Metan kot toplogredni plin

Metan je pomemben sestavni del zemeljskega plina, njegove kemijske in fizikalne lastnosti pa so tudi močan toplogredni plin in zaskrbljujoče prispevajo k globalnemu sprememba podnebja.

Molekul metana, CH₄, je sestavljen iz osrednjega atoma ogljika, obkroženega s štirimi vodiki. Metan je brezbarven plin, ki se običajno tvori na enega od dveh načinov:

• Biogeni metan proizvajajo mikroorganizmi, ki razgrajujejo nekatere vrste sladkorjev v pogojih, ko kisika ni. Ta biološko proizvedeni metan se lahko sprosti v ozračje takoj, ko se proizvede, ali pa se v akumulaciji lahko nabira šele pozneje, ko se sprosti.
• Termogeni metan je nastal, ko so bile organske snovi pokopane globoko pod geološkimi plastmi in več milijonov let, nato pa jih razgradile pritisk in visoke temperature. Ta vrsta metana je glavna sestavina zemeljskega plina, ki ga tvori od 70 do 90%. Propan je pogost stranski proizvod, ki ga najdemo v zemeljskem plinu.

Biogeni in termogeni metan ima lahko različen izvor, vendar ima enake lastnosti, zaradi česar sta učinkovita toplogredni plini.

Metan, skupaj z ogljikov dioksid in druge molekule, pomembno prispeva k Učinek tople grede. Odsevana sončna energija v obliki daljše valovne infrardeče sevanja vzbuja molekule metana, namesto da bi potovala v vesolje. To segreva ozračje, dovolj da metan prispeva k približno 20% segrevanja zaradi toplogrednih plinov, ki je po pomembnosti za ogljikovim dioksidom.

Zaradi kemične vezi V svoji molekuli je metan veliko učinkovitejši pri absorpciji toplote kot ogljikov dioksid (kar 86-krat več), zaradi česar je zelo močan toplogredni plin. Na srečo lahko metan v ozračju zdrži le približno 10 do 12 let, preden se oksidira in spremeni v vodo in ogljikov dioksid. Ogljikov dioksid traja stoletja.

Po navedbah Agencija za varstvo okolja (EPA), količina metana v atmosferi se pomnožila od industrijske revolucije, ki je leta 1750 na 1834 ppb leta po ocenah znašal 722 delov na milijardo (ppb). Vendar se zdi, da so se emisije iz mnogih razvitih delov sveta izravnale.

V ZDA emisije metana prihajajo predvsem iz industrije fosilnih goriv. Metan se ne sprošča, ko kurimo fosilna goriva, kot to počne ogljikov dioksid, temveč med pridobivanjem, predelavo in distribucijo fosilnih goriv. Metan pušča iz vodnjakov zemeljskega plina, v predelovalnih obratih, iz okvarjenih ventilov cevovodov in celo v distribucijskem omrežju, ki oskrbuje zemeljski plin z domovi in ​​podjetji. Ko je tam, metan še naprej pušča iz plinskih števcev in plinskih naprav, kot so grelci in peči.

Nekatere nesreče se zgodijo med ravnanjem z zemeljskim plinom, kar povzroči sproščanje velikih količin plina. Leta 2015 je bilo iz Kalifornije iz skladišča izpuščenih zelo veliko metana. Puščanje ranča Porter je trajalo mesece, v ozračje pa je izpuščalo skoraj 100.000 ton metana.

Drugi največji vir emisij metana v ZDA je kmetijstvo. Po vsem svetu so kmetijske dejavnosti dejansko na prvem mestu. Se spomnite tistih mikroorganizmov, ki proizvajajo biogeni metan v razmerah, kjer primanjkuje kisika? Rastlinojede črevesje živine je polno njih. Krave, ovce, koze, celo kamele imajo v želodcu metanogene bakterije, ki pomagajo prebaviti rastlinski material, kar pomeni, da skupaj prenašajo zelo velike količine plina metana. In to ni manjše vprašanje, saj naj bi celotnih 22% emisij metana v ZDA prišlo iz živine.

Drugi kmetijski vir metana je proizvodnja riža. Riževe pirine vsebujejo tudi mikroorganizme, ki proizvajajo metan, in vlažna polja sproščajo približno 1,5% svetovnih emisij metana. Z rastjo človeške populacije in s tem potrebe po gojenju hrane in z rastjo temperatur s podnebnimi spremembami je pričakovati, da se bodo emisije metana z riževih polj še naprej povečevale. Prilagoditev praks za gojenje riža lahko pomaga ublažiti težavo: začasno črpanje vode sredi sezone za Na primer, to je zelo pomembno, vendar pri mnogih kmetih lokalno namakalno omrežje ne more sprejeti sprememba.

Organske snovi, ki se razkrojijo globoko v odlagališču, proizvajajo metan, ki se običajno odzrači in sprosti v ozračje. Dovolj pomembna težava je, da so odlagališča tretji največji vir emisij metana v ZDA, poroča EPA. Na srečo vse večje število naprav zajema plin in ga usmeri v obrat, ki uporablja kotel za proizvodnjo električne energije s tem odpadnim plinom.

Ko se arktične regije hitro segrejejo, se metan sprosti tudi brez neposredne človeške dejavnosti. Arktična tundra skupaj s številnimi močvirji in jezeri vsebuje velike količine šote podobne mrtve vegetacije, zaklenjene v led in večno zmrzal. Ko se te plasti šote odmrznejo, se aktivnost mikroorganizmov pobere in metan se sprosti. V vznemirljivi povratni zanki je več metana v ozračju, toplejši je, več metana pa se sprosti iz odmrznjene permafroze.

Poleg negotovosti lahko drugi zaskrbljujoč pojav zelo hitro moti naše podnebje. Pod arktičnimi tlemi in globoko v oceanih obstajajo velike koncentracije metana, ujete v ledeno mrežo iz vode. Nastala struktura se imenuje klatrat, ali metan hidrat. Velika depozita klatrata se lahko destabilizirajo s spreminjanjem tokov, podvodnih plazov, potresov in segrevanja. Nenadni propad velikih metanskih klatratnih nahajališč bi iz kakršnega koli razloga sprostil veliko metana v ozračje in povzročil hitro segrevanje.

Kot porabnik je najučinkovitejši način za zmanjšanje emisij metana z zmanjšanjem naših potreb po fosilnih gorivih. Dodatna prizadevanja vključujejo izbiro prehrane z malo rdečega mesa, da se zmanjša povpraševanje po proizvodnji metana govedo in kompostiranje, da se zmanjša količina organskih odpadkov, poslanih na odlagališča, kjer bi nastala metan.