メタン（CH4）は無色、無臭のガスで、燃料としてよく使われ、天然ガスの主成分でもあります。 炭化水素の一種であり、したがって、自然界では有機物である。 また、温室効果に大きな役割を果たす炭素起源ガスの一つでもある。 米国環境保護庁（EPA）が主張するように、温室効果ガス排出の10パーセントはメタンガスの使用によるものである。 メタンガスは空気より軽く、気体の状態でなければならない。
メタン菌による嫌気性分解の最終生成物として地表下に自然に存在し、石炭や石油などの他の化石燃料と一緒に見られる化石燃料の一形態である。 メタンガスは、実験室でエタン酸ナトリウムとソーダ石灰の混合物を加熱することによっても製造することができます。 Flickr
炭化水素の質と量から、非常に燃えやすい気体である。 空気中で酸素と反応し、二酸化炭素、水蒸気、大量の熱を発生させ、淡い非光沢の炎で容易に燃焼する。 この記事では、メタンガスの発生源、用途、影響に焦点を当てます。
メタンガスの発生源
化石燃料
化石燃料は、自動車、タービン、その他の機械のエンジン駆動に使われる、世界で最も大きなエネルギー源です。 化石燃料は、何百万年もの間、高熱で分解された有機物から抽出され、物質が分解されて燃料になります。
その結果、主に炭素で構成され、メタンガスの主な発生源となります。 メタンガスは地表下に自然に存在し、ガス状であるため、捕捉や抽出が容易ではありません。
湿地
ダムや池などの人工湿地は、メタンガスの存在に影響を与える可能性がある。 メタンガス排出の約30％は池、湖、川などの湿地から発生している。 そのような場所は、建設のために植生を伐採して埋め立てたことがよくあります。
水があり、新鮮な外気がないため、死んだ有機物の腐敗が早く進み、その結果、水中にメタンガスが発生します。 この分解プロセスが、湿地の底でメタンガスを発生させることにつながるのです。
シロアリ
シロアリはメタンの重要な自然発生源である。 それぞれのシロアリは日常的に少量のメタンを生産しています。 しかし、世界のシロアリの人口を掛け合わせると、その排出量は積み重なり、年間2300万トンのメタンが発生する。
シロアリの通常の消化過程では、メタンが発生する。 シロアリはセルロースを食べますが、その消化は腸内の微生物に頼っています。
海洋
メタンのもうひとつの重要な自然発生源は海洋である。 海洋に生息するメタン生成微生物が、これらの排出物を作り出している。 これは、自然のメタン排出の10％を作り出しています。
海洋のメタン排出は、しばしば生産的な沿岸地域のより深い堆積物層で生成される。 これは、海洋のメタン排出量の 75% を占めています。 これらの微生物によって作られたメタンは、周囲の水と混ざり合います。
コンポスト
廃棄物処理の最も推奨される方法の一つは、特に有機廃棄物のためのコンポストです。 その結果、死んだ有機物の混合物は、大気中へのメタンガスの生成につながるのです。 人間が食用に牛、羊、ヤギなどの反芻動物を飼育しているので、これらの家畜の腸内発酵は、人間のメタン排出量の27％を生み出している。 腸内発酵は、これらの動物の胃の中の微生物が原因で起こります。 これが副産物としてメタンを発生させ、動物が吐き出すか、あるいは扁桃腺から放出される。
Animal waste
再生不可能なエネルギー源を節約するために、地球は畜産システムに、安価で手頃なエネルギーを提供するバイオガス生産の実践を促しています。 家畜生産は、工場の設立に必要なすべての材料を提供するため、この再生可能なエネルギー源の成長につながったのです。
嫌気性分解
メタンガスは、嫌気性細菌の分解があるときに生成されます。 つまり、有機物の分解過程では酸素を必要とせず、むしろ細菌が繁殖するための適切な媒体が必要なのです。
廃棄物管理
下水道の原水は、水路に戻しても安全であると判断されるように処理されます。 その際、汚泥が残留するが、汚泥は有機物を中心とした化合物の混合物であることが多いため、適切なバクテリアが住みつき、分解を助けてメタンガスを発生させる。
石炭採掘
石炭は地表から採取される化石燃料の中でも最も密度が高く、そのため固体で多くの空間を占めており、その下にメタンガスを閉じ込めている。
田んぼ
米が育つには、水を張った田んぼで育てますが、この田んぼに水を張るとメタンガスが発生しやすくなります。 水が多すぎると土壌中の酸素が失われ、有機物が分解されてメタンガスが発生しやすい環境になります。 メタンガスは拡散して大気中に放出される。
木質燃料の燃焼
薪や炭の使用は、調理や暖房のエネルギーを得るための安価な方法であるため、一般的に行われている。 しかし、木質燃料を使用するたびに、大気中にメタンガスが放出される。
バイオマス燃焼
バイオマスは、生きているか死んでいる有機物からの物質である。 バイオマスの燃焼は、大量のメタン排出を引き起こす。 農作物の廃棄物を処分したり、農地や他の用途のために土地を整地するために人間が行う大規模な野焼きは、人間のメタン排出量の11％を作り出しています。 自然の山火事もこれに寄与している。 しかし、バイオマスの燃焼の大部分は人間が起こしているのです。
バイオ燃料
バイオ燃料は、年間1200万トンのメタンを発生させる。 家庭用または目的用のエネルギーを生産するために使用されるバイオマスはすべてバイオ燃料としてカウントされる。 バイオ燃料の80%は、木材、農業廃棄物、動物の糞を燃やして、家庭での調理、暖房、照明に使用されていると推定されます。 これは、世界のバイオ燃料排出量の最大の原因となっている。
世界人口のほぼ半分にあたる約27億人が、固形バイオ燃料を調理や暖房に日常的に使用している。 そのほとんどは貧しい人々で、発展途上国に住んでいる。 その他のバイオ燃料の供給源は、レンガやタイルを作る窯などのローテクノロジー企業、レストラン、輸送車両などです。
埋立地と廃棄物
埋立地と廃棄物は、年間5500万トンのメタンを発生させています。 埋立地や野外のゴミ捨て場は、生ゴミ、新聞紙、刈り取った草や葉っぱなどの有機物でいっぱいです。 古いゴミの上に新しいゴミを捨て続けると、ゴミに含まれる有機物が酸素のない状態に閉じ込められる。 すると、メタン生成微生物がゴミを分解し、大量のメタンを発生させる好条件となる。
メタンガスの用途
調理に使用
メタンは炭化水素で、空気より軽い。 そのため、石油や石炭に比べて、単位重量あたりのエネルギーが大きい。
家庭での利用
メタンのその他の利用法としては、自宅の暖房や冷房に使われることがあります。 メタン天然ガスでお湯を沸かしている家もあります。 また、家庭でよく使われるのは、天然ガスの暖炉です。
照明への利用
メタンガスは、家庭だけでなく、オフィスや産業用の発電に利用することができます。 天然ガスに含まれるメタンガスを利用して、分散型発電と呼ばれる方法で、電気を作ることができます。 マイクロタービン（熱機関）と天然ガス燃料電池で、十分な電気エネルギーを生産することができます。 Flickr
他の化合物の製造に使用される
メタンガスは、アルコールの主要成分であるメタノール（メチルアルコール）の生成に不可欠なものです。 また、さまざまな産業で使われる水素を人工的に製造する際にも重要です。
実験室でよく使われる酸の一つである塩酸は、メタンガスを原料として製造されています。 また、トリクロロメタンもメタンガスを必要とする化合物である。
産業機械を動かすために使われる
天然ガスであるメタンは、さまざまな産業にとって重要な存在です。 一般的な織物、プラスチック、凍結防止剤、肥料の成分である。 メタンガスは、工場でエンジンやタービンを動かしたり、動力を供給するために使用されます。 パルプや製紙、食品加工、石油精製、石や粘土、ガラスを扱う会社などの産業は、このガスが放出するエネルギーを利用しています。 メタンの燃焼は、企業の製品の乾燥、除湿、溶解、殺菌に役立っています。
Used to produce carbon black
Methane gas can be burned incompletely, led to unusual carbon deposits.This uses the energy for lighting purposes.
Used to produce carbon black
Methane gas can be combined incompletely burn, to lead to unusual carbon deposits. この堆積物はカーボンブラックとして知られ、自動車のタイヤに使われるゴムを強化するために使用されます。
肥料の原料
メタンガスに水素を加えてアンモニアを製造し、これは肥料の製造に重要な化合物である
ロケット燃料として使用
気体であるため、燃焼時に炭素が少なく、ロケット燃料として最適。 また、残渣も残らない。
メタンガスの環境への影響
爆発
メタンと空気の混合物は、自然界では非常に爆発性がある。 空気の約20％は酸素であり、これがメタンと接触すると非常に反応しやすくなる。 特に炭坑では、坑内のメタンガスと空気中の酸素が反応して爆発し、炭坑が崩壊した例もある
有機廃棄物が圧縮された埋立地でも爆発が見られ、メタンガスが多量に放出されている。
温室効果
メタンガスはそれ自体、環境や生命に害を与えることはない。 しかし、メタンガスの濃度が高くなり、二酸化炭素や水蒸気と一緒になると、大気中の熱が大量に吸収され、環境に害を与える。
火傷
極低温のメタンガスは、皮膚や目に触れると火傷をすることがあります。
窒息
高濃度の密閉された空間では、酸素と反応し、酸素がなくなって窒息することがある。 一方、高濃度のメタンにさらされると、頭痛、嘔吐、吐き気、意識喪失などの症状が現れます。
気候変動
二酸化炭素に続いて、メタンはNASAによる20世紀の気候変動の約23％に関与していると言われています。 燃やす前に大気中に放出されたメタンは、環境に有害である。 メタンは他の温室効果ガスに比べ、大気中での寿命は比較的短いが、熱を閉じ込める効率は他のガスより高い。
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