Avíza

Metán: výkonný skleníkový plyn

Metán: výkonný skleníkový plyn

Metán je hlavnou zložkou zemného plynu, ale jeho chemické a fyzikálne vlastnosti ho tiež robia silným skleníkovým plynom a znepokojujúco prispievajú ku globálnym zmenám klímy.

Čo je metán?

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 ako skleníkový plyn

Metán spolu s oxidom uhličitým a ďalšími molekulami významne prispieva k skleníkovému efektu. 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.

Vďaka chemickým väzbám v rámci svojej molekuly je metán pri absorpcii tepla oveľa účinnejší 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.

Vzostupný trend

Podľa Agentúry na ochranu životného prostredia (EPA) sa množstvo metánu v atmosfére od priemyselnej revolúcie znásobilo a rástlo z odhadovaných 722 častíc na miliardu (ppb) v roku 1750 na 1834 ppb v roku 2015. Emisie z mnohých rozvinutých častí Zdá sa však, že svet sa ustálil.

Fosílne palivá opäť na vine

V Spojených štátoch pochádzajú emisie metánu predovšetkým z priemyslu fosílnych palív. Metán sa neuvoľňuje, keď spaľujeme fosílne palivá, podobne ako oxid uhličitý, ale skôr počas ťažby, spracovania a distribúcie fosílnych palív. Metán uniká zo studní na zemný plyn, do spracovateľských závodov, z chybných potrubných ventilov a dokonca do distribučnej siete privádzajúcej zemný plyn do domácností a podnikov. Kedysi 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.

Poľnohospodárstvo: horšie ako fosílne palivá?

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 hromadne prechádzajú veľmi veľkým množstvom metánového plynu. A nejde o drobný problém, pretože podľa odhadov pochádza z USA 22% všetkých 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 jedlo as rastúcimi teplotami so zmenou podnebia sa očakáva, že sa budú naďalej zvyšovať emisie metánu z ryžových polí. Prispôsobenie postupov pestovania ryže môže pomôcť tento problém zmierniť: napríklad dočasné odčerpávanie vody v polovici sezóny je veľkým rozdielom, ale pre mnohých poľnohospodárov nemôže miestna zavlažovacia sieť túto zmenu prijať.

Od odpadu po skleníkový plyn k energii?

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 to dosť dôležitý problém, že skládky sú tretím najväčším zdrojom emisií metánu v Spojených štátoch. Našťastie čoraz viac zariadení zachytáva plyn a vedie ho do zariadenia, ktoré používa kotol na výrobu elektriny s týmto odpadovým plynom.

Metán pochádzajúci z chladu

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 vegetácie podobnej rašeline, ktorá je zamrznutá 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.

Zníženie emisií metánu

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 na zníženie dopytu po metánovom hovädzom dobytku a kompostovanie na zníženie množstva organického odpadu odosielaného na skládky, na ktorých sa produkuje metán.