Metanas kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos

Metanas yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis, tačiau dėl jo cheminių ir fizinių savybių jis taip pat gali tapti stipriomis šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis ir kelti nerimą pasaulio klimato kaita.

Metano molekulė, CH₄, yra pagamintas iš centrinio anglies atomo, apsupto keturiais vandeniliais. Metanas yra bespalvės dujos, paprastai susidarančios vienu iš dviejų būdų:

• Biogeninį metaną gamina mikroorganizmai, skaidydami tam tikros rūšies cukrų, kai nėra deguonies. Šis biologiškai pagamintas metanas gali būti išleistas į atmosferą iškart jį pagaminus, arba jis gali būti kaupiamas šlapiose nuosėdose, kad tik vėliau išsiskirtų.
• Termogeninis metanas susidarė, kai organinės medžiagos per milijonus metų buvo giliai užkastos po geologiniais sluoksniais, o po to suskaidytos dėl slėgio ir aukštos temperatūros. Šio tipo metanas yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis, sudaranti 70–90% jo. Propanas yra įprastas šalutinis produktas, randamas gamtinėse dujose.

Biogeninis ir termogeninis metanas gali būti skirtingos kilmės, tačiau jie turi tas pačias savybes, todėl jie abu yra veiksmingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos.

Metanas kartu su anglies dvideginis ir kitos molekulės, labai prisideda prie šiltnamio efektas. Saulės atspindima energija ilgesnio bangos ilgio infraraudonosios spinduliuotės pavidalu sužadina metano molekules, užuot išėjusi į kosmosą. Tai sušildo atmosferą tiek, kad metanas sukelia maždaug 20% ​​šilimo dėl šiltnamio efektą sukeliančių dujų, antra pagal svarbą už anglies dioksido.

Dėl cheminiai ryšiai savo molekulėje metanas daug efektyviau sugeria šilumą nei anglies dioksidas (net 86 kartus daugiau), todėl tai yra labai stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Laimei, metanas atmosferoje gali trukti tik apie 10–12 metų, kol jis oksiduojasi ir virsta vandeniu ir anglies dioksidu. Anglies dioksidas trunka šimtmečius.

Pagal Aplinkos apsaugos agentūra (EPA), metano kiekis atmosferoje padaugėjo nuo pramonės revoliucijos, išaugusi nuo maždaug 722 milijardo dalių (ppb) 1750 m. iki 1834 ppb 2015 m. Tačiau dabar atrodo, kad išmetamų teršalų iš daugelio išsivysčiusių pasaulio šalių lygis sumažėjo.

Jungtinėse Valstijose metano išmetama daugiausia iškastinio kuro pramonėje. Metanas neišsiskiria deginant iškastinį kurą, kaip tai daro anglies dioksidas, o greičiau išgaunant, perdirbant ir paskirstant iškastinį kurą. Metanas nutekėja iš gamtinių dujų šulinių, perdirbimo įmonėse, iš sugedusių vamzdynų vožtuvų ir net iš paskirstymo tinklo, tiekiant gamtines dujas namams ir verslui. Patekęs į ten, metanas toliau išmeta iš dujų skaitiklių ir dujomis varomų prietaisų, tokių kaip šildytuvai ir viryklės.

Kai kurios avarijos įvyksta tvarkant gamtines dujas, dėl kurių gali išsiskirti didelis dujų kiekis. 2015 m. Iš saugyklos Kalifornijoje buvo išleistas labai didelis metano kiekis. „Porter Ranch“ nuotėkis truko mėnesius, ir į atmosferą buvo išmesta beveik 100 000 tonų metano.

Antras pagal dydį metano išmetimo šaltinis JAV yra žemės ūkis. Vertinant globaliai, žemės ūkio veikla iš tikrųjų užima pirmą vietą. Prisimeni tuos mikroorganizmus, kurie gamina biogeninį metaną tokiomis sąlygomis, kai trūksta deguonies? Žolėdžių gyvulių žarnos jų pilna. Karvių, avių, ožkų ir net kupranugarių skrandyje yra metanogeninių bakterijų, kurios padeda virškinti augalinę medžiagą, vadinasi, jos kartu praleidžia labai didelius metano dujų kiekius. Tai nėra maža problema, nes manoma, kad JAV išmetami 22% metano iš gyvulių.

Kitas žemės ūkio metano šaltinis yra ryžių gamyba. Ryžių padažuose taip pat yra metaną gaminančių mikroorganizmų, o drėgni laukai išskiria apie 1,5% viso metano išmetamo kiekio. Žmonėms augant ir augant maistui, augant temperatūrai, kylant klimato pokyčiams, tikimasi, kad metano išmetimas iš ryžių laukų ir toliau didės. Ryžių auginimo praktikos pritaikymas gali padėti išspręsti problemą: laikinai atsisakyti vandens sezono metu pavyzdys daro didelį skirtumą, tačiau daugeliui ūkininkų vietinis laistymo tinklas negali jo pritaikyti pasikeisti.

Organinės medžiagos, suyrančios giliai sąvartyno viduje, sukuria metaną, kuris paprastai išleidžiamas į atmosferą. Tai pakankamai svarbi problema, kad sąvartynai yra trečias pagal dydį metano išmetimo šaltinis Jungtinėse Valstijose, teigia AAA. Laimei, vis daugiau įrenginių surenka dujas ir nukreipia jas į gamyklą, kuri naudoja katilą elektros energijai gaminti iš tų išmetamųjų dujų.

Arkties regionams įšilus, metanas išsiskiria net ir neturėdamas tiesioginės žmogaus veiklos. Arkties tundroje, kartu su daugybe pelkių ir ežerų, yra didelis kiekis durpėms būdingos negyvos augalijos, užrakinamos ledu ir amžino įšalo. Atšilus durpių sluoksniams, mikroorganizmai aktyvėja ir išsiskiria metanas. Kuo sudėtingesnis grįžtamasis ryšys, tuo daugiau atmosferoje yra metano, tuo šilčiau jis gaunama ir daugiau metano išsiskiria iš atitirpusio amžinojo įšalo.

Norėdami padidinti netikrumą, dar vienas nerimą keliantis reiškinys gali dar labiau greitai sutrikdyti mūsų klimatą. Arkties dirvožemiuose ir giliai vandenynuose didelė metano koncentracija yra įstrigusi į ledinį tinklelį, pagamintą iš vandens. Gauta struktūra vadinama klatratu arba metano hidratu. Didelius klatrato nuosėdas galima destabilizuoti keičiantis srovėms, povandeninėms nuošliaužoms, žemės drebėjimams ir šiltėjant temperatūrai. Staigus didelių metano klatrato nuosėdų žlugimas dėl bet kokios priežasties į atmosferą išleis daug metano ir sukels greitą atšilimą.

Kaip vartotojas, efektyviausias būdas sumažinti metano išmetimą yra sumažinti iškastinio kuro energijos poreikį. Papildomos pastangos yra dietos, kurioje mažai raudonos mėsos, pasirinkimas, siekiant sumažinti metano gaminimo poreikį galvijai ir kompostavimas, siekiant sumažinti organinių atliekų, išsiųstų į sąvartynus, kur jos susidarys, kiekį metanas.