El metano (CH4) es un gas incoloro e inodoro que se utiliza habitualmente como combustible y es el principal componente del gas natural. Es un hidrocarburo y, por tanto, de naturaleza orgánica. También es uno de los gases originados por el carbono que desempeñan un papel importante en el efecto invernadero. Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), el 10% de las emisiones de gases de efecto invernadero procede del uso de gas metano. Este gas es más ligero que el aire y sólo puede estar en forma gaseosa.
Es una forma de combustible fósil que se encuentra de forma natural bajo la superficie de la tierra como producto final de la descomposición anaeróbica por parte de los metanógenos, donde se encuentra junto con otros combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. El gas metano también puede producirse en un laboratorio calentando una mezcla de etanoato de sodio y cal sodada.
Debido a su calidad y cantidad de hidrocarburo, es un gas muy inflamable. Arde fácilmente en el aire con una llama pálida no luminosa al reaccionar con el oxígeno para desprender dióxido de carbono, vapor de agua y mucho calor. Este artículo pretende destacar las fuentes, usos y efectos del gas metano.
- Fuentes del gas metano
- Combustibles fósiles
- Humedales
- Las termitas
- Océanos
- El compostaje
- Ganadería
- Desperdicios animales
- Descomposición anaeróbica
- Gestión de residuos
- Extracción de carbón
- Campos de arroz
- La quema de combustible de madera
- Quema de biomasa
- Biocombustibles
- Los vertederos y los residuos
- Usos del gas metano
- Se utiliza en la cocina
- Usos residenciales
- Se utiliza para proporcionar iluminación
- Se utiliza en la producción de otros compuestos
- Se utiliza para hacer funcionar la maquinaria industrial
- Se utiliza para producir negro de humo
- Es un ingrediente para fertilizantes
- Se utiliza como combustible para cohetes
- Efectos del gas metano en nuestro entorno
- Explosiones
- Efecto invernadero
- Quemaduras
- Asfixia
- Enfermedad
- Cambio climático
Fuentes del gas metano
Combustibles fósiles
Los combustibles fósiles son, con diferencia, la mayor fuente de energía del mundo, ya que se utilizan para mover los motores de los coches, las turbinas y otras máquinas. Los combustibles fósiles se extraen de la materia orgánica descompuesta durante millones de años bajo un calor intenso que lleva a la desintegración de la materia hasta convertirse en combustible.
Como resultado, se compone principalmente de carbono, una fuente importante de gas metano. El gas metano se encuentra de forma natural bajo la superficie terrestre y, al estar en forma gaseosa, no es fácil de atrapar o extraer. Se genera a partir de otros hidrocarburos en estado líquido y sólido, como el petróleo y el carbón, respectivamente.
Humedales
Los humedales artificiales, como presas y estanques, pueden influir en la presencia de gas metano. Alrededor del 30% de las emisiones de metano son producidas por los humedales, incluyendo estanques, lagos y ríos. Es habitual encontrar que estas zonas fueron despojadas de vegetación para recuperarlas para la construcción. Después, la materia orgánica muerta sigue descomponiéndose en la base de estas estructuras, lo que lleva a la producción de gas metano en el agua.
La presencia de agua y la falta de aire fresco al aire libre aceleran el proceso de putrefacción de la materia orgánica muerta. Este proceso de descomposición es el que conduce a la generación de gas metano en el fondo del humedal. Los humedales naturales tienen el mismo efecto.
Las termitas
Las termitas son una importante fuente natural de metano. Cada termita produce pequeñas cantidades de metano a diario. Pero cuando se multiplica por la población mundial de termitas, sus emisiones se suman, creando un total de 23 millones de toneladas de metano al año.
Durante el proceso normal de digestión de una termita, se produce metano. Las termitas comen celulosa, pero dependen de los microorganismos de su intestino para digerirla. Estos microorganismos producen metano durante el proceso, lo que supone el 12% de las emisiones naturales de metano.
Océanos
Otra importante fuente natural de metano son los océanos. Los microbios productores de metano que viven en el océano crean estas emisiones. Esto crea el 10% de las emisiones naturales de metano. A nivel mundial, los océanos crean 19 millones de toneladas de metano al año.
Las emisiones oceánicas de metano suelen producirse en las capas de sedimentos más profundas de las zonas costeras productivas. Esto representa el 75% de las emisiones de metano del océano. El metano creado por estos microbios se mezcla con el agua circundante. Después de un tiempo, se emite a la atmósfera desde la superficie del océano.
El compostaje
Una de las formas más recomendables de eliminación de residuos es el compostaje, especialmente para los residuos orgánicos. El compostaje consiste en la superposición de diferentes tipos de materia orgánica para reciclar los residuos y devolverlos a la tierra de forma segura y respetuosa.
Consecuentemente, la mezcla de materia orgánica muerta conduce a la producción de gas metano a la atmósfera. Sin embargo, el compostaje libera pequeñas cantidades de gas en comparación con otras fuentes de gas y, por lo tanto, no es un peligro.
Ganadería
La ganadería crea 90 millones de toneladas de metano al año.Como los humanos crían animales rumiantes como vacas, ovejas y cabras para alimentarse, la fermentación entérica en estos animales de granja crea el 27% de las emisiones de metano de los humanos.
Durante su proceso normal de digestión, crean grandes cantidades de metano. La fermentación entérica se produce debido a los microorganismos presentes en el estómago de estos animales. Esto crea metano como subproducto que es exhalado por el animal o liberado a través del flato. Por ello, la carne que comemos cada día tiene un gran impacto en las emisiones totales de metano.
Desperdicios animales
En un intento de ahorrar en fuentes de energía no renovables, el mundo ha animado a los sistemas de producción ganadera a adoptar la práctica de producir biogás para proporcionar energía barata y asequible. La producción ganadera ha propiciado el crecimiento de esta fuente de energía renovable, ya que proporciona todos los materiales necesarios para la instalación de la planta. Esto ha hecho que se libere más metano a la atmósfera a través de la fermentación de los residuos animales.
Descomposición anaeróbica
El gas metano se produce cuando hay descomposición bacteriana anaeróbica. Esto significa que el proceso de descomposición de la materia orgánica no necesita oxígeno, sino que requiere un medio adecuado para que las bacterias prosperen. Suele producirse durante la descomposición de los residuos orgánicos en los vertederos, la descomposición de la materia orgánica en las aguas residuales de origen doméstico, municipal e industrial y durante la gestión de grandes cantidades de estiércol mediante el uso de grandes sistemas de tratamiento de residuos y tanques de retención en la ganadería.
Gestión de residuos
Las aguas residuales brutas de los vertederos se tratan para que se consideren seguras para devolverlas a los cursos de agua. Durante el tratamiento, el lodo queda como residuo, y como el lodo suele ser una mezcla de compuestos, especialmente de materia orgánica, las bacterias adecuadas lo convierten en su hogar y ayudan a la descomposición, lo que lleva a la producción de gas metano.
Extracción de carbón
El carbón es la forma más densa de combustible fósil que se extrae de la superficie de la tierra y, por ello, tiene un estado sólido y ocupa mucho espacio, por lo que atrapa el gas metano debajo. La extracción de carbón provoca la liberación de gas metano a la atmósfera, ya que no es fácil atraparlo.
Campos de arroz
Para que el arroz crezca, se cultiva en campos acolchados, que se inundan con agua. El exceso de agua agota el oxígeno presente en el suelo y también provoca la descomposición de los materiales orgánicos presentes, lo que proporciona un medio adecuado para la producción de gas metano. El gas se libera por difusión a la atmósfera. Los arrozales son una de las mayores fuentes de gas metano que se liberan al medio ambiente.
La quema de combustible de madera
El uso de leña y carbón vegetal es común porque es una forma barata de generar energía para cocinar y calentar. Sin embargo, siempre que se utiliza combustible de madera, se libera gas metano a la atmósfera. Los incendios forestales también liberan este gas a la atmósfera.
Quema de biomasa
La biomasa es un material procedente de materia orgánica viva o muerta. La quema de biomasa provoca una gran cantidad de emisiones de metano. Los incendios abiertos a gran escala realizados por los seres humanos para destruir los residuos de las cosechas y despejar la tierra para usos agrícolas o de otro tipo crean el 11% de las emisiones de metano de los seres humanos. Los incendios naturales pueden contribuir a ello. Pero la gran mayoría de la quema de biomasa es causada por los seres humanos. La quema de biomasa genera 38 millones de toneladas de metano al año.
Biocombustibles
Los biocombustibles producen 12 millones de toneladas de metano al año. Cualquier biomasa utilizada para producir energía con fines domésticos cuenta como biocombustible. Se calcula que el 80% de los biocombustibles se utilizan para la cocina, la calefacción y la iluminación domésticas mediante la quema de madera, residuos agrícolas o estiércol animal. Este es el mayor contribuyente a las emisiones globales de biocombustibles.
Alrededor de 2.700 millones de personas, casi la mitad de la población mundial, utilizan biocombustibles sólidos para cocinar y calentar sus hogares a diario. La mayoría son pobres y viven en países en desarrollo. Las otras fuentes de biocombustibles son las empresas de baja tecnología, como los hornos de fabricación de ladrillos o tejas, los restaurantes, los vehículos de transporte, etc.
Los vertederos y los residuos
Los vertederos y los residuos producen 55 millones de toneladas de metano al año. Los vertederos y los basureros abiertos están llenos de materia orgánica como restos de comida, periódicos, hierba cortada y hojas. Como seguimos vertiendo nueva basura sobre la antigua, la materia orgánica de nuestra basura queda atrapada en condiciones en las que no hay oxígeno. Esto proporciona unas condiciones excelentes para que los microbios productores de metano descompongan los residuos, produciendo grandes cantidades de emisiones de metano. Incluso después de cerrar un vertedero, las bacterias seguirán descomponiendo los residuos enterrados y seguirán emitiendo metano durante años.
Usos del gas metano
Se utiliza en la cocina
El metano es un hidrocarburo y es más ligero que el aire. Por lo tanto, produce más energía por unidad de peso en comparación con el petróleo y el carbón. También se prefiere para cocinar ya que no tiene ningún olor y no deja hollín en los utensilios de cocina.
Usos residenciales
Otros usos del metano son para calentar y enfriar sus hogares. Algunos hogares utilizan el gas natural metano para calentar el agua. Otro uso común en el hogar es una chimenea de gas natural. También hay secadoras de gas natural para la ropa, pero no son muy comunes.
Se utiliza para proporcionar iluminación
El gas metano puede aprovecharse para generar electricidad tanto para los hogares como para las oficinas e industrias. Mediante un proceso llamado generación distribuida, el metano del gas natural puede crear electricidad. Las microturbinas (motores térmicos) y las pilas de combustible de gas natural pueden producir suficiente energía eléctrica.
Se utiliza en la producción de otros compuestos
El gas metano es esencial para la formación de metanol (alcohol metílico), que es un componente clave del alcohol. También es importante en la fabricación artificial de hidrógeno para su uso en diversas industrias.
El ácido clorhídrico, uno de los ácidos más utilizados en los laboratorios, se fabrica con gas metano como ingrediente. El triclorometano es otro compuesto que requiere gas metano. También conocido como cloroformo, se utiliza mucho como disolvente y anestésico.
Se utiliza para hacer funcionar la maquinaria industrial
El metano, como forma de gas natural, es importante para diversas industrias. Es un ingrediente común de tejidos, plásticos, anticongelantes y fertilizantes. El gas metano se utiliza para hacer funcionar o alimentar motores y turbinas en las fábricas. Industrias como la de la pulpa y el papel, los procesadores de alimentos, las refinerías de petróleo y las empresas que trabajan con piedra, arcilla y vidrio, utilizan la energía que libera. La combustión a base de metano ayuda a las empresas a secar, deshumidificar, fundir e higienizar sus productos. También se utiliza para proporcionar energía con fines de iluminación.
Se utiliza para producir negro de humo
El gas metano puede quemarse de forma incompleta, dando lugar a inusuales depósitos de carbono. Estos depósitos se conocen como negro de humo y se utilizan para reforzar el caucho con el que se fabrican los neumáticos de los vehículos. Este mismo negro de humo se utiliza para fabricar pinturas y tinta de imprenta.
Es un ingrediente para fertilizantes
Con la adición de hidrógeno, el gas metano se utiliza para fabricar amoníaco, que es un compuesto clave en la fabricación de fertilizantes.
Se utiliza como combustible para cohetes
Su estado gaseoso se traduce en menos depósitos de carbono cuando se quema, lo que lo hace ideal para el combustible de cohetes. Además, no deja residuos. Otras formas de combustible, como el queroseno, emiten mucho carbono, lo que hace que la cámara de combustión de los cohetes sea defectuosa.
Efectos del gas metano en nuestro entorno
Explosiones
Una mezcla de metano y aire es muy explosiva por naturaleza. Alrededor del 20% del aire es oxígeno, y se vuelve muy reactivo cuando entra en contacto con el metano. Se han dado casos de explosiones, especialmente en minas de carbón, en las que las minas se derrumban simplemente por la reacción entre el gas metano de la mina y el oxígeno del aire.
También se han producido explosiones en vertederos en los que se han compactado residuos orgánicos y se libera gas metano en grandes cantidades. Se ha informado de una reacción espontánea con el aire alrededor del vertedero que puede provocar un brote de fuego.
Efecto invernadero
Por sí solo, el gas metano no es perjudicial para el medio ambiente ni para la vida. Sin embargo, en una mayor concentración del gas junto con la presencia de dióxido de carbono y vapor de agua, se produce una absorción masiva y un atrapamiento de calor en la atmósfera que es perjudicial para el medio ambiente. El resultado se denomina efecto invernadero, asociado al cambio climático y al calentamiento global.
Quemaduras
En su forma extremadamente fría, el gas metano puede causar quemaduras cuando entra en contacto con la piel y los ojos.
Asfixia
En altas concentraciones y en espacios cerrados, el gas puede reaccionar con todo el oxígeno presente y librar la zona de todo el oxígeno provocando asfixia.
Enfermedad
Los motores emiten hidrocarburos y humos debido a la combustión del gas metano, que pueden ser peligrosos una vez inhalados en el cuerpo. Por otra parte, la exposición a altos niveles de metano puede provocar dolores de cabeza, vómitos, náuseas y pérdida de conciencia.
Cambio climático
Después del dióxido de carbono, el metano es responsable de alrededor del 23% del cambio climático en el siglo XX, según la NASA. El metano que se libera a la atmósfera antes de ser quemado es perjudicial para el medio ambiente. En comparación con otros gases de efecto invernadero, la vida del metano en la atmósfera es relativamente corta, pero es más eficaz para atrapar el calor que esos otros gases. Como es capaz de atrapar el calor en la atmósfera, el metano contribuye al cambio climático.
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