Mi a metángáz?

A metán (CH4) egy színtelen, szagtalan gáz, amelyet általában üzemanyagként használnak – a földgáz fő összetevője. Szénhidrogén, tehát szerves természetű. Egyike a szénből származó gázoknak, amelyek jelentős szerepet játszanak az üvegházhatásban. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) állítása szerint az üvegházhatású gázok kibocsátásának 10 százaléka a metángáz felhasználásából származik. A gáz könnyebb a levegőnél, és csak gáz halmazállapotú lehet.

A fosszilis tüzelőanyagok egyik formája, amely a természetben a földfelszín alatt a metanogének anaerob bomlásának végtermékeként fordul elő, ahol más fosszilis tüzelőanyagokkal, például szénnel és olajjal együtt található. Metángáz laboratóriumban is előállítható nátrium-etanát és szódabikarbóna keverékének hevítésével.

Szénhidrogén minősége és mennyisége miatt nagyon gyúlékony gáz. Könnyen ég a levegőben halvány, nem világító lánggal, az oxigénnel reagálva szén-dioxidot, vízgőzt és sok hőt bocsát ki. Ez a cikk a metángáz forrásait, felhasználását és hatásait igyekszik megvilágítani.

A metángáz forrásai

Fosszilis tüzelőanyagok

A fosszilis tüzelőanyag messze a legnagyobb energiaforrás a világon – az autók, turbinák és más gépek motorjainak meghajtására használják. A fosszilis tüzelőanyagokat bomló szerves anyagokból nyerik, amelyek évmilliók alatt, intenzív hő hatására bomlottak le, ami az anyag üzemanyaggá bomlásához vezetett.

Az eredmény az, hogy főként szénből állnak, ami a metángáz fő forrása. A metángáz a természetben a földfelszín alatt fordul elő, és mivel gáznemű formában van, nem könnyű csapdába ejteni vagy kivonni. Folyékony és szilárd halmazállapotú más szénhidrogénekből, például olajból és szénből keletkezik.

Vizes élőhelyek

A mesterséges vizes élőhelyek, például gátak és tavak befolyásolhatják a metángáz jelenlétét. A metánkibocsátás mintegy 30%-át a vizes élőhelyek termelik, beleértve a tavakat, tavakat és folyókat. Gyakori, hogy az ilyen területeket kiirtották a növényzetből, hogy az építkezésekhez visszanyerjék. Ezt követően az elhalt szerves anyag tovább bomlik ezen építmények alján, ami metángáz termeléséhez vezet a vízben.

A víz jelenléte és a friss szabad levegő hiánya felgyorsítja az elhalt szerves anyag rothadási folyamatát. Ez a bomlási folyamat az, ami a vizes élőhely alján metángáz keletkezéséhez vezet. A természetben előforduló vizes élőhelyek ugyanezt a hatást fejtik ki.

Termeszek

A termeszek jelentős természetes metánforrást jelentenek. Minden termesz naponta kis mennyiségű metánt termel. De ha ezt megszorozzuk a termeszek világpopulációjával, a kibocsátásuk összeadódik, és összesen 23 millió tonna metánt termel évente.

A termeszek normál emésztési folyamata során metán keletkezik. A termeszek cellulózt esznek, de a bélrendszerükben lévő mikroorganizmusokra támaszkodnak az emésztés során. Ezek a mikroorganizmusok a folyamat során metánt termelnek, ami a természetes metánkibocsátás 12%-át teszi ki.

Óceánok

A metán másik jelentős természetes forrása az óceánok. Az óceánokban élő metántermelő mikrobák hozzák létre ezeket a kibocsátásokat. A természetes metánkibocsátás 10%-át ez okozza. Globálisan az óceánok évente 19 millió tonna metánt termelnek.

Az óceáni metánkibocsátás gyakran a termékeny part menti területek mélyebb üledékrétegeiben keletkezik. Ez teszi ki az óceáni metánkibocsátás 75%-át. Az e mikrobák által létrehozott metán keveredik a környező vízzel. Egy idő után az óceán felszínéről a légkörbe kerül.

Komposztálás

A hulladékkezelés egyik legajánlottabb módja a komposztálás, különösen a szerves hulladék esetében. A komposztálás során különböző típusú szerves anyagokat rétegeznek egymásra, hogy a hulladékot biztonságos és barátságos módon visszaforgassák a földbe.

Az elhalt szerves anyagok keveredése következtében metángáz termelődik a légkörbe. A komposztálás azonban más gázforrásokhoz képest kis mennyiségű gázt bocsát ki, ezért nem jelent veszélyt.

Az állattenyésztés

Az állattenyésztés évente 90 millió tonna metánt termel.

Mivel az emberek kérődző állatokat, például teheneket, juhokat és kecskéket nevelnek élelemként, ezeknek a haszonállatoknak a bélrendszeri erjedése az emberi metánkibocsátás 27%-át okozza.

A normál emésztési folyamatuk során nagy mennyiségű metánt termelnek. Az enterális erjedés ezen állatok gyomrában lévő mikroorganizmusok miatt következik be. Ennek során melléktermékként metán keletkezik, amelyet az állat vagy kilélegzik, vagy a puffadás útján szabadul fel. Ez az oka annak, hogy a naponta elfogyasztott húsnak óriási hatása van a teljes metánkibocsátásra.

állati hulladék

A nem megújuló energiaforrásokkal való takarékoskodás érdekében a világ arra ösztönözte az állattenyésztési rendszereket, hogy vegyék fel a biogáz előállításának gyakorlatát az olcsó és megfizethető energia biztosítása érdekében. Az állattenyésztés ennek a megújuló energiaforrásnak a növekedéséhez vezetett, mivel biztosítja az üzem felállításához szükséges összes anyagot. Ennek következtében az állati hulladék erjedése révén több metán került a légkörbe.

Anaerob bomlás

A metángáz anaerob bakteriális bomlás során keletkezik. Ez azt jelenti, hogy a szerves anyagok bomlási folyamatához nincs szükség oxigénre, hanem megfelelő közegre van szükség a baktériumok fejlődéséhez. Gyakran fordul elő a szerves hulladék bomlása során a hulladéklerakókban, a háztartási, kommunális és ipari eredetű szennyvízben lévő szerves anyagok bomlása során, valamint a nagy mennyiségű trágya kezelése során az állattenyésztésben a nagy hulladékkezelő rendszerek és tartótartályok használatával.

Hulladékgazdálkodás

A szennyvíz nyers szennyvizet kezelik, hogy biztonságosnak lehessen tekinteni a vízfolyásokba való visszaengedéshez. A kezelés során maradványként iszap marad vissza, és mivel az iszap gyakran vegyületek keveréke, különösen szerves anyagoké, a megfelelő baktériumok ezt teszik otthonukká, és segítik a bomlást, ami metángáz termeléséhez vezet.

Szénbányászat

A szén a földfelszínről kitermelt fosszilis tüzelőanyagok legsűrűbb formája, és emiatt szilárd halmazállapotú, sok helyet foglal el, ezáltal a metángázt csapdába ejti alatta. A szén bányászata a metángáz légkörbe való kiszabadulásához vezet, mivel az nem könnyen zárható be.

Rizsföldek

A rizs termesztéséhez a rizst vízzel elárasztott, párnázott földeken termesztik. A túl sok víz kimeríti a talajban lévő oxigént, és a jelen lévő szerves anyagok bomlásához is vezet, ami megfelelő közeget biztosít a metángáz termelődéséhez. A gáz diffúzió útján kerül a légkörbe. A rizsföldek a környezetbe jutó metángáz legnagyobb forrásai közé tartoznak.

Fa tüzelőanyag elégetése

A tűzifa és a faszén használata gyakori, mert olcsó módja a főzési és fűtési energia előállításának. Mégis, valahányszor fatüzelőanyagot használunk, metángáz kerül a légkörbe. Az erdőtüzek szintén kibocsátják a gázt a légkörbe.

Biomassza égetése

A biomassza élő vagy elhalt szerves anyagból származó anyag. A biomassza elégetése nagy mennyiségű metánkibocsátást okoz. Az emberek által a növényi hulladékok megsemmisítése és a földek mezőgazdasági vagy más célokra történő megtisztítása céljából végzett nagyszabású nyílt tüzek az emberi metánkibocsátás 11%-át okozzák. A természetes erdőtüzek is hozzájárulhatnak ehhez. A biomasszaégetés nagy többségét azonban az emberek okozzák. A biomassza elégetése évente 38 millió tonna metánt termel.

Bioüzemanyagok

A bioüzemanyagok évente 12 millió tonna metánt termelnek. Bármilyen biomassza, amelyet háztartási vagy célú energiatermelésre használnak, bioüzemanyagnak számít. Becslések szerint a bioüzemanyagok 80%-át háztartási főzésre, fűtésre és világításra használják fa, mezőgazdasági hulladék vagy állati trágya elégetésével. Ez a globális bioüzemanyag-kibocsátás egyetlen legnagyobb tényezője.

Körülbelül 2,7 milliárd ember, a világ népességének csaknem fele, használ szilárd bioüzemanyagokat napi szinten főzéshez és otthonuk fűtéséhez. A legtöbbjük szegény és fejlődő országokban él. A bioüzemanyagok egyéb forrásai az olyan alacsony technológiájú vállalkozások, mint a tégla- vagy cserépkemencék, éttermek, szállító járművek stb.

Hulladéklerakók és hulladékok

A hulladéklerakók és hulladékok évente 55 millió tonna metánt termelnek. A hulladéklerakók és a nyílt szeméttelepek tele vannak szerves anyagokkal, például ételmaradékkal, újságokkal, levágott fűvel és levelekkel. Mivel folyamatosan új szemetet rakunk a régi szemét fölé, a szemétben lévő szerves anyag olyan körülmények között reked, ahol nincs oxigén. Ez kiváló feltételeket biztosít a metántermelő mikrobák számára, hogy lebontsák a hulladékot, nagy mennyiségű metánkibocsátást produkálva. A baktériumok még a hulladéklerakó bezárása után is tovább bontják az eltemetett hulladékot, és még évekig metánt bocsátanak ki.

A metángáz felhasználása

Főzéshez használják

A metán szénhidrogén és könnyebb a levegőnél. Ezért a kőolajhoz és a szénhez képest súlyegységenként több energiát termel. A főzéshez is előszeretettel használják, mivel nincs szaga, és nem hagy kormot a főzőedényeken.

Házi felhasználás

A metán további felhasználási területei a lakások fűtése és hűtése. Egyes otthonok a metán földgázt vízmelegítésre használják. Egy másik gyakori otthoni felhasználás a földgáztűzhely. Vannak földgázzal működő ruhaszárítók is, de nem túl gyakoriak.

Világításhoz való felhasználás

A metángáz hasznosítható villamosenergia-termelésre az otthonok, valamint az irodák és az ipar számára. Az elosztott termelésnek nevezett folyamat révén a földgázban lévő metánból villamos energiát lehet előállítani. A mikroturbinák (hőmotorok) és a földgáz üzemanyagcellák elegendő elektromos energiát tudnak előállítani.

Más vegyületek előállításához használják

A metángáz nélkülözhetetlen a metanol (metil-alkohol) előállításához, amely az alkohol egyik legfontosabb összetevője. A különböző iparágakban felhasználható hidrogén mesterséges előállításában is fontos.

A laboratóriumokban használt egyik leggyakoribb sav, a sósav előállításához metángázt használnak összetevőként. A triklórmetán egy másik vegyület, amelyhez metángázra van szükség. Kloroform néven is ismert, oldószerként és érzéstelenítőként is széles körben használják.

Az ipari gépek működtetéséhez használják

A metán, mint a földgáz formája, számos iparág számára fontos. Gyakori szövet-, műanyag-, fagyálló- és műtrágyaösszetevő. A metángázt a gyárak motorjainak és turbináinak működtetésére vagy meghajtására használják. Az olyan iparágak, mint a cellulóz és papír, az élelmiszer-feldolgozók, a kőolaj-finomítók és a kővel, agyaggal és üveggel dolgozó vállalatok használják az általa felszabaduló energiát. A metánalapú égetés segíti a vállalkozásokat termékeik szárításában, párátlanításában, olvasztásában és fertőtlenítésében. Világítási célú energia előállítására is használják.

Szénkorom előállítására használják

A metángáz hiányosan éghet el, ami szokatlan szénlerakódásokhoz vezet. Ezeket a lerakódásokat koromnak nevezik, és a gépjárművek gumiabroncsainak gyártásához használt gumi erősítésére használják. Ugyanezt a kormot használják festékek és nyomdafestékek előállításához.

Trágyaösszetevő

A metángázt hidrogén hozzáadásával ammónia előállítására használják, amely kulcsfontosságú vegyület a műtrágyák gyártásában.

Rakétahajtóanyagként használják

Gáznemű állapotában égéskor kevesebb szénlerakódás keletkezik, így ideális rakétahajtóanyagnak. Emellett nem hagy hátra maradékot. Más üzemanyagfajták, mint például a kerozin, sok szenet bocsátanak ki, ami hibássá teszi a rakéta égéstermékét.

A metángáz hatása a környezetünkre

Robbanások

A metán és a levegő keveréke nagyon robbanékony természetű. A levegő körülbelül 20%-a oxigén, és nagyon reaktívvá válik, amikor metánnal érintkezik. Voltak esetek robbanások, különösen szénbányákban, ahol a bányák pusztán a bányában lévő metángáz és a levegő oxigénje közötti reakció miatt omlottak össze.

Robbanásoknak voltak tanúi olyan hulladéklerakókban is, ahol szerves hulladékot tömörítettek, és nagy mennyiségű metángáz szabadult fel. A hulladéklerakó körüli levegővel való spontán reakcióról, amely tűzkitöréshez vezethet, már beszámoltak.

Az üvegházhatás

A metángáz önmagában nem káros a környezetre és az életre. Ennek ellenére a gáz megnövekedett koncentrációjában a szén-dioxid és a vízgőz jelenlétével párosulva a légkörben tömeges hőelnyelés és hőcsapdázás következik be, ami káros a környezetre. Az eredményt az éghajlatváltozással és a globális felmelegedéssel összefüggő üvegházhatásnak nevezik.

Égési sérülések

A metángáz rendkívül hideg formájában égési sérüléseket okozhat, amikor a bőrrel és a szemmel érintkezik.

Fulladás

Nagy koncentrációban és zárt térben a gáz reakcióba léphet az összes jelenlévő oxigénnel, és megszabadíthatja a területet minden oxigéntől, ami fulladáshoz vezet.

Láz

A motorok a metángáz égése miatt szénhidrogéneket és füstöt bocsátanak ki, amelyek a szervezetbe kerülve veszélyesek lehetnek. Másrészt a nagy mennyiségű metánnak való kitettség fejfájáshoz, hányáshoz, hányingerhez és eszméletvesztéshez vezethet.

Klímaváltozás

A szén-dioxid után a NASA szerint a metán felelős a huszadik században bekövetkezett éghajlatváltozás mintegy 23%-áért. Az égetés előtt a légkörbe kerülő metán káros a környezetre. Más üvegházhatású gázokkal összehasonlítva a metán élettartama a légkörben viszonylag rövid, de hatékonyabb a hő megkötésében, mint a többi gáz. Mivel képes megkötni a hőt a légkörben, a metán hozzájárul az éghajlatváltozáshoz.

• Author
• Újabb hozzászólások

Az igazi környezetvédő szívből ❤️. Megalapította a Conserve Energy Future-t azzal a mottóval, hogy hasznos információkat nyújtson a gyorsan fogyó környezetünkkel kapcsolatban. Hacsak nem hiszel erősen Elon Musk ötletében, hogy a Marsot egy másik lakható bolygóvá teszi, ne feledd, hogy az egész univerzumban tényleg nincs “B bolygó”.

Rinkesh legújabb bejegyzései (lásd mind)

• A golflabdák újrahasznosíthatók? (And Are They Biodegradable?) – March 2, 2021
• Are Chopsticks Recyclable? (És komposztálható vagy biológiailag lebomló) – March 2, 2021
• Újrahasznosítható-e a ragasztószalag? (És komposztálható vagy biológiailag lebomló?) – március 2, 2021