Metanul este un component major al gazului natural, dar caracteristicile sale chimice și fizice îl fac și un gaz cu efect de seră puternic și un contributor îngrijorător la schimbările climatice globale.
Metanul
O moleculă de metan, CH4, este formată dintr-un atom central de carbon înconjurat de patru atomi de hidrogen. Metanul este un gaz incolor, de obicei format în unul din două moduri:
- Metanul biogenic este produs de microorganisme care descompun anumite tipuri de zaharuri în condiții în care oxigenul este absent. Acest metan produs biologic poate fi eliberat în atmosferă imediat după ce este produs, sau poate fi acumulat în sedimente umede pentru a fi eliberat mai târziu.
- Metanul termogenic s-a format atunci când materia organică a fost îngropată adânc sub straturi geologice și, de-a lungul a milioane de ani, a fost descompusă de presiune și temperaturi ridicate. Acest tip de metan este componenta principală a gazului natural, reprezentând 70-90% din acesta. Propanul este un produs secundar comun găsit în gazul natural.
Metanul biogenic și cel termogenic pot avea origini diferite, dar au aceleași proprietăți, făcându-le pe amândouă gaze cu efect de seră eficiente.
Metanul ca gaz cu efect de seră
Metanul, împreună cu dioxidul de carbon și alte molecule, contribuie semnificativ la efectul de seră. Energia reflectată de soare sub formă de radiații infraroșii cu lungime de undă mai mare excită moleculele de metan în loc să se deplaseze în spațiu. Acest lucru încălzește atmosfera, suficient încât metanul contribuie cu aproximativ 20% la încălzirea datorată gazelor cu efect de seră, al doilea ca importanță după dioxidul de carbon.
Datorită legăturilor chimice din molecula sa, metanul este mult mai eficient în absorbția căldurii decât dioxidul de carbon (de până la 86 de ori mai mult), făcându-l un gaz cu efect de seră foarte puternic. Din fericire, metanul poate dura doar aproximativ 10-12 ani în atmosferă înainte de a fi oxidat și transformat în apă și dioxid de carbon. Dioxidul de carbon durează secole.
O tendință ascendentă
Potrivit Agenției pentru Protecția Mediului (EPA), cantitatea de metan din atmosferă s-a multiplicat de la revoluția industrială, crescând de la o estimare de 722 de părți per miliard (ppb) în 1750 la 1834 ppb în 2015. Cu toate acestea, emisiile din multe părți dezvoltate ale lumii par să se fi stabilizat.
Combustibilii fosili din nou de vină
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 extracției, prelucrării și distribuției combustibililor fosili. Metanul se scurge din capetele sondelor de gaz natural, din uzinele de prelucrare, din supapele defectuoase ale conductelor și chiar în rețeaua de distribuție care aduce gazul natural în case și afaceri. Odată ajuns acolo, metanul continuă să se scurgă din contoarele de gaz și din aparatele alimentate cu gaz, cum ar fi încălzitoarele și aragazurile.
Unele accidente apar în timpul manipulării gazului natural, ducând la eliberarea unor cantități mari de gaz. În 2015, volume foarte mari de metan au fost eliberate dintr-o unitate de depozitare din California. Scurgerea de la Porter Ranch a durat luni de zile, emițând aproape 100.000 de tone de metan în atmosferă.
Agricultura: Mai rău decât combustibilii fosili?
A doua sursă ca mărime a emisiilor de metan din Statele Unite este agricultura. La nivel mondial, activitățile agricole ocupă de fapt primul loc. Vă amintiți acele microorganisme care produc metan biogenic în condiții în care oxigenul lipsește? Intestinele animalelor erbivore sunt pline de ele. Vacile, oile, caprele, chiar și cămilele au bacterii metanogene în stomac pentru a ajuta la digestia materialului vegetal, ceea ce înseamnă că ele elimină 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 de la animale.
O altă sursă agricolă de metan este producția de orez. Orezăriile conțin și microorganisme producătoare de metan, iar câmpurile îmbibate eliberează aproximativ 1,5% din emisiile globale de metan. Pe măsură ce populația umană crește și odată cu ea nevoia de a cultiva alimente și pe măsură ce temperaturile cresc odată cu schimbările climatice, se așteaptă ca emisiile de metan din orezării să continue să crească. Ajustarea practicilor de cultivare a orezului poate ajuta la atenuarea problemei: reducerea temporară a apei la mijlocul sezonului, de exemplu, face o mare diferență, dar pentru mulți fermieri, rețeaua locală de irigații nu poate acomoda schimbarea.
De la deșeuri la gaz cu efect de seră
Materia organică care se descompune adânc în interiorul unei gropi de gunoi produce metan, care este de obicei evacuat și eliberat în atmosferă. Este o problemă suficient de importantă încât gropile de gunoi sunt a treia sursă ca mărime a emisiilor de metan din Statele Unite, potrivit EPA. Din fericire, un număr tot mai mare de instalații captează gazul și îl direcționează către o uzină care folosește o cazangerie pentru a produce energie electrică cu acel gaz rezidual.
Metanul provenit din frig
Pe măsură ce regiunile arctice se încălzesc rapid, metanul este eliberat chiar și în absența activității umane directe. Tundra arctică, împreună cu numeroasele sale zone umede și lacuri, conține cantități mari de vegetație moartă asemănătoare turbării, blocate în gheață și permafrost. Pe măsură ce aceste straturi de turbă se dezgheață, activitatea microorganismelor crește și se eliberează metan. Într-un ciclu de feedback problematic, cu cât există mai mult metan în atmosferă, cu atât devine mai cald și se eliberează mai mult metan din permafrostul care se dezgheață.
Pentru a adăuga incertitudinea, un alt fenomen îngrijorător are potențialul de a perturba foarte rapid clima noastră. Sub solurile arctice și adânc în oceane există concentrații mari de metan prinse într-o rețea asemănătoare gheții făcută din apă. Structura rezultată se numește clatrat sau hidrat de metan. Depunerile mari de clatrați pot fi destabilizați de curenții schimbători, alunecările de teren subacvatice, cutremure și temperaturile în creștere. Prăbușirea bruscă a unor depozite mari de clatrați de metan, indiferent de motiv, ar elibera o cantitate mare de metan în atmosferă și ar provoca o încălzire rapidă.
Reducerea emisiilor noastre de metan
Ca consumator, cel mai eficient mod de a reduce emisiile de metan este prin reducerea nevoilor noastre de energie din combustibili fosili. Eforturile suplimentare includ alegerea unei diete sărace în carne roșie pentru a reduce cererea de bovine producătoare de metan și compostarea pentru a reduce cantitatea de deșeuri organice trimise la gropile de gunoi unde ar produce metan.
