ما هو غاز الميثان؟ يستخدم الميثان كوقود للأفران والمنازل وسخانات المياه والأفران والسيارات والتوربينات وما إلى ذلك. يستخدم الكربون المنشط لتخزين الميثان. يتم استخدام الميثان السائل المنقى كوقود للصواريخ عند دمجه مع الأكسجين السائل ، كما هو الحال في محركات BE-4 و Raptor.
ما هو غاز الميثان؟
الميثان هو غاز عديم اللون والرائحة موجود بكثرة في الطبيعة وكمنتج لأنشطة بشرية محددة. الميثان هو أبسط عنصر في سلسلة البرافين الهيدروكربوني وهو أحد أكثر غازات الدفيئة فاعلية. صيغته الكيميائية هي CH4.
الميثان (CH4) هو مادة هيدروكربونية وهي مكون رئيسي للغاز الطبيعي ومن غازات الدفيئة القوية والمهمة للغاية (GHG). على عكس غازات الدفيئة الأخرى ، يمكن تحويل الميثان إلى طاقة قابلة للاستخدام. يوفر التقاط الميثان واستخدامه فرصًا لتوليد مصادر جديدة للطاقة النظيفة والتخفيف من تغير المناخ العالمي.
ما هو الميثان؟
الميثان مصدر مهم للهيدروجين وبعض المواد الكيميائية العضوية. يتفاعل الميثان مع البخار عند درجات حرارة عالية لإنتاج أول أكسيد الكربون والهيدروجين. يستخدم الميثان في صناعة الأمونيا للأسمدة والمتفجرات. تشمل المواد الكيميائية القيمة الأخرى المشتقة من الميثان الميثانول والكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون والنيترو ميثان. ينتج عن الاحتراق غير الكامل للميثان أسود الكربون ، والذي يستخدم على نطاق واسع كعامل تقوية في المطاط المستخدم في إطارات السيارات.
ما هو غاز الميثان الطبيعي؟
الغاز الطبيعي ، الذي يتكون في الغالب من الميثان ، هو أنظف أنواع الوقود الأحفوري. عندما يتم إنتاج الميثان من مصادر غير أحفورية مثل الطعام والنفايات الخضراء ، فيمكنه حرفيًا إخراج الكربون من الهواء.
الخواص الكيميائية للميثان
الميثان أخف من الهواء وله ثقل نوعي 0.554. إنه قابل للذوبان في الماء بشكل طفيف فقط. يحترق بسهولة في الهواء ويشكل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. اللهب خافت ، متوهج قليلاً وساخن جداً. درجة غليان الميثان هي -162 درجة مئوية (-259.6 درجة فهرنهايت) ونقطة الانصهار هي -182.5 درجة مئوية (-296.5 درجة فهرنهايت).
الميثان مستقر بشكل عام ، لكن خليط الميثان والهواء ، مع محتوى غاز الميثان بين 5 و 14٪ من حيث الحجم ، قابل للانفجار. كان انفجار مثل هذه الخلائط في مناجم الفحم ومنازل المناجم متكررًا وكان سببًا للعديد من كوارث المناجم.
ما هي المصادر الطبيعية لانتاج غاز الميثان؟
في الطبيعة ، ينتج الميثان من التحلل البكتيري اللاهوائي للمواد النباتية تحت الماء (حيث يطلق عليه أحيانًا غاز المستنقعات أو غاز المستنقعات). تعتبر الأراضي الرطبة المصدر الطبيعي الرئيسي لغاز الميثان المنتج بهذه الطريقة.
تشمل المصادر الطبيعية المهمة الأخرى للميثان النمل الأبيض (نتيجة لعمليات الهضم) ، والبراكين ، وفتحات في قاع المحيط ، ورواسب هيدرات الميثان الموجودة على طول الحواف القارية وتحت القطب الجنوبي والقطب الشمالي الدائم الجليد.
يعد الميثان أيضًا مكونًا رئيسيًا للغاز الطبيعي ، والذي يحتوي على 50 إلى 90 في المائة من الميثان (اعتمادًا على المصدر) وهو موجود كمكون لمقاومة الحريق (غاز قابل للاشتعال) على طول طبقات الفحم.
المصادر البشرية الرئيسية لإنتاج الميثان
يعتبر إنتاج واحتراق الغاز الطبيعي والفحم من أهم مصادر الميثان البشرية (المرتبطة بالبشر). تؤدي الأنشطة مثل استخراج ومعالجة الغاز الطبيعي والتقطير المدمر للفحم القاري في إنتاج غاز الفحم وغاز أفران الكوك إلى إطلاق كميات كبيرة من الميثان في الغلاف الجوي.
تشمل الأنشطة البشرية الأخرى المرتبطة بإنتاج الميثان حرق الكتلة الحيوية ، وتربية الحيوانات ، وإدارة النفايات (حيث تنتج البكتيريا الميثان عن طريق تحلل الحمأة في مرافق معالجة النفايات والمواد المتحللة في مدافن النفايات).
الميزة البيئية للميثان
يتمتع الميثان بميزة بيئية كبيرة ، حيث ينتج عنه حرارة وطاقة ضوئية أكثر من الهيدروكربونات الأخرى أو الوقود الأحفوري ، بما في ذلك الفحم والبنزين المكرر ، بينما ينتج عنه كمية أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون والملوثات الأخرى التي تساهم في الضباب الدخاني. يساعد الدخان والهواء غير الصحي. وهذا يعني أنه كلما زاد استخدام الغاز الطبيعي بدلاً من الفحم لتوليد الكهرباء أو بدلاً من البنزين لتزويد السيارات والشاحنات والحافلات بالوقود ، قل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والملوثات المرتبطة بالضباب الدخاني.
الآثار الضارة للميثان على الغلاف الجوي
ومع ذلك ، فإن الميثان الذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي قبل الاحتراق ضار بالبيئة. لأن الميثان يمكن أن يحبس الحرارة في الغلاف الجوي ، فإنه يساهم في تغير المناخ. على الرغم من أن عمر الميثان في الغلاف الجوي أقصر من غازات الدفيئة الأخرى ، إلا أنه أكثر كفاءة في حبس الحرارة من الغازات الأخرى. بينما توجد عمليات طبيعية في التربة وتفاعلات كيميائية في الغلاف الجوي تساعد على إزالة الميثان من الغلاف الجوي.
الأنشطة البشرية وإنتاج الميثان
من المهم أن تتم جميع الأنشطة البشرية التي تساهم بالميثان في الغلاف الجوي بطرق تقلل انبعاثات الميثان. وهي تنطوي على تطوير عمليات لالتقاط الميثان الذي كان من الممكن أن ينطلق في الغلاف الجوي لاستخدامه كوقود. على سبيل المثال ، يمكن التقاط الميثان من محطات معالجة مياه الصرف الصحي أو مصانع الألبان واستخدامها كوقود لتقليل كمية الميثان التي تدخل الغلاف الجوي وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
دور الميثان في الاحتباس الحراري
مثل انبعاثات غازات الدفيئة الأخرى ، زادت انبعاثات الميثان من الأنشطة البشرية (الانبعاثات البشرية) بشكل كبير منذ عصور ما قبل الصناعة. زاد التركيز العالمي للميثان في الغلاف الجوي من قيمة ما قبل الصناعة بنحو 715 جزءًا في المليار (ppb) إلى 1782 جزء في البليون في عام 2007. زيادة بنسبة 150٪ تقريبًا وهي أعلى بكثير من النطاق الطبيعي خلال الـ 650،000 سنة الماضية 1 من المتوقع أن تزداد انبعاثات الميثان البشرية المنشأ العالمية بنسبة 20٪ تقريبًا بحلول عام 2030 وأن تصل إلى 8،522 مليون طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون (MMTCO2E).
فوائد تقليل انبعاثات الميثان
يمكن أن يكون لخفض انبعاثات الميثان فوائد كبيرة في تغير المناخ ، خاصة على المدى القصير. على وجه الخصوص ، يمكن أن يساعد تقليل غاز الميثان في تجنب البؤر المناخية الساخنة المحتملة وتقليل الآثار البيئية ، لا سيما في القطب الشمالي.
علاوة على ذلك ، من بين جميع العوامل المناخية قصيرة المدى ، يتمتع الميثان بأكبر قدر من إمكانية الخفض ، وتتوافر تقنيات تخفيف فعالة من حيث التكلفة .4 قدر تقرير صدر عام 2003 أن تحقيق خفض بنسبة 50٪ في انبعاثات الميثان من سيناريو العمل المعتاد بحلول عام 2050 والحفاظ على هذه التخفيضات بحلول عام 2100 يمكن أن يساعد في خفض درجات الحرارة العالمية بنفس مقياس انخفاض مماثل في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون – حوالي 0.55 درجة مئوية.
دور غاز الميثان المسببة للاحتباس الحراري
يتم امتصاص الميثان الذي يتم إنتاجه وإطلاقه في الغلاف الجوي عن طريق أحواض الميثان ، والتي تشمل التربة وعملية أكسدة الميثان في طبقة التروبوسفير (المنطقة الأدنى من الغلاف الجوي). يتم تعويض معظم الميثان المنتج بشكل طبيعي عن طريق امتصاصه في الأحواض الطبيعية. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي إنتاج الميثان البشري المنشأ إلى زيادة تركيزات الميثان بشكل أسرع من الأحواض.
منذ عام 2007 ، زاد تركيز الميثان في الغلاف الجوي للأرض ما بين 6.8 و 10 أجزاء في المليار (ppb) سنويًا. بحلول عام 2020 ، وصل الميثان في الغلاف الجوي إلى 1،873.5 جزء في البليون ، أي ما يقرب من مرتين إلى ثلاث مرات أعلى من مستويات ما قبل الصناعة والتي كانت 600-700 جزء في المليون.
