Metan som drivhusgas

Metan er en vigtig bestanddel af naturgas, men dens kemiske og fysiske egenskaber gør det også til en stærk drivhusgas og bekymrende bidragyder til den globale klima forandring.

Et methanmolekyle, CH₄, er lavet af et centralt carbonatom omgivet af fire hydrogener. Metan er en farveløs gas, der normalt dannes på en af ​​to måder:

• Biogen methan produceres af mikroorganismer, der nedbryder visse typer sukker under betingelser, hvor ilt er fraværende. Denne biologisk producerede metan kan frigives til atmosfæren umiddelbart efter at den er produceret, eller den kan akkumuleres i vådt sediment først for at blive frigivet senere.
• Termogen methan blev dannet, da organisk stof blev begravet dybt under geologiske lag og over millioner af år og derefter blev opdelt efter tryk og høje temperaturer. Denne type metan er den primære bestanddel af naturgas og udgør 70 til 90% af den. Propan er et almindeligt biprodukt, der findes i naturgas.

Biogen og termogen methan kan have forskellige oprindelser, men de har de samme egenskaber, hvilket gør dem begge til effektive drivhusgasser.

Metan sammen med carbondioxid og andre molekyler, bidrager væsentligt til drivhuseffekt. Reflekteret energi fra solen i form af længere bølgelængde infrarød stråling ophidser metanmolekyler i stedet for at rejse ud i rummet. Dette varmer atmosfæren op, nok til at methan bidrager til ca. 20% af opvarmningen på grund af drivhusgasser, hvilket er vigtigst bag kuldioxid.

På grund af den kemiske bindinger inden i molekylet er metan meget mere effektiv til at absorbere varme end kuldioxid (så meget som 86 gange mere), hvilket gør det til en meget potent drivhusgas. Heldigvis kan metan kun vare ca. 10 til 12 år i atmosfæren, inden det bliver oxideret og omdannes til vand og kuldioxid. Kuldioxid varer i århundreder.

Ifølge Miljøbeskyttelsesagentur (EPA), mængden af ​​methan i atmosfæren er ganget siden den industrielle revolution, der voksede fra anslået 722 dele pr. milliard (ppb) i 1750 til 1834 ppb i 2015. Emissioner fra mange udviklede dele af verden ser imidlertid nu ud til at have været jævn.

I USA kommer metanemissioner primært fra fossil brændstofindustrien. Metan frigøres ikke, når vi brænder fossile brændstoffer, som kuldioxid gør, men snarere under ekstraktion, forarbejdning og distribution af fossile brændstoffer. Metan lækker ud af naturgasbrøndehoveder, ved forarbejdningsanlæg, ud af defekte rørledningsventiler og endda i distributionsnetværket, der bringer naturgas til hjem og virksomheder. Når der først er der, fortsætter metan med at lækker ud af gasmålere og gasdrevne apparater som varmeovne og komfurer.

Nogle ulykker finder sted under håndteringen af ​​naturgas, hvilket resulterer i frigivelse af store mængder gas. I 2015 blev der frigivet meget høje mængder metan fra et lager i Californien. Porter Ranch-lækagen varede i måneder og udsendte næsten 100.000 tons metan i atmosfæren.

Den næststørste kilde til metanemissioner i USA er landbrug. Når de evalueres globalt, rangerer landbrugsaktiviteter faktisk først. Husk de mikroorganismer, der producerer biogen methan under forhold, hvor ilt mangler? Herbivorous husdyr tarme er fulde af dem. Køer, får, geder, endda kameler har methanogene bakterier i maven for at hjælpe med at fordøje plantemateriale, hvilket betyder, at de samlet passerer meget store mængder metangas. Og det er ikke et mindre problem, da hele 22% af metanemissionerne i USA anslås at stamme fra husdyr.

En anden landbrugskilde for metan er produktionen af ​​ris. Rispaddies indeholder også methanproducerende mikroorganismer, og de tunge felter frigiver ca. 1,5% af de globale metanemissioner. Efterhånden som den menneskelige befolkning vokser og dermed behovet for at dyrke mad, og når temperaturerne stiger med klimaændringerne, forventes det, at metanemissioner fra risfelter fortsætter med at stige. Tilpasning af risdyrkningspraksis kan hjælpe med at afhjælpe problemet: midlertidigt at trække vand ned midt i sæsonen, for eksempel gør en stor forskel, men for mange landmænd kan det lokale kunstvandingsnetværk ikke rumme lave om.

Organisk stof, der nedbrydes dybt inde i en losseplads, producerer metan, som normalt udluftes og frigives i atmosfæren. Det er et vigtigt nok problem, at deponeringsanlæg er den tredjestørste kilde til metanemissioner i USA ifølge EPA. Heldigvis fanger et stigende antal faciliteter gassen og dirigerer den til et anlæg, der bruger en kedel til at producere elektricitet med denne affaldsgas.

Når arktiske regioner hurtigt opvarmes, frigøres metan, selv i mangel af direkte menneskelig aktivitet. Den arktiske tundra sammen med sine mange vådområder og søer indeholder store mængder tørvlignende død vegetation, der er låst i is og permafrost. Når disse lag tørv optøes, tager mikroorganismeaktiviteten op, og metan frigøres. I en besværlig tilbagekoblingssløjfe, jo mere metan der er i atmosfæren, jo varmere bliver den, og mere metan frigøres fra den optøende permafrost.

For at tilføje usikkerheden har et andet bekymrende fænomen potentialet til yderligere at forstyrre vores klima meget hurtigt. Under arktiske jordarter og dybt inde i oceanerne findes store koncentrationer af metan fanget i et islignende net, der er lavet af vand. Den resulterende struktur kaldes et clathrat eller methanhydrat. Store aflejringer af clathrate kan destabiliseres ved at skifte strøm, undervandsskred, jordskælv og opvarmningstemperaturer. Den pludselige kollaps af store metanklathrataflejringer, uanset hvilken grund, ville frigive masser af metan i atmosfæren og forårsage hurtig opvarmning.

Som forbruger er den mest effektive måde at sænke metanemissionerne ved at reducere vores behov for fossile brændstoffer. Yderligere indsats inkluderer valg af en diæt lavt i rødt kød for at reducere efterspørgslen efter metanproduktion kvæg og kompostering for at reducere mængden af ​​organisk affald sendt til deponeringsanlæg, hvor det ville producere metan.