Метанът като парников газ

Метанът е основна съставка на природния газ, но неговите химични и физични характеристики също го правят мощен парников газ и притесняващ принос в световен мащаб изменението на климата.

Метанова молекула, СН₄, е изграден от централен въглероден атом, заобиколен от четири водорода. Метанът е безцветен газ, обикновено образуван по един от двата начина:

• Биогенен метан се произвежда от микроорганизми, разграждащи определени видове захари в условия, при които липсва кислород. Този биологично произведен метан може да се отдели в атмосферата веднага след получаването му или може да се натрупа във влажна утайка, за да бъде отделен по-късно.
• Термогенен метан се е образувал, когато органичната материя е била заровена дълбоко под геоложки слоеве и в продължение на милиони години, след което е разградена от налягане и високи температури. Този вид метан е основната съставка на природния газ, съставляващ 70 до 90% от него. Пропан е често срещан страничен продукт, намиращ се в природния газ.

Биогенният и термогенен метан може да има различен произход, но те имат едни и същи свойства, което ги прави и двете ефективни парникови газове.

Метан, заедно с въглероден двуокис и други молекули, допринася значително за парников ефект. Отразената енергия от слънцето под формата на инфрачервено лъчение с по-голяма дължина на вълната възбужда метанови молекули, вместо да пътува в космоса. Това загрява атмосферата, достатъчно, че метанът допринася за около 20% от затоплянето поради парниковите газове, второ по значение зад въглеродния двуокис.

Поради химически връзки вътре в молекулата си метанът е много по-ефективен при абсорбиране на топлина от въглеродния диоксид (колкото 86 пъти повече), което го прави много мощен парников газ. За щастие метанът може да издържи само около 10 до 12 години в атмосферата, преди да се окисли и да се превърне във вода и въглероден диоксид. Въглеродният диоксид издържа векове.

Според Агенция за опазване на околната среда (EPA), количеството метан в атмосферата се е умножил след индустриалната революция, нараствайки от приблизително 722 части на милиард (ppb) през 1750 до 1834 ppb през 2015 г. Обаче изглежда, че емисиите от много развити части на света се изравниха.

В Съединените щати емисиите на метан идват предимно от производството на изкопаеми горива. Метанът не се отделя, когато изгаряме изкопаеми горива, както прави въглеродният диоксид, а по-скоро по време на извличането, преработката и разпределението на изкопаеми горива. Метанът изтича от кладенци за природен газ, в преработвателни предприятия, от повредени тръбопроводи и дори в разпределителната мрежа, доставяйки природен газ до домовете и предприятията. Веднъж там метанът продължава да изтича от газомери и газови уреди като нагреватели и печки.

Някои аварии се случват по време на боравенето с природен газ, което води до отделяне на големи количества газ. През 2015 г. много големи количества метан бяха освободени от склад в Калифорния. Изтичането на Porter Ranch продължи месеци наред, отделяйки почти 100 000 тона метан в атмосферата.

Вторият най-голям източник на емисии на метан в САЩ е селското стопанство. Когато се оценява в световен мащаб, селскостопанските дейности всъщност заемат първо място. Помните онези микроорганизми, които произвеждат биогенен метан в условия, при които липсва кислород? Растителноядните черва на добитък са пълни с тях. Кравите, овцете, козите, дори камилите имат метаногенни бактерии в стомаха си, за да подпомогнат храносмилането на растителен материал, което означава, че те колективно преминават много големи количества метан. И това не е маловажен проблем, тъй като се оценяват, че цели 22% от метановите емисии в Съединените щати идват от добитък.

Друг земеделски източник на метан е производството на ориз. Оризовите риби съдържат и микроорганизми, произвеждащи метан, и влажните полета освобождават около 1,5% от глобалните емисии на метан. С нарастването на човешкото население и с него необходимостта да се отглежда храна и с нарастването на температурите с изменението на климата се очаква емисиите на метан от оризовите полета да продължат да се увеличават. Коригирането на практики за отглеждане на ориз може да помогне за облекчаване на проблема: временно изтегляне на вода в средата на сезона, за Например, има голяма разлика, но за много земеделски производители местната напоителна мрежа не може да побере да се промени.

Разлагането на органични вещества дълбоко в депото произвежда метан, който обикновено се обезвъздушава и изпуска в атмосферата. Достатъчно важен проблем е, че депата са третият по големина източник на емисии на метан в САЩ, според EPA. За щастие, все по-голям брой съоръжения улавят газа и го насочват към централа, която използва котел за производство на електричество с този отпадъчен газ.

Тъй като арктическите региони се загряват бързо, метанът се отделя дори при липса на пряка човешка дейност. Арктическата тундра, заедно с многобройните влажни зони и езера, съдържа големи количества торфена мъртва растителност, затворена в лед и вечна замръзване. Тъй като тези слоеве торф се размразяват, активността на микроорганизмите се набира и метанът се освобождава. В обезпокоителен контур за обратна връзка колкото повече метан има в атмосферата, толкова по-топъл е и повече метан се отделя от размразяващата се вечна замръзване.

Като допълнение към несигурността, друго тревожно явление има потенциал да разруши климата много бързо. Под арктически почви и дълбоко в океаните съществуват големи концентрации на метан, затворен в ледообразна мрежа, направена от вода. Получената структура се нарича клатрат, или метан хидрат. Големите отлагания на клатрат могат да се дестабилизират чрез промяна на течения, подводни свлачища, земетресения и температури на затопляне. Внезапният срив на големи метанови клатратни отлагания по някаква причина би изпуснал много метан в атмосферата и предизвика бързо затопляне.

Като потребител, най-ефективният начин за намаляване на емисиите на метан е чрез намаляване на нуждите ни от енергия от изкопаеми горива. Допълнителните усилия включват избор на диета с ниско съдържание на червено месо, за да се намали търсенето на метан добитък и компостиране, за да се намали количеството органични отпадъци, изпратени на депата, където ще се произвеждат метан.