Metán ako skleníkový plyn

Metán je hlavnou zložkou zemného plynu, ale jeho chemické a fyzikálne vlastnosti ho tiež robia silným skleníkovým plynom a znepokojujúco prispievajú ku globálnemu zmena podnebia.

Molekula metánu, CH₄je vyrobený z centrálneho atómu uhlíka obklopeného štyrmi atómami vodíka. Metán je bezfarebný plyn, ktorý sa zvyčajne tvorí jedným z dvoch spôsobov:

• Biogénny metán je produkovaný mikroorganizmami, ktoré štiepia určité druhy cukrov v podmienkach, keď chýba kyslík. Tento biologicky vyrábaný metán sa môže uvoľniť do atmosféry okamžite po jeho vyrobení alebo sa môže akumulovať vo vlhkom sedimente, aby sa uvoľnil neskôr.
• Termogénny metán sa vytvoril, keď sa organická hmota hlboko zakopala pod geologickými vrstvami a po milióny rokov a potom sa rozložila tlakom a vysokými teplotami. Tento druh metánu je primárnou zložkou zemného plynu a tvorí jeho 70 až 90%. Propán je bežný vedľajší produkt nachádzajúci sa v zemnom plyne.

Biogénny a termogénny metán môžu mať rôzny pôvod, ale majú rovnaké vlastnosti, vďaka čomu sú účinné skleníkové plyny.

Metán, spolu s oxid uhličitý a ďalšie molekuly, významne prispieva k skleníkový efekt. Odrazená energia zo slnka vo forme infračerveného žiarenia s dlhšou vlnovou dĺžkou excituje molekuly metánu namiesto toho, aby cestovala von do vesmíru. To zahreje atmosféru, takže metán prispieva k asi 20% otepľovaniu spôsobenému skleníkovými plynmi, čo je druhý význam za oxidom uhličitým.

V dôsledku chemické väzby Vo svojej molekule je metán oveľa účinnejší pri absorpcii tepla ako oxid uhličitý (až 86-krát viac), čo z neho robí veľmi silný skleníkový plyn. Našťastie môže metán v atmosfére trvať len asi 10 až 12 rokov, kým sa oxiduje a premení sa na vodu a oxid uhličitý. Oxid uhličitý trvá celé storočia.

Podľa Agentúra na ochranu životného prostredia (EPA), množstvo metánu v atmosfére sa znásobil od priemyselnej revolúcie, ktorá vzrástla z odhadovaných 722 častíc na miliardu (ppb) v roku 1750 na 1834 ppb v roku 2015. Zdá sa však, že emisie z mnohých vyspelých častí sveta sa v súčasnosti znížili.

V Spojených štátoch pochádzajú emisie metánu predovšetkým z priemyslu fosílnych palív. Metán sa neuvoľňuje, keď spaľujeme fosílne palivá, podobne ako oxid uhličitý, ale skôr pri ťažbe, spracovaní a distribúcii fosílnych palív. Metán uniká zo studní na zemný plyn, do spracovateľských závodov, z chybných potrubných ventilov a dokonca aj do distribučnej siete privádzajúcej zemný plyn do domácností a podnikov. Len čo tam metán naďalej uniká z plynomerov a plynových spotrebičov, ako sú ohrievače a kachle.

Niektoré nehody sa vyskytujú pri manipulácii so zemným plynom, čo má za následok uvoľnenie veľkého množstva plynu. V roku 2015 sa zo skladu v Kalifornii uvoľnilo veľmi veľké množstvo metánu. Únik Porterovej farmy trval mesiace a do atmosféry emitoval takmer 100 000 ton metánu.

Druhým najväčším zdrojom emisií metánu v Spojených štátoch je poľnohospodárstvo. Pri globálnom hodnotení sú poľnohospodárske činnosti na prvom mieste. Pamätáte si na tie mikroorganizmy, ktoré produkujú biogénny metán v podmienkach, kde chýba kyslík? Je ich plné vnútorností. Kravy, ovce, kozy, dokonca aj ťavy, majú v žalúdku metanogénne baktérie, ktoré pomáhajú tráviť rastlinný materiál, čo znamená, že spoločne prechádzajú veľmi veľkým množstvom metánového plynu. A nejde o malú záležitosť, pretože podľa odhadov pochádza z USA celkom 22% emisií metánu z dobytka.

Ďalším poľnohospodárskym zdrojom metánu je výroba ryže. Ryžové polia obsahujú tiež mikroorganizmy produkujúce metán a mokré polia uvoľňujú asi 1,5% globálnych emisií metánu. S rastúcou ľudskou populáciou as ňou aj potrebou pestovať potraviny as rastúcimi teplotami so zmenou podnebia sa očakáva, že emisie metánu z ryžových polí sa budú naďalej zvyšovať. Prispôsobenie postupov pestovania ryže môže pomôcť zmierniť tento problém: dočasný odber vody v polovici sezóny, napríklad Napríklad, je to veľký rozdiel, ale pre mnohých poľnohospodárov miestna zavlažovacia sieť nemôže vyhovieť nezmení.

Organické látky rozkladajúce sa hlboko vo vnútri skládky vytvárajú metán, ktorý sa za normálnych okolností vypúšťa a uvoľňuje do atmosféry. Podľa dohody o hospodárskom partnerstve je dosť dôležitým problémom, že skládky sú tretím najväčším zdrojom emisií metánu v Spojených štátoch. Našťastie čoraz viac zariadení zachytáva plyn a smeruje ho do zariadenia, ktoré používa kotol na výrobu elektriny s týmto odpadovým plynom.

Keď sa arktické regióny rýchlo zahrievajú, uvoľňuje sa metán, a to aj bez priamej ľudskej činnosti. Arktická tundra, spolu s jej početnými mokradmi a jazerami, obsahuje veľké množstvo rašelinovej mŕtveho porastu zamrznutého v ľade a permafroste. Keď sa tieto vrstvy rašeliny rozmrazujú, zvyšuje sa aktivita mikroorganizmov a uvoľňuje sa metán. V nepríjemnej slučke spätnej väzby, čím viac metánu je v atmosfére, tým teplejšie sa dostáva a viac metánu sa uvoľňuje z topiaceho sa permafrostu.

Aby sme zvýšili neistotu, ďalší znepokojujúci jav má potenciál veľmi rýchlo narušiť naše podnebie. Pod arktickými pôdami a hlboko v oceánoch existujú veľké koncentrácie metánu zachyteného v ľadovej mriežke vyrobenej z vody. Výsledná štruktúra sa nazýva klatrát alebo metán-hydrát. Veľké ložiská klatrátu môžu byť destabilizované zmenou prúdov, zosuvmi pôdy, zemetraseniami a teplotami otepľovania. Náhly kolaps veľkých usadenín metánových klatrátov z akéhokoľvek dôvodu by uvoľnil veľa metánu do atmosféry a spôsobil by rýchle zahriatie.

Ako spotrebiteľ je najúčinnejším spôsobom zníženia emisií metánu zníženie našich energetických potrieb fosílnych palív. Medzi ďalšie snahy patrí výber stravy s nízkym obsahom červeného mäsa, aby sa znížila potreba výroby metánu hovädzí dobytok a kompostovanie, aby sa znížilo množstvo organického odpadu odosielaného na skládky, kde by sa vyprodukovalo metán.