Was ist Methangas?

Methan (CH4) ist ein farbloses, geruchloses Gas, das häufig als Brennstoff verwendet wird und den Hauptbestandteil von Erdgas darstellt. Es ist ein Kohlenwasserstoff und daher organischer Natur. Es ist auch eines der kohlenstoffhaltigen Gase, die eine wichtige Rolle beim Treibhauseffekt spielen. Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde (EPA) sind 10 Prozent der Treibhausgasemissionen auf die Verwendung von Methangas zurückzuführen. Methangas ist leichter als Luft und kommt nur in gasförmiger Form vor.

Es ist eine Form von fossilem Brennstoff, der unter der Erdoberfläche als Endprodukt der anaeroben Zersetzung durch Methanogene natürlich vorkommt, wo er zusammen mit anderen fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl gefunden wird. Methangas kann auch im Labor durch Erhitzen einer Mischung aus Natriumethanoat und Natronkalk hergestellt werden.

Aufgrund seiner Kohlenwasserstoffqualität und -menge ist es ein sehr brennbares Gas. Es verbrennt leicht an der Luft mit einer blassen, nicht leuchtenden Flamme, indem es mit Sauerstoff reagiert und dabei Kohlendioxid, Wasserdampf und viel Wärme freisetzt. Dieser Artikel beleuchtet die Quellen, die Verwendung und die Auswirkungen von Methangas.

Quellen von Methangas

Fossile Brennstoffe

Fossile Brennstoffe sind die bei weitem größte Energiequelle der Welt – sie werden zum Antrieb von Automotoren, Turbinen und anderen Maschinen verwendet. Fossile Brennstoffe werden aus verrottetem organischem Material gewonnen, das sich über Millionen von Jahren unter großer Hitze zersetzt hat, wodurch die Materie in Brennstoff zerfallen ist.

Daher besteht er hauptsächlich aus Kohlenstoff, einer Hauptquelle von Methangas. Methangas kommt in der Natur unter der Erdoberfläche vor, und da es gasförmig ist, lässt es sich nicht leicht auffangen oder extrahieren. Es entsteht aus anderen Kohlenwasserstoffen in flüssigem und festem Zustand wie Öl und Kohle.

Feuchtgebiete

Künstliche Feuchtgebiete wie Dämme und Teiche können das Vorkommen von Methangas beeinflussen. Etwa 30 % der Methanemissionen werden von Feuchtgebieten, einschließlich Teichen, Seen und Flüssen, erzeugt. Häufig wurden solche Gebiete von der Vegetation befreit, um sie für Baumaßnahmen zu nutzen. Danach zersetzen sich die abgestorbenen organischen Stoffe am Boden dieser Strukturen weiter, was zur Produktion von Methangas im Wasser führt.

Das Vorhandensein von Wasser und der Mangel an frischer Luft beschleunigen den Prozess der Verrottung der abgestorbenen organischen Stoffe. Dieser Zersetzungsprozess führt zur Bildung von Methangas am Boden des Feuchtgebietes. Natürlich vorkommende Feuchtgebiete haben den gleichen Effekt.

Termiten

Termiten sind eine bedeutende natürliche Quelle von Methan. Jede Termite produziert täglich kleine Mengen an Methan. Multipliziert mit der Weltpopulation der Termiten summieren sich ihre Emissionen jedoch auf insgesamt 23 Millionen Tonnen Methan pro Jahr.

Beim normalen Verdauungsprozess einer Termite entsteht Methan. Termiten fressen Zellulose, sind aber auf Mikroorganismen in ihrem Darm angewiesen, um sie zu verdauen. Diese Mikroorganismen produzieren während dieses Prozesses Methan, das 12 % der natürlichen Methanemissionen ausmacht.

Ozeane

Eine weitere bedeutende natürliche Methanquelle sind die Ozeane. Methanproduzierende Mikroben, die im Meer leben, erzeugen diese Emissionen. Sie verursachen 10 % der natürlichen Methanemissionen. Weltweit erzeugen die Ozeane 19 Millionen Tonnen Methan pro Jahr.

Ozeanische Methanemissionen werden oft in tieferen Sedimentschichten produktiver Küstengebiete erzeugt. Dies macht 75 % der Methanemissionen des Ozeans aus. Das von diesen Mikroben erzeugte Methan vermischt sich mit dem umgebenden Wasser. Nach einiger Zeit wird es von der Meeresoberfläche in die Atmosphäre abgegeben.

Kompostierung

Eine der empfehlenswertesten Arten der Abfallentsorgung ist die Kompostierung, insbesondere für organische Abfälle. Bei der Kompostierung werden verschiedene Arten von organischen Stoffen übereinander geschichtet, um die Abfälle auf sichere und umweltfreundliche Weise in die Erde zurückzubringen.

Die Mischung von abgestorbenen organischen Stoffen führt dazu, dass Methangas in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Kompostierung setzt jedoch im Vergleich zu anderen Gasquellen nur geringe Mengen des Gases frei und stellt daher keine Gefahr dar.

Viehzucht

Die Viehzucht erzeugt jährlich 90 Millionen Tonnen Methan.

Da der Mensch Wiederkäuer wie Kühe, Schafe und Ziegen zur Ernährung hält, verursacht die Darmgärung in diesen Nutztieren 27 % der menschlichen Methanemissionen.

Bei ihrem normalen Verdauungsprozess erzeugen sie große Mengen Methan. Die enterische Gärung erfolgt durch Mikroorganismen im Magen dieser Tiere. Dabei entsteht Methan als Nebenprodukt, das entweder vom Tier ausgeatmet oder über den Flatus abgegeben wird. Aus diesem Grund hat das Fleisch, das wir täglich essen, einen großen Einfluss auf die gesamten Methanemissionen.

Tierische Abfälle

In dem Bestreben, nicht erneuerbare Energiequellen einzusparen, hat die Welt die Viehzucht dazu ermutigt, Biogas zu produzieren, um billige und erschwingliche Energie zu erzeugen. Die Viehzucht hat zum Wachstum dieser erneuerbaren Energiequelle geführt, da sie alle für die Errichtung der Anlage erforderlichen Materialien liefert. Dies hat dazu geführt, dass durch die Vergärung von tierischen Abfällen mehr Methan in die Atmosphäre gelangt.

Anaerobe Zersetzung

Methangas entsteht bei anaerober bakterieller Zersetzung. Das bedeutet, dass der Prozess der Zersetzung organischer Stoffe keinen Sauerstoff benötigt, sondern ein geeignetes Medium, in dem die Bakterien gedeihen können. Er tritt häufig bei der Zersetzung von organischen Abfällen auf Deponien, bei der Zersetzung von organischem Material in Abwässern aus häuslichen, kommunalen und industriellen Quellen und bei der Bewirtschaftung großer Dungmengen durch große Abfallbehandlungssysteme und Haltungsbecken in der Viehzucht auf.

Abfallwirtschaft

Abwasser wird behandelt, damit es als sicher für die Wiedereinleitung in die Wasserwege gilt. Bei der Behandlung bleibt Schlamm als Rückstand zurück, und da der Schlamm oft aus einer Mischung von Verbindungen, insbesondere organischen Stoffen, besteht, siedeln sich dort geeignete Bakterien an, die bei der Zersetzung helfen und so Methangas erzeugen.

Kohleabbau

Kohle ist die dichteste Form fossiler Brennstoffe, die aus der Erdoberfläche gewonnen wird, und deshalb ist sie fest und nimmt viel Platz ein, wodurch Methangas darunter eingeschlossen wird. Der Abbau von Kohle führt zur Freisetzung von Methangas in die Atmosphäre, da es nicht so leicht eingeschlossen werden kann.

Reisfelder

Damit Reis wachsen kann, wird er auf gepolsterten Feldern angebaut, die mit Wasser geflutet werden. Zu viel Wasser verbraucht den im Boden vorhandenen Sauerstoff und führt außerdem zur Zersetzung der vorhandenen organischen Stoffe, was ein geeignetes Medium für die Produktion von Methangas darstellt. Das Gas wird durch Diffusion in die Atmosphäre freigesetzt. Reisfelder gehören zu den größten Quellen von Methangas, das in die Umwelt freigesetzt wird.

Verbrennung von Holzbrennstoffen

Die Verwendung von Brennholz und Holzkohle ist weit verbreitet, da es sich um eine billige Methode zur Erzeugung von Koch- und Heizenergie handelt. Allerdings wird bei der Verwendung von Holzbrennstoffen Methangas in die Atmosphäre freigesetzt. Auch bei Waldbränden wird das Gas in die Atmosphäre freigesetzt.

Biomasseverbrennung

Biomasse ist Material aus lebenden oder toten organischen Stoffen. Die Verbrennung von Biomasse verursacht eine große Menge an Methanemissionen. Großflächige offene Brände, die von Menschen zur Vernichtung von Ernteabfällen und zur Rodung von Flächen für landwirtschaftliche oder andere Zwecke gelegt werden, verursachen 11 % der menschlichen Methanemissionen. Auch natürliche Waldbrände können dazu beitragen. Der größte Teil der Biomasseverbrennung wird jedoch durch den Menschen verursacht. Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen jährlich 38 Millionen Tonnen Methan.

Biokraftstoffe

Biokraftstoffe erzeugen jährlich 12 Millionen Tonnen Methan. Jede Biomasse, die zur Erzeugung von Energie für den Hausgebrauch oder für andere Zwecke verwendet wird, gilt als Biokraftstoff. Schätzungsweise 80 % der Biobrennstoffe werden zum Kochen, Heizen und Beleuchten im Haushalt verwendet, indem Holz, landwirtschaftliche Abfälle oder Tierdung verbrannt werden. Dies ist der größte Einzelbeitrag zu den weltweiten Biokraftstoffemissionen.

Ungefähr 2,7 Milliarden Menschen, fast die Hälfte der Weltbevölkerung, verwenden täglich feste Biokraftstoffe zum Kochen und Heizen ihrer Häuser. Die meisten sind arm und leben in Entwicklungsländern. Die anderen Quellen für Biobrennstoffe sind Unternehmen mit niedrigem Technologiestandard wie Ziegelbrennöfen, Restaurants, Transportfahrzeuge usw.

Mülldeponien und Abfälle

Mülldeponien und Abfälle erzeugen jährlich 55 Millionen Tonnen Methan. Deponien und offene Müllkippen sind voll von organischen Stoffen wie Essensresten, Zeitungen, Grasschnitt und Laub. Da wir immer wieder neuen Müll über den alten kippen, wird das organische Material in unserem Müll unter Bedingungen eingeschlossen, in denen es keinen Sauerstoff gibt. Dies bietet hervorragende Bedingungen für Methan produzierende Mikroben, die den Abfall zersetzen und große Mengen an Methanemissionen erzeugen. Selbst nach der Schließung einer Deponie zersetzen Bakterien den vergrabenen Abfall weiter und setzen über Jahre hinweg Methan frei.

Verwendung von Methangas

Verwendung beim Kochen

Methan ist ein Kohlenwasserstoff und leichter als Luft. Daher liefert es im Vergleich zu Öl und Kohle mehr Energie pro Gewichtseinheit. Es wird auch gerne zum Kochen verwendet, da es nicht riecht und keinen Ruß auf dem Kochgeschirr hinterlässt.

Verwendung in Wohngebäuden

Methan wird auch zum Heizen und Kühlen von Häusern verwendet. Einige Haushalte verwenden Methan-Erdgas zur Warmwasserbereitung. Ein weiterer gängiger Verwendungszweck im Haushalt ist ein Erdgas-Kamin. Es gibt auch Erdgastrockner für Wäsche, die aber nicht sehr verbreitet sind.

Beleuchtung

Methangas kann zur Stromerzeugung für Haushalte, Büros und Industrie genutzt werden. Durch einen Prozess, der als dezentrale Erzeugung bezeichnet wird, kann das im Erdgas enthaltene Methan Strom erzeugen. Mikroturbinen (Wärmekraftmaschinen) und Erdgas-Brennstoffzellen können genügend elektrische Energie erzeugen.

Verwendet bei der Herstellung anderer Verbindungen

Methangas ist wichtig für die Bildung von Methanol (Methylalkohol), das ein wichtiger Bestandteil von Alkohol ist. Es ist auch wichtig für die künstliche Herstellung von Wasserstoff, der in verschiedenen Industriezweigen verwendet wird.

Salzsäure, eine der am häufigsten in Labors verwendeten Säuren, wird mit Methangas als Bestandteil hergestellt. Trichlormethan ist eine weitere Verbindung, für die Methangas benötigt wird. Es ist auch unter dem Namen Chloroform bekannt und wird in großem Umfang als Lösungsmittel und Anästhetikum verwendet.

Es wird zum Betrieb von Industriemaschinen verwendet

Methan ist in Form von Erdgas für eine Vielzahl von Industrien wichtig. Es ist ein häufiger Bestandteil von Textilien, Kunststoffen, Frostschutzmitteln und Düngemitteln. Methangas wird zum Betrieb von Motoren und Turbinen in Fabriken verwendet. Branchen wie die Zellstoff- und Papierindustrie, die Lebensmittelindustrie, Erdölraffinerien und Unternehmen, die mit Stein, Ton und Glas arbeiten, nutzen die freigesetzte Energie. Die Verbrennung von Methan hilft den Unternehmen beim Trocknen, Entfeuchten, Schmelzen und Desinfizieren ihrer Produkte. Es wird auch zur Energiegewinnung für Beleuchtungszwecke verwendet.

Zur Herstellung von Ruß

Methangas kann unvollständig verbrannt werden, was zu ungewöhnlichen Kohlenstoffablagerungen führt. Diese Ablagerungen werden als Ruß bezeichnet und zur Verstärkung von Kautschuk verwendet, der zur Herstellung von Autoreifen eingesetzt wird. Derselbe Ruß wird zur Herstellung von Farben und Druckertinte verwendet.

Es ist ein Bestandteil von Düngemitteln

Mit dem Zusatz von Wasserstoff wird Methangas zur Herstellung von Ammoniak verwendet, das eine wichtige Verbindung bei der Herstellung von Düngemitteln ist.

Einsatz als Raketentreibstoff

In seinem gasförmigen Zustand entstehen bei der Verbrennung weniger Kohlenstoffablagerungen, wodurch es sich ideal als Raketentreibstoff eignet. Außerdem hinterlässt es keine Rückstände. Andere Treibstoffe wie Kerosin setzen viel Kohlenstoff frei, was die Brennkammer einer Rakete beschädigt.

Auswirkungen von Methangas auf unsere Umwelt

Explosionen

Eine Mischung aus Methan und Luft ist von Natur aus sehr explosiv. Luft besteht zu etwa 20 % aus Sauerstoff, der bei Kontakt mit Methan sehr reaktiv wird. Es hat Fälle von Explosionen gegeben, vor allem in Kohlebergwerken, wo die Minen allein aufgrund der Reaktion zwischen dem Methangas im Bergwerk und dem Sauerstoff in der Luft einstürzten.

Explosionen wurden auch in Mülldeponien beobachtet, wo organische Abfälle verdichtet wurden und Methangas in großen Mengen freigesetzt wird. Es wurde von spontanen Reaktionen mit der Luft in der Umgebung der Deponie berichtet, die zum Ausbruch von Bränden führen können.

Treibhauseffekt

Für sich genommen ist Methangas weder für die Umwelt noch für das Leben schädlich. Bei erhöhter Konzentration des Gases in Verbindung mit dem Vorhandensein von Kohlendioxid und Wasserdampf kommt es jedoch zu einer massiven Absorption und Speicherung von Wärme in der Atmosphäre, die für die Umwelt schädlich ist. Das Ergebnis wird als Treibhauseffekt bezeichnet, der mit dem Klimawandel und der globalen Erwärmung in Verbindung gebracht wird.

Verbrennungen

In seiner extrem kalten Form kann Methangas Verbrennungen verursachen, wenn es mit der Haut und den Augen in Kontakt kommt.

Erstickung

In hohen Konzentrationen und in geschlossenen Räumen kann das Gas mit dem gesamten vorhandenen Sauerstoff reagieren und den Bereich von jeglichem Sauerstoff befreien, was zur Erstickung führt.

Krankheit

Motoren stoßen aufgrund der Verbrennung von Methangas Kohlenwasserstoffe und Dämpfe aus, die gefährlich sein können, wenn sie im Körper eingeatmet werden. Andererseits kann eine hohe Methanbelastung zu Kopfschmerzen, Erbrechen, Übelkeit und Bewusstlosigkeit führen.

Klimawandel

Nach Kohlendioxid ist Methan laut NASA für etwa 23 % des Klimawandels im zwanzigsten Jahrhundert verantwortlich. Methan, das in die Atmosphäre freigesetzt wird, bevor es verbrannt wird, ist schädlich für die Umwelt. Im Vergleich zu anderen Treibhausgasen ist die Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre relativ kurz, aber es ist effizienter als diese anderen Gase, wenn es darum geht, Wärme zu speichern. Da es in der Lage ist, Wärme in der Atmosphäre zu speichern, trägt Methan zum Klimawandel bei.

• Autor
• Recent Posts

Ein echter Umweltschützer von Herzen ❤️. Gründete Conserve Energy Future mit dem einzigen Motto, hilfreiche Informationen über unsere sich schnell erschöpfende Umwelt zu liefern. Wenn Sie nicht fest an Elon Musks Idee glauben, den Mars zu einem weiteren bewohnbaren Planeten zu machen, denken Sie bitte daran, dass es in diesem ganzen Universum wirklich keinen ‚Planeten B‘ gibt.

Letzte Beiträge von Rinkesh (alle anzeigen)

• Sind Golfbälle recycelbar? (Und sind sie biologisch abbaubar?) – 2. März 2021
• Sind Essstäbchen wiederverwertbar? (Und sind sie kompostierbar oder biologisch abbaubar) – 2. März 2021
• Ist Tesafilm wiederverwertbar? (Und ist es kompostierbar oder biologisch abbaubar?) – 2. März 2021