Metāns (CH4): īpašības, izmantošana un ietekme uz klimatu

Uzzini metāna (CH4) īpašības, pielietojumu un tā ietekmi uz klimatu — siltumnīcefekta spēks, avoti un risinājumi emisiju samazināšanai.

Metāns ir organisks savienojums ar ķīmisko formulu CH
₄. Tas ir alkāns ar vienu oglekļa atomu. Tas bieži sastopams kā dabasgāzes galvenā sastāvdaļa. Metāns ir siltumnīcefekta gāze, kas ir 23 reizes efektīvāka par oglekļa dioksīdu. Tas ir arī mazāk stabils un lēni oksidējas ar skābekli līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim.

Īpašības

Metāns ir bezkrāsains, bez smaržas gāzveida savienojums istabas temperatūrā. Molekulmasa ir aptuveni 16,04 g/mol. Tas ir vieglāks par gaisu, un tā blīvums pie normāla spiediena un temperatūras ir aptuveni 0,7 kg/m³. Metāna kušanas temperatūra ir apmēram −182,5 °C, vārīšanās temperatūra ap −161,5 °C.

Metāns ir viegli degošs — sprādzienbīstamība gaisā parasti ir aptuveni 5–15 % pēc tilpuma. Ķīmiski tas ir relatīvi neaktīvs, bet atmosfērā to galvenokārt noārdās reakcijā ar hidroksilradikāliem (OH), kas pārvērš to par CO₂ un H₂O. Vidējais metāna mūžs atmosfērā ir aptuveni 10–12 gadi.

Avoti

• Dabas avoti: purvi un mitrāji, kuros anaerobi mikroorganismi ražo metānu; okeānu metānhidrāti; termīti; vulkāniskās/biogēnās izvades.
• Antropogēnie avoti: fosilo kurināmo ieguve un pārstrāde (nafta, dabasgāze, ogles), lauksaimniecība (galvenokārt liellopi un riņķa fermentācija, kā arī rīsu lauki), atkritumu izgāztuves un notekūdeņu anaerobā sagremošana, biomasa un sadedzināšana.

Izmantošana

• Energija: metāns ir galvenā dabasgāzes sastāvdaļa un tiek izmantots siltumam, rūpniecībai un elektroenerģijas ražošanai.
• Degviela: sašķidrinātais dabasgāze (LNG) un sašķidrētais metāns (CNG) tiek izmantots transportā un rūpniecībā.
• Rūpniecība: ķīmijas nozarē metāns ir izejmateriāls, piemēram, metanola, ūdeņraža ražošanai un citu organisko savienojumu sintezē.
• Atjaunojamie avoti: biogāze no biodegradējamiem atkritumiem un anaerobās digestijas satur galveno metāna daļu, kas var tikt savākta un izmantota kā atjaunojams kurināmais.

Ietekme uz klimatu

Metāns ir potents siltumnīcefekta aģents — uz īsu laiku tas apsilda atmosfēru daudz spēcīgāk nekā CO₂ uz vienu molekulu. Starptautiskie ziņojumi (piem., IPCC) parasti aprēķina metāna globālo sasilšanas potenciālu (GWP) salīdzinājumā ar CO₂: 100 gadu skatījumā GWP ir aptuveni 28 bez klimata-oglekļa atsauksmju un aptuveni 34, ja iekļauj šīs atsauksmes; 20 gadu skatījumā GWP ir daudz augstāks — apmēram 84–86. (Atzīmēts, ka dažādos avotos var izmantot nedaudz atšķirīgas vērtības.)

Tā kā metānam ir īsāks atmosfēriskais mūžs nekā CO₂, tā samazināšana nodrošina ātrāku pozitīvu efektu uz strauju temperatūras pieauguma palēnināšanos tuvākajā laikā. Turklāt metāns ir arī prekursora viela troposfēras ozona veidošanā, kas pasliktina gaisa kvalitāti un ietekmē veselību un lauksaimniecības ražas.

Drošība un emisiju mazināšana

Metāns ir sprādzienbīstams un var izraisīt kārdināšanu (asfiksiju) augstās koncentrācijās; tāpēc dabasgāzes sistēmās parasti pievieno smaržu, lai noplūdes būtu vieglāk pamanāmas. Svarīgas drošības un emisiju samazināšanas prakses ietver:

• noplūžu meklēšana un remonts ķēdēs un iekārtās (leak detection and repair — LDAR);
• atkritumu izgāztuvju gāzes savākšana un izmantošana enerģijas ražošanai;
• biogāzes sistēmu ieviešana un anaerobās digestijas izmantošana lauksaimniecībā un notekūdeņu ārstēšanā;
• uzlabotas lauksaimniecības prakses un dzīvnieku barības piedevas, kas samazina metāna izdalīšanos no mājlopiem;
• kontroles pasākumi fosilā kurināmā ieguvē, glabāšanā un pārvadāšanā, tai skaitā modernāka iekārtu dizaina un monitoringa tehnoloģiju izmantošana.

Uzraudzība un politikas nozīme

Globālā metāna daudzuma samazināšana ir efektīvs līdzeklis, lai īstermiņā ierobežotu siltumnīcefekta ietekmi. Valstu un starptautiskie pasākumi ietver emisiju inventarizāciju, regulējumu par noplūžu samazināšanu, atbalstu metāna savākšanas projektiem un starptautiskas iniciatīvas, kas veicina straujākus samazinājumus. Mūsdienās metāna emisijas tiek arī aktīvi uzraudzītas ar satelītu novērojumiem un zemes mērījumu tīkliem, kas palīdz ātrāk identificēt lielas noplūdes.

Meklēt pēc burta