Co je to metan?

Metan (CH4) je bezbarvý plyn bez zápachu, který se běžně používá jako palivo – hlavní složka zemního plynu. Je to uhlovodík, a proto má organickou povahu. Je také jedním z plynů, které mají původ v uhlíku a hrají významnou roli ve skleníkovém efektu. Jak tvrdí americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA), 10 % emisí skleníkových plynů pochází z používání metanu. Tento plyn je lehčí než vzduch a může být pouze v plynné formě.

Jedná se o formu fosilního paliva, které se přirozeně vyskytuje pod zemským povrchem jako konečný produkt anaerobního rozkladu metanogeny, kde se nachází spolu s dalšími fosilními palivy, jako je uhlí a ropa. Metan lze také vyrobit v laboratoři zahřátím směsi etanoátu sodného a vápna sodného.

Vzhledem k jeho uhlovodíkové kvalitě a množství se jedná o velmi hořlavý plyn. Na vzduchu snadno hoří bledým nesvítícím plamenem tím, že reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu uhličitého, vodní páry a velkého množství tepla. Tento článek se snaží upozornit na zdroje, využití a účinky metanu.

Zdroje metanu

Fosilní paliva

Fosilní paliva jsou zdaleka největším zdrojem energie na světě – používají se k pohonu motorů v automobilech, turbín a dalších strojů. Fosilní paliva se získávají z rozkládající se organické hmoty, která se po miliony let rozkládala za intenzivního tepla vedoucího k rozpadu hmoty na palivo.

V důsledku toho je tvořena především uhlíkem, který je hlavním zdrojem metanu. Metan se přirozeně vyskytuje pod zemským povrchem, a protože je v plynné formě, není snadné ho zachytit nebo extrahovat. Vzniká z ostatních uhlovodíků v kapalném, respektive pevném skupenství, jako je ropa a uhlí.

Mokřady

Přítomnost metanu mohou ovlivnit umělé mokřady, jako jsou přehrady a rybníky. Přibližně 30 % emisí metanu produkují mokřady, včetně rybníků, jezer a řek. Běžně se setkáváme s tím, že tyto plochy byly vyčištěny od vegetace za účelem jejich rekultivace pro výstavbu. Poté odumřelá organická hmota pokračuje v rozkladu na dně těchto staveb, což vede k produkci metanu ve vodě.

Přítomnost vody a nedostatek čerstvého otevřeného vzduchu urychluje proces rozkladu odumřelé organické hmoty. Právě tento proces rozkladu vede ke vzniku metanu na dně mokřadu. Stejný efekt mají i přirozeně se vyskytující mokřady.

Termiti

Termiti jsou významným přírodním zdrojem metanu. Každý termit produkuje denně malé množství metanu. Když se však vynásobí celosvětovou populací termitů, jejich emise se sečtou a vytvoří celkem 23 milionů tun metanu ročně.

Při běžném procesu trávení termitů vzniká metan. Termiti se živí celulózou, ale při jejím trávení spoléhají na mikroorganismy ve svých střevech. Tyto mikroorganismy během tohoto procesu produkují metan, který představuje 12 % přírodních emisí metanu.

Oceány

Dalším významným přírodním zdrojem metanu jsou oceány. Tyto emise vytvářejí mikrobi produkující metan žijící v oceánech. Vzniká tak 10 % přírodních emisí metanu. Celosvětově oceány vytvoří 19 milionů tun metanu ročně.

Oceánské emise metanu často vznikají v hlubších vrstvách sedimentů produktivních pobřežních oblastí. To představuje 75 % emisí metanu v oceánech. Metan vytvořený těmito mikroby se mísí s okolní vodou. Po určité době se z povrchu oceánu uvolňuje do atmosféry.

Kompostování

Jedním z nejdoporučovanějších způsobů likvidace odpadu je kompostování, zejména v případě organického odpadu. Kompostování spočívá ve vrstvení různých druhů organické hmoty, aby se odpad bezpečným a šetrným způsobem vrátil zpět do země.

Směs odumřelé organické hmoty následně vede k produkci metanu do atmosféry. Při kompostování se však uvolňuje malé množství tohoto plynu v porovnání s jinými zdroji plynu, a proto nepředstavuje nebezpečí.

Chov hospodářských zvířat

Při chovu hospodářských zvířat vzniká ročně 90 milionů tun metanu.

Jelikož lidé chovají přežvýkavce, jako jsou krávy, ovce a kozy, pro výživu, vzniká při střevní fermentaci těchto hospodářských zvířat 27 % lidských emisí metanu.

Při jejich běžném trávicím procesu vzniká velké množství metanu. K enterické fermentaci dochází díky mikroorganismům v žaludku těchto zvířat. Vzniká tak metan jako vedlejší produkt, který zvíře buď vydechuje, nebo uvolňuje prostřednictvím flatusu. Proto má maso, které denně jíme, obrovský vliv na celkové emise metanu.

Živočišný odpad

Ve snaze ušetřit neobnovitelné zdroje energie podporuje svět systémy živočišné výroby, aby se ujaly výroby bioplynu a zajistily tak levnou a dostupnou energii. Živočišná výroba vedla k rozvoji tohoto obnovitelného zdroje energie, protože poskytuje veškeré materiály potřebné pro zřízení zařízení. Do atmosféry se tak uvolňuje více metanu díky fermentaci živočišných odpadů.

Anaerobní rozklad

Plyn metan vzniká při anaerobním bakteriálním rozkladu. To znamená, že proces rozkladu organických látek nevyžaduje kyslík; vyžaduje spíše vhodné prostředí pro rozvoj bakterií. Často k němu dochází při rozkladu organického odpadu na skládkách, při rozkladu organického materiálu v odpadních vodách z domácností, komunálních a průmyslových zdrojů a při nakládání s velkým množstvím hnoje pomocí velkých systémů zpracování odpadu a zadržovacích nádrží v chovech hospodářských zvířat.

Odpadové hospodářství

Surová odpadní voda se upravuje, aby mohla být považována za bezpečnou pro vypouštění zpět do vodních toků. Při čištění zůstává kal jako zbytek, a protože kal je často směsí sloučenin, zejména organických látek, vhodné bakterie se v něm zabydlují a pomáhají při rozkladu, který vede k produkci metanu.

Těžba uhlí

Uhlí je nejhustší formou fosilního paliva získávaného ze zemského povrchu, a proto je v pevném stavu a zabírá mnoho místa, čímž pod sebou zadržuje metan. Těžba uhlí vede k uvolňování metanu do atmosféry, protože se nedá snadno zachytit.

Rýžová pole

Pro pěstování rýže se používá polštářová pole, která se zaplavují vodou. Příliš mnoho vody vyčerpává kyslík přítomný v půdě a také vede k rozkladu přítomných organických materiálů, což poskytuje vhodné prostředí pro produkci metanu. Plyn se uvolňuje difuzí do atmosféry. Rýžová pole patří k největším zdrojům metanu uvolňovaného do životního prostředí.

Pálení dřevěného paliva

Používání palivového dřeva a dřevěného uhlí je běžné, protože je to levný způsob získávání energie na vaření a vytápění. Přesto se při každém použití dřevěného paliva uvolňuje do atmosféry metan. Při lesních požárech se tento plyn rovněž uvolňuje do atmosféry.

Spalování biomasy

Biomasa je materiál z živé nebo mrtvé organické hmoty. Spalování biomasy způsobuje velké množství emisí metanu. Rozsáhlé otevřené požáry, které lidé provádějí za účelem likvidace rostlinného odpadu a vyčištění půdy pro zemědělské nebo jiné využití, vytvářejí 11 % lidských emisí metanu. K tomu mohou přispívat i přirozené požáry v přírodě. Velkou většinu spalování biomasy však způsobuje člověk. Spalováním biomasy vzniká ročně 38 milionů tun metanu.

Biopaliva

Biopaliva produkují ročně 12 milionů tun metanu. Jakákoli biomasa používaná k výrobě energie pro domácnost nebo účely se počítá jako biopalivo. Odhaduje se, že 80 % biopaliv se používá pro vaření, vytápění a svícení v domácnostech spalováním dřeva, zemědělského odpadu nebo zvířecího trusu. To je největší podíl na celosvětových emisích biopaliv.

Přibližně 2,7 miliardy lidí, tedy téměř polovina světové populace, denně používá k vaření a vytápění svých domovů tuhá biopaliva. Většina z nich je chudá a žije v rozvojových zemích. Dalšími zdroji biopaliv jsou podniky s nízkou technologií, jako jsou pece na výrobu cihel nebo dlaždic, restaurace, dopravní prostředky atd.

Skládky a odpady

Skládky a odpady produkují 55 milionů tun metanu ročně. Skládky a otevřené skládky odpadu jsou plné organických látek, jako jsou zbytky potravin, noviny, posekaná tráva a listí. Protože stále ukládáme nové odpadky na ty staré, organické látky v odpadcích se zachycují v podmínkách, kde chybí kyslík. To poskytuje výborné podmínky pro mikroby produkující metan, které odpad rozkládají a produkují velké množství emisí metanu. Dokonce i poté, co se skládka uzavře, budou bakterie pokračovat v rozkladu pohřbeného odpadu a po celá léta vypouštět metan.

Využití metanu

Používá se při vaření

Metan je uhlovodík a je lehčí než vzduch. Proto produkuje více energie na jednotku hmotnosti ve srovnání s ropou a uhlím. Je také výhodný pro vaření, protože nemá žádný zápach a nezanechává saze na kuchyňském nádobí.

Použití v domácnostech

Dalším využitím metanu je vytápění a chlazení jejich obydlí. Některé domácnosti používají zemní plyn metan k ohřevu vody. Dalším běžným použitím v domácnosti je krb na zemní plyn. Existují také sušičky prádla na zemní plyn, které však nejsou příliš rozšířené.

Používá se k osvětlení

Metan lze využít k výrobě elektřiny pro domácnosti i kanceláře a průmysl. Prostřednictvím procesu zvaného distribuovaná výroba může metan obsažený v zemním plynu vytvářet elektřinu. Mikroturbíny (tepelné motory) a palivové články na zemní plyn mohou vyrábět dostatečné množství elektrické energie.

Používá se při výrobě dalších sloučenin

Plynný metan je nezbytný pro tvorbu metanolu (metylalkoholu), který je klíčovou složkou alkoholu. Je také důležitý při umělé výrobě vodíku, který se používá v různých průmyslových odvětvích.

Kyselina chlorovodíková, jedna z nejběžnějších kyselin používaných v laboratořích, se vyrábí za použití metanu jako složky. Trichlormethan je další sloučenina, která vyžaduje plynný methan. Známý také jako chloroform, je hojně používán jako rozpouštědlo i anestetikum.

Používá se k pohonu průmyslových strojů

Metan, jako forma zemního plynu, je důležitý pro řadu průmyslových odvětví. Je běžnou součástí látek, plastů, nemrznoucích směsí a hnojiv. Metan se používá k pohonu nebo napájení motorů a turbín v továrnách. Průmyslová odvětví, jako je výroba celulózy a papíru, zpracovatelé potravin, ropné rafinerie a společnosti, které pracují s kamenem, hlínou a sklem, využívají energii, kterou uvolňuje. Spalování metanu pomáhá podnikům sušit, odvlhčovat, tavit a dezinfikovat jejich výrobky. Používá se také k zajištění energie pro účely osvětlení.

Používá se k výrobě sazí

Plynný metan může být spalován neúplně, což vede ke vzniku neobvyklých uhlíkových usazenin. Tyto usazeniny se nazývají saze a používají se ke zpevnění pryže, která se používá k výrobě pneumatik pro automobily. Stejné saze se používají k výrobě barev a tiskařských inkoustů.

Je složkou hnojiv

Po přidání vodíku se metan používá k výrobě čpavku, který je klíčovou sloučeninou při výrobě hnojiv.

Používá se jako raketové palivo

Jeho plynné skupenství se projevuje menším množstvím uhlíkových usazenin při spalování, což je ideální pro raketové palivo. Nezanechává také žádné zbytky. Jiné druhy paliva, například petrolej, uvolňují velké množství uhlíku, což činí spalovací komoru rakety závadnou.

Vliv metanu na naše životní prostředí

Výbuchy

Směs metanu a vzduchu je ve své podstatě velmi výbušná. Asi 20 % vzduchu tvoří kyslík, který se při styku s metanem stává velmi reaktivním. Byly zaznamenány případy výbuchů, zejména v uhelných dolech, kdy se doly zhroutily jen v důsledku reakce mezi metanem v dole a kyslíkem ve vzduchu.

Exploze byly zaznamenány také na skládkách, kde byl zhutněn organický odpad a metan se uvolňuje ve velkém množství. Byla zaznamenána spontánní reakce se vzduchem v okolí skládky, která může vést k vypuknutí požáru.

Skleníkový efekt

Sám o sobě metan neškodí životnímu prostředí ani životu. Nicméně při zvýšené koncentraci tohoto plynu ve spojení s přítomností oxidu uhličitého a vodní páry dochází k masivní absorpci a zadržování tepla v atmosféře, což je škodlivé pro životní prostředí. Výsledek se označuje jako skleníkový efekt spojený se změnou klimatu a globálním oteplováním.

Popáleniny

V extrémně chladné formě může metan způsobit popáleniny, kdykoli se dostane do kontaktu s kůží a očima.

Zadušení

Ve vysokých koncentracích a v uzavřeném prostoru může plyn reagovat s veškerým přítomným kyslíkem a zbavit prostor veškerého kyslíku, což vede k udušení.

Onemocnění

Z motorů se v důsledku spalování metanu uvolňují uhlovodíky a výpary, které mohou být po vdechnutí do těla nebezpečné. Na druhou stranu vystavení vysokému množství metanu může vést k bolestem hlavy, zvracení, nevolnosti a ztrátě vědomí.

Změna klimatu

Podle NASA je metan po oxidu uhličitém zodpovědný za přibližně 23 % klimatických změn ve dvacátém století. Metan, který se uvolňuje do atmosféry před spálením, je škodlivý pro životní prostředí. Ve srovnání s jinými skleníkovými plyny je životnost metanu v atmosféře relativně krátká, ale je účinnější při zadržování tepla než tyto jiné plyny. Protože je schopen zachycovat teplo v atmosféře, přispívá metan ke změně klimatu.

• Autor
• Nejnovější příspěvky

Pravý ekolog srdcem ❤️. Založil Conserve Energy Future s jediným mottem – poskytovat užitečné informace týkající se našeho rychle se vyčerpávajícího životního prostředí. Pokud pevně nevěříte v nápad Elona Muska vytvořit z Marsu další obyvatelnou planetu, nezapomeňte, že v celém vesmíru opravdu neexistuje žádná „planeta B“.

Nejnovější příspěvky od Rinkesh (zobrazit všechny)

• Dají se golfové míčky recyklovat? (A jsou biologicky rozložitelné?) – 2. března 2021
• Jsou hůlky recyklovatelné? (A jsou kompostovatelné nebo biologicky rozložitelné) – 2. března 2021
• Lze recyklovat prodejní pásku? (A jsou kompostovatelné nebo biologicky rozložitelné?) – 2. března 2021