Metaan kasvuhoonegaasina

Metaan on maagaasi peamine koostisosa, kuid selle keemilised ja füüsikalised omadused muudavad selle ka võimsaks kasvuhoonegaasiks ja murettekitavaks kogu maailmas kliimamuutus.

Metaanimolekul, CH₄, on valmistatud tsentraalsest süsinikuaatomist, mida ümbritsevad neli vesinikku. Metaan on värvitu gaas, mis moodustub tavaliselt kahel viisil:

• Biogeenset metaani toodetakse mikroorganismide poolt, mis lagundavad teatud tüüpi suhkruid tingimustes, kus puudub hapnik. Seda bioloogiliselt toodetud metaani võib atmosfääri eralduda kohe, kui see on toodetud, või koguneda niiskesse setti, et see eralduks alles hiljem.
• Termogeenne metaan moodustus siis, kui orgaaniline aine maeti sügavale geoloogiliste kihtide alla ja miljonite aastate jooksul ning lagunes seejärel rõhu ja kõrgete temperatuuride mõjul. Seda tüüpi metaan on maagaasi peamine koostisosa, moodustades sellest 70–90%. Propaan on maagaasis levinud kõrvalsaadus.

Biogeensel ja termogeensel metaanil võib olla erinev päritolu, kuid neil on samad omadused, muutes need mõlemad tõhusateks kasvuhoonegaasideks.

Metaan koos süsinikdioksiid ja muud molekulid, aitavad märkimisväärselt kaasa kasvuhooneefekt. Päikesest peegelduv energia pikema lainepikkuse infrapunakiirguse kujul erutab metaani molekule, selle asemel et kosmosesse välja rännata. See soojendab atmosfääri, nii et metaan põhjustab umbes 20% kasvuhoonegaaside soojenemisest, mis on tähtsuselt teisel kohal süsinikdioksiidi taga.

Tõttu keemilised sidemed metaan on oma molekulis soojuse neelamisel palju tõhusam kui süsinikdioksiid (isegi 86 korda rohkem), muutes sellest väga tugeva kasvuhoonegaasi. Õnneks võib metaan atmosfääris kesta vaid umbes 10–12 aastat, enne kui see oksüdeerub ja muutub veeks ning süsinikdioksiidiks. Süsinikdioksiid kestab sajandeid.

Vastavalt Keskkonnakaitseagentuur (EPA), metaani kogus atmosfääris on mitmekordistunud alates tööstusrevolutsioonist, kasvades hinnanguliselt 722 miljardi osani (ppb) 1750. aastal 1834 ppb-ni 2015. aastal. Heitkogused paljudest arenenud maailma paikadest on nüüd näinud olevat siiski tasandunud.

Ameerika Ühendriikides pärinevad metaani heitkogused peamiselt fossiilkütuste tootmisest. Metaani ei eraldu fossiilsete kütuste põletamisel, nagu seda teeb süsinikdioksiid, vaid fossiilsete kütuste ekstraheerimise, töötlemise ja jaotamise ajal. Metaan lekib maagaasi kaevuotstest, töötlemisettevõtetest, vigasetest torujuhtmeventiilidest ja isegi jaotusvõrgust, viies maagaasi kodudesse ja ettevõtetesse. Sinna jõudes lekib metaan endiselt gaasiarvestitest ja gaasimootoriga seadmetest, nagu küttekehad ja pliidid.

Maagaasi käitlemisel toimub mõni õnnetus, mille tagajärjel eraldub suures koguses gaasi. 2015. aastal vabastati Californias asuvast hoidlast väga suured metaanikogused. Porteri rantšo leke kestis mitu kuud, eraldades atmosfääri peaaegu 100 000 tonni metaani.

Suuruselt teine ​​metaaniheite allikas Ameerika Ühendriikides on põllumajandus. Globaalselt hinnates on põllumajandustegevus tegelikult esikohal. Kas mäletate neid mikroorganisme, mis tekitavad biogeenset metaani tingimustes, kus puudub hapnik? Rohusööjate kariloomade sisikonnad on neid täis. Lehmadel, lammastel, kitsedel ja isegi kaamelitel on maos metanogeenseid baktereid, mis aitavad seedida taimset materjali, mis tähendab, et nad läbivad kollektiivselt väga suures koguses metaangaasi. Ja see pole väheoluline küsimus, kuna hinnanguliselt pärinevad USAs 22% metaani emissioonist kariloomad.

Teine metaani põllumajanduslik allikas on riisi tootmine. Riisivaht sisaldab ka metaani tootvaid mikroorganisme ja sogased väljad eraldavad umbes 1,5% kogu metaani emissioonist. Inimeste populatsiooni kasvades ja koos vajadusega toitu kasvatada ning temperatuuri tõustes koos kliimamuutustega eeldatakse, et riisipõldude metaaniheide kasvab veelgi. Riisikasvatustavade kohandamine võib aidata probleemi leevendada: ajutiselt vee allalaskmine hooaja keskel Näiteks on sellel suur erinevus, kuid paljude põllumeeste jaoks ei suuda kohalik niisutusvõrk seda kasutada muuta.

Orgaanilised ained, mis lagunevad prügilas sügavalt, tekitavad metaani, mis tavaliselt väljutatakse ja eraldub atmosfääri. See on piisavalt oluline probleem, et prügilad on EPA andmetel USA-s suuruselt kolmas metaaniheite allikas. Õnneks kogub üha rohkem rajatisi gaasi ja suunab selle jaama, mis kasutab selle heitgaasiga elektri tootmiseks katla.

Kui Arktika piirkonnad soojenevad, eraldub metaan isegi otsese inimtegevuse puudumisel. Arktika tundra koos arvukate märgalade ja järvedega sisaldab suures koguses jää ja igikeltsa lukustatud turbataolist surnud taimestikku. Kui need turbakihid sulavad, paraneb mikroorganismide aktiivsus ja metaan eraldub. Tülikas tagasisideahelas on seda enam, kui atmosfääris on metaani, seda soojemaks läheb ja sulava igikeltsa eraldub rohkem metaani.

Ebakindluse lisamiseks võib veel üks murettekitav nähtus meie kliimat väga kiiresti häirida. Arktiliste muldade all ja sügaval ookeanides leidub veest jäävormis võrgusilmas suuri metaanikontsentratsioone. Saadud struktuuri nimetatakse klatraadiks ehk metaanhüdraadiks. Suuri klatraadi ladestusi saab destabiliseerida muutuvate hoovuste, veealuste maalihkete, maavärinate ja soojenemistemperatuuride mõjul. Suurte metaanklaklaraadi ladestuste järsk kokkuvarisemine vabastaks mis tahes põhjusel atmosfääri palju metaani ja põhjustaks kiiret soojenemist.

Tarbijana on kõige tõhusam viis metaani heitkoguste vähendamiseks fossiilkütuste energiavajaduse vähendamine. Täiendavate jõupingutuste hulka kuulub vähese punase lihaga dieedi valimine, et vähendada nõudlust metaani tootmiseks veised ja kompostimine, et vähendada prügilatesse saadetavate orgaaniliste jäätmete hulka, kus need tekivad metaan.