Metan jako skleníkový plyn

Metan je hlavní složkou zemního plynu, ale díky svým chemickým a fyzikálním vlastnostem je také silným skleníkovým plynem a znepokojujícím přispěvatelem k celosvětovému klimatická změna.

Molekula metanu, CH₄, je vyroben z centrálního atomu uhlíku obklopeného čtyřmi vodíky. Metan je bezbarvý plyn obvykle tvořený jedním ze dvou způsobů:

• Biogenní metan je produkován mikroorganismy, které štěpí určité typy cukrů v podmínkách, kde není přítomen kyslík. Tento biologicky vyráběný metan může být uvolněn do atmosféry ihned po jeho vyrobení, nebo může být nahromaděn ve vlhkém sedimentu, aby byl uvolněn později.
• Termogenní metan vznikl, když byla organická hmota hluboce pohřbena pod geologickými vrstvami a po miliony let, a poté se rozkládala podle tlaku a vysokých teplot. Tento typ metanu je primární složkou zemního plynu a tvoří jej 70 až 90%. Propan je běžný vedlejší produkt vyskytující se v zemním plynu.

Biogenní a termogenní metan mohou mít různý původ, ale mají stejné vlastnosti, díky nimž jsou oba efektivní skleníkové plyny.

Methan, spolu s oxid uhličitý a další molekuly, významně přispívá k skleníkový efekt. Odražená energie ze slunce ve formě infračerveného záření s delší vlnovou délkou excituje molekuly metanu místo toho, aby cestovala ven do vesmíru. Tím se zahřeje atmosféra, natolik, že metan přispívá k asi 20% oteplování skleníkovými plyny, což je druhý význam za oxidem uhličitým.

V důsledku chemické vazby v jeho molekule je metan mnohem účinnější při absorpci tepla než oxid uhličitý (až 86krát více), což z něj činí velmi silný skleníkový plyn. Naštěstí může metan v atmosféře trvat jen asi 10 až 12 let, než se oxiduje a promění se ve vodu a oxid uhličitý. Oxid uhličitý trvá po staletí.

Podle Agentura na ochranu životního prostředí (EPA), množství metanu v atmosféře znásobil od průmyslové revoluce, která roste z odhadovaných 722 dílů na miliardu (ppb) v roce 1750 na 1834 ppb v roce 2015. Zdá se však, že emise z mnoha rozvinutých částí světa se již snížily.

Ve Spojených státech emise metanu pocházejí především z průmyslu fosilních paliv. Metan se neuvolňuje, když spalujeme fosilní paliva, stejně jako oxid uhličitý, ale spíše během těžby, zpracování a distribuce fosilních paliv. Metan uniká ze studní na zemní plyn, do zpracovatelských zařízení, z vadných potrubních ventilů a dokonce do distribuční sítě přivádějící zemní plyn do domácností a podniků. Jakmile tam metan uniká z plynoměrů a plynových spotřebičů, jako jsou topení a kamna.

Při manipulaci se zemním plynem dochází k některým nehodám, které mají za následek uvolnění velkého množství plynu. V roce 2015 bylo ze skladu v Kalifornii vypuštěno velmi velké množství metanu. Únik Porter Ranch trval měsíce a do atmosféry vypouštěl téměř 100 000 tun metanu.

Druhým největším zdrojem emisí metanu ve Spojených státech je zemědělství. Při globálním hodnocení jsou zemědělské činnosti skutečně na prvním místě. Pamatujete si ty mikroorganismy, které produkují biogenní metan v podmínkách, kde kyslík chybí? Herbivorous animal animal střev je plný. Krávy, ovce, kozy, dokonce i velbloudi, mají v žaludku methanogenní bakterie, které pomáhají trávit rostlinný materiál, což znamená, že společně prochází velmi velkým množstvím methanového plynu. A nejde o drobný problém, protože se odhaduje, že ve Spojených státech amerických pochází celkem 22% emisí metanu z hospodářských zvířat.

Dalším zemědělským zdrojem metanu je produkce rýže. Rýžová pole obsahují také mikroorganismy produkující metan a mokrá pole uvolňují asi 1,5% celosvětových emisí metanu. S rostoucí populací člověka as tím i potřebou pěstovat potraviny a s rostoucí teplotou se změnou klimatu se očekává, že emise metanu z rýžových polí se budou i nadále zvyšovat. Úprava postupů pěstování rýže může pomoci zmírnit problém: dočasně odebrat vodu v polovině sezóny, například Příklad je velký rozdíl, ale pro mnoho zemědělců nemůže místní zavlažovací síť pojmout změna.

Organické látky rozkládající se hluboko uvnitř skládky produkují metan, který se obvykle vypouští a uvolňuje do atmosféry. Je to dost důležitý problém, že skládky jsou podle EPA třetím největším zdrojem emisí metanu ve Spojených státech. Naštěstí stále více zařízení zachytává plyn a vede jej do závodu, který používá kotel na výrobu elektřiny s tímto odpadním plynem.

Jak se arktické regiony rychle zahřívají, uvolňuje se metan i bez přímé lidské činnosti. Arktická tundra, spolu s četnými mokřinami a jezery, obsahuje velké množství rašelinaté mrtvé vegetace zamčené v ledu a permafrostu. Jak se tyto vrstvy rašeliny rozmrazují, zvyšuje se aktivita mikroorganismů a uvolňuje se metan. V nepříjemné zpětné vazbě, čím více metanu je v atmosféře, tím teplejší se dostane a více metanu se uvolňuje z tání permafrostu.

K nejistotě přispívá další znepokojující jev, který může naše klima velmi rychle narušit. Pod polárními půdami a hluboko v oceánech existuje velká koncentrace metanu zachycená v ledové mřížce vyrobené z vody. Výsledná struktura se nazývá klatrát, neboli hydrát metanu. Velká ložiska klatrátů mohou být destabilizována změnou proudů, sesuvem pod vodou, zemětřesením a teplotami oteplování. Náhlé zhroucení velkých usazenin klatrátů metanu z jakéhokoli důvodu uvolní do ovzduší hodně metanu a způsobí rychlé oteplování.

Jako spotřebitel je nejúčinnějším způsobem snížení emisí metanu snížení našich energetických potřeb fosilních paliv. Další úsilí zahrnuje výběr stravy s nízkým obsahem červeného masa, aby se snížila poptávka po produkci metanu skotu a kompostování, aby se snížilo množství organického odpadu odesílaného na skládky, kde by se produkoval metan.