Metan kao staklenički plin

Metan je glavni sastojak prirodnog plina, ali njegova kemijska i fizikalna svojstva čine ga snažnim stakleničkim plinom i zabrinjavajućim doprinosom globalnom klimatske promjene.

Molekula metana, CH₄, napravljen je od središnjeg ugljikovog atoma okruženog s četiri vodika. Metan je bezbojni plin koji se obično formira na jedan od dva načina:

• Biogeni metan proizvodi se mikroorganizmima koji razgrađuju određene vrste šećera u uvjetima gdje nema kisika. Ovaj biološki proizveden metan može se ispuštati u atmosferu odmah nakon proizvodnje, ili se može akumulirati u vlažnom sedimentu da bi se kasnije pustio u promet.
• Termogeni metan nastao je kada je organska tvar bila zakopana duboko pod geološkim slojevima i tijekom milijuna milijuna godina, a potom je razgrađena pritiskom i visokim temperaturama. Ova vrsta metana primarni je sastojak prirodnog plina, a čini ga 70 do 90%. Propan je uobičajeni nusproizvod koji se nalazi u prirodnom plinu.

Biogeni i termogeni metan mogu imati različito podrijetlo, ali imaju ista svojstva, što ih čini i učinkovitim stakleničkim plinovima.

Metan, zajedno s ugljični dioksid i druge molekule, značajno pridonosi efekt staklenika. Reflektirana energija sunca u obliku infracrvenog zračenja dulje talasne energije zrači molekule metana umjesto da putuje u svemir. To zagrijava atmosferu, dovoljno da metan doprinosi oko 20% zagrijavanja zbog stakleničkih plinova, koji je drugi po značaju iza ugljičnog dioksida.

Zbog kemijske veze Metan je u svojoj molekuli mnogo učinkovitiji u apsorpciji topline od ugljičnog dioksida (čak 86 puta više), što ga čini vrlo moćnim stakleničkim plinom. Srećom, metan može trajati oko 10 do 12 godina u atmosferi prije nego što se oksidira i pretvori u vodu i ugljični dioksid. Ugljični dioksid traje stoljećima.

Prema Agencija za zaštitu okoliša (EPA), količina metana u atmosferi umnožila se od industrijske revolucije, narastajući s procijenjenih 722 dijela na milijardu (ppb) 1750. do 1834. ppb u 2015. godini. Međutim, čini se da su emisije iz mnogih razvijenih dijelova svijeta sravnjene.

U Sjedinjenim Državama emisije metana dolaze uglavnom iz industrije fosilnih goriva. Metan se ne oslobađa kada izgaramo fosilna goriva, kao što to čini ugljični dioksid, već tijekom ekstrakcije, prerade i distribucije fosilnih goriva. Metan curi iz bušotina za prirodni plin, u postrojenjima za preradu, iz neispravnih ventila cjevovoda, pa čak i u distribucijskoj mreži koja dovodi prirodni plin kućama i poslovnim subjektima. Kad je ondje, metan i dalje curi iz plinskih brojila i plinskih uređaja poput grijača i štednjaka.

Neke nesreće događaju se tijekom rukovanja prirodnim plinom, što rezultira ispuštanjem velikih količina plina. U 2015. godini, velike količine metana puštene su iz skladišta u Kaliforniji. Istjecanje iz Portera Rancha trajalo je mjesecima, emitirajući gotovo 100 000 tona metana u atmosferu.

Drugi najveći izvor emisije metana u Sjedinjenim Državama je poljoprivreda. Kada se procjenjuju globalno, poljoprivredne aktivnosti zapravo zauzimaju prvo mjesto. Sjećate se onih mikroorganizama koji proizvode biogeni metan u uvjetima gdje nedostaje kisika? Crijeva biljojeda stoke su im puna. Krave, ovce, koze, čak i deve imaju metanogene bakterije u želucu da pomažu u probavi biljnog materijala, što znači da zajedno prolaze vrlo velike količine plina metana. I to nije malo pitanje, jer se procjenjuje da punih 22% emisije metana u Sjedinjenim Državama dolazi iz stoke.

Drugi poljoprivredni izvor metana je proizvodnja riže. Koštice riže sadrže i mikroorganizme koji proizvode metan, a vlažna polja oslobađaju oko 1,5% globalne emisije metana. Kako ljudska populacija raste, a s njom i potreba za uzgojem hrane, a kako se temperature povećavaju s klimatskim promjenama, očekuje se da će emisije metana iz polja riže i dalje rasti. Prilagođavanje prakse uzgoja riže može pomoći ublažiti problem: privremeno povlačenje vode usred sezone, za Na primjer, čini veliku razliku, ali za mnoge poljoprivrednike lokalna mreža za navodnjavanje ne može ugostiti mrežu promijeniti.

Organska tvar koja se raspada duboko u odlagalištu proizvodi metan koji se normalno odzračuje i ispušta u atmosferu. To je dovoljno važan problem da su odlagališta treći najveći izvor emisije metana u Sjedinjenim Državama, navodi EPA. Srećom, sve veći broj objekata preuzima plin i usmjerava ga u postrojenje koje koristi kotao za proizvodnju električne energije s tim otpadnim plinom.

Kako se arktičke regije brzo zagrijavaju, metan se oslobađa čak i u nedostatku izravne ljudske aktivnosti. Arktička tundra, zajedno s brojnim močvarnim područjima i jezerima, sadrži velike količine mrtve vegetacije poput treseta i zaključane su u ledu i permafrostu. Kako se ti slojevi treseta odmrzavaju, aktivnost mikroorganizama se skuplja i metan se oslobađa. U problematičnoj petlji od povratnih informacija što je više metana u atmosferi, to je toplije i više metana se oslobađa iz odmrzavanog permafrosta.

Kao dodatak neizvjesnosti, još jedan zabrinjavajući fenomen može potencijalno vrlo brzo narušiti našu klimu. Pod arktičkim tlima i duboko u oceanima velike koncentracije metana postoje uvučene u ledenu mrežu izrađenu od vode. Rezultirajuća se struktura naziva klatrat, odnosno metan hidrat. Velika ležišta klathrata mogu se destabilizirati promjenom struje, podvodnih klizišta, zemljotresa i temperatura zagrijavanja. Iznenadni kolaps velikih ležišta klana metana iz bilo kojeg razloga izbacio bi puno metana u atmosferu i izazvao brzo zagrijavanje.

Kao potrošač, najučinkovitiji način za smanjenje emisije metana je smanjenje naših potreba za energijom fosilnih goriva. Dodatni napori uključuju odabir prehrane s malo crvenog mesa kako bi se smanjila potražnja za proizvodnjom metana goveda i kompostiranja kako bi se smanjila količina organskog otpada koja se šalje na odlagališta gdje bi se proizvela metan.