acele microorganisme care produc metan biogen în condiții în care lipsește oxigenul? Guta de animale erbivore este plină de ele. Vacile, oile, caprele, chiar și cămilele au bacterii metanogene în stomacul lor pentru a ajuta la digerarea materialelor vegetale, ceea ce înseamnă că trec colectiv cantități foarte mari de gaz metan. Și nu este o problemă minoră, deoarece se estimează că 22% din emisiile de metan din Statele Unite provin din animale.

O altă sursă agricolă de metan este producția de orez. Padurile de orez contin si microorganisme producatoare de metan, iar campurile umede elibereaza aproximativ 1,5% din emisiile globale de metan. Pe măsură ce populația umană crește și odată cu necesitatea de a crește hrană și, odată cu creșterea temperaturilor odată cu schimbările climatice, este de așteptat ca emisiile de metan din câmpurile de orez să crească în continuare. Adaptarea practicilor de cultivare a orezului poate ajuta la ameliorarea problemei: eliminarea temporară a apei la jumătatea sezonului, pentru de exemplu, face o mare diferență, dar pentru mulți fermieri, rețeaua locală de irigații nu poate găzdui Schimbare.

Materia organică care se descompune adânc în interiorul unei depozite produce metan, care în mod normal este evacuat și eliberat în atmosferă. Este o problemă suficient de importantă pentru că depozitele de deșeuri sunt a treia cea mai mare sursă de emisii de metan în Statele Unite, potrivit EPA. Din fericire, un număr din ce în ce mai mare de instalații captează gazul și îl direcționează către o uzină care folosește un cazan pentru a produce energie electrică cu gazul respectiv.

Pe măsură ce regiunile arctice se încălzesc rapid metanul este eliberat chiar și în absența activității directe a omului. Tundra arctică, împreună cu numeroasele sale zone umede și lacuri, conține cantități mari de vegetație moartă asemănătoare turbei, blocată în gheață și permafrost. Pe măsură ce acele straturi de decongelare, activitatea microorganismului se ridică și metanul este eliberat. Într-o buclă de feedback supărătoare, cu cât este mai mult metan în atmosferă, cu atât este mai cald și se eliberează mai mult metan din permafrostul de dezgheț.

Pentru a adăuga incertitudinea, un alt fenomen îngrijorător are potențialul de a ne perturba și mai mult climatul foarte rapid. Sub soluri arctice și adânc în oceane există concentrații mari de metan prinse într-o plasă asemănătoare cu gheață, formată din apă. Structura rezultată se numește clatrat, sau hidrat de metan. Depozitele mari de clatrat pot fi destabilizate prin schimbarea curenților, alunecărilor de apă subterane, cutremurelor și temperaturilor de încălzire. Prăbușirea bruscă a depozitelor mari de clatrat de metan, din orice motiv, ar elibera multă atmosferă de metan în atmosferă și ar provoca încălzirea rapidă.

Ca consumator, cel mai eficient mod de a reduce emisiile de metan este prin reducerea nevoilor noastre de energie pentru combustibilii fosili. Eforturile suplimentare includ alegerea unei diete sărace în carne roșie pentru a reduce cererea de producție de metan vite și compostare pentru a reduce cantitatea de deșeuri organice trimise la depozitele de deșeuri unde s-ar produce metan.