Метан, Methane — Актуальные публикации на сайте компании «НИИ КМ»

Часто этот взрывоопасный газ называют «болотным». Всем известен его специфический запах, но на самом деле это — специальные добавки «с запахом газа», которые добавляются для того, чтобы его распознать. При сгорании он практически не оставляет вредных продуктов. Помимо всего прочего, этот газ довольно активно участвует в образовании всем известного парникового эффекта.

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне.

Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O₂).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м². После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.  Важное производное метана — нитрометан.

Автомобильное топливо

Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана  росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH₄ в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO₂), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО₂. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO₂, паров воды, метана и некоторых других примесей  средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Биогазовые установки. Производство биогаза

Главная \ Федеральная сеть обмена знаниями и технологиями в сельском хозяйстве \ Информационные материалы (Базы данных) \ База данных информационных ресурсов \ 6. БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ \ 6.1 Биоэнергетика \ Биогазовые установки. Производство биогаза

Биогазовые установки. Производство биогаза

 

Комплектные установки из нержавеющей стали для производства биогаза.  

Биогазовые установки – это комплексное решение утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, производство тепловой, электрической энергии, и удобрений. Производство метана в установке для производства биогаза, является – реализацией биологического процесса.

Немецкая компания разрабатывает и производит комплектные установки  для производства биогаза и продает их во всем мире. Построены, запущены и успешно работают более 300 заводов по производству биогаза в Германии, Франции, Нидерландах, Греции, Великобритании, Швеции, Испании, Люксембурге, Чехии, Литве, США, Японии и на Кипре. Предлагаемые установки – это не экспериментальное, а работающее, проверенное и надежное немецкое оборудование, сертифицированное по ISO и изготовленное в комплекте на собственном заводе.

Мы продемонстрируем Вам, каким образом Вы сможете, осмысленно и экономично использовать биоэнергию. 

Биогаз — это газ, состоящий примерно из 60% метана (СН4) и 40% углекислого газа. Синонимами для биогаза являются канализационный газ, шахтный газ и болотный газ, газ-метан. Если в качестве примера рассмотреть навоз, то, если на предприятии образуется 1 т такого «биоотхода» в день, то это означает, что из него может быть получено 50 м3 газа или 100 кВт электроэнергии, или замещено 35 л дизельного топлива . Срок окупаемости оборудования для переработки навоза находится в пределах 2-3 лет, а для некоторых других видов сырья еще ниже и достигает 1,5 года.    Кроме прямых денежных выгод, постройка биогазовой установки имеет косвенные выгоды. Она, например, обходится дешевле, чем протяжка газопровода, линии электропередач, резервных дизель генераторов и создание лагун. В таблице представлен выход газа для различных видов сырья.

ИСТОЧНИКИ  СЫРЬЯ 

Тип сырья	Выход газа м3 на тонну сырья
Навоз коровий	38-52
Навоз свиной	52-88
Помет птичий	47-94
Отходы бойни	250-500
Жир	1300
Барда послеспиртовая	50-100
Зерно	400-500
Силос	200-400
Трава	300-500
Свекольный жом	30-40
Глицерин технический	400-600
Дробина пивная	40-60

Важная область применения установок по производству биогаза – это крупные агропромышленные комплексы, фермы КРС, птицефабрики, рыбные заводы, хлебобулочные комбинатам, предприятия пищевой промышленности, мясокомбинаты, спиртовые заводы, пивоваренные заводы, молочные заводы, растениеводческие предприятия, сахарные заводы, крахмалопаточные заводы, предприятиям по производству дрожжей, и не только в качестве альтернатив­ного источника энергии, но и как эффективного метода утилизации навоза (помета) и производства дешевого удобрения, как для собственных нужд, так и для продажи на рынке.

Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из органических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения, что обеспечивает самую активную систему очистки. В качестве сырья может использоваться навоз КРС, навоз свиней, птичий помет, отходы бойни (кровь, жир, кишки, кости), отходы растений, силос, прогнившее зерно, канализационные стоки, жиры, биомусор, отходы пищевой промышленности, садовые отходы, солодовый осадок, выжимка, спиртовая барда, свекольный жом, технический глицерин (от производства биодизеля). Большинство видов сырья можно смешивать друг с другом. Переработка отходов — это в первую очередь система очистки, которая сама себя окупает и приносит прибыль. На выходе установки из отходов образуется одновременно и в больших количествах: биогаз, электричество, тепло и удобрения.

Все перечисленное выше производится по нулевой себестоимости. Ведь навоз бесплатен, а сама установка на себя потребляет всего 10-15% энергии. Для работы мощной установки достаточно одного человека два ча­са в день. Биогазовые установки полностью автоматизированы и соответс­твенно затраты на оплату труда минимальны. 

Технология и принцип работы биогазовой установки

Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из биологических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения. Биогаз является продуктом жизнедеятельности полезных метанобразующих бактерий. Микроорганизмы метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях (анаэробно). Этот процесс, называемый гниением или бескислородным брожением, следует за цепью питания.

Состав типовой биогазовой установки:

1. Участок хранения биотходов
2. Система загрузки биомассы
3. Реактор 
4. Реактор дображивания
5. Субстратер
6. Система отопления
7. Силовая установка 
8. Система автоматики и контроля 
9. Система газопроводов

 Биоотходы могут доставляться грузовиками или же перекачиваться на биогазовую установку насосами. Сначала коферменты высыпаются (перемалываются), гомогенизируются и перемешиваются с навозом (пометом). Гомогенизация чаще всего выполняется при температуре 70^о С в течение одного часа при размере максимальной частицы 1 см. Гомогенизация с навозом производится в перемешивающем резервуаре с мощными мешалками.  

Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром. Это конструкция теплоизолируется, потому что внутри резервуара должна быть фиксированная для микроорганизмов температура. Внутри реактора находится миксер, предназначенный для полного перемешивания содержимого реактора. Создаются условия для отсутствия плавающих слоев и/или осадка. 

Микроорганизмы должны быть обеспечены всеми необходимыми питательными веществами. Свежее сырьё должно подаваться в реактор небольшими порциями несколько раз в день. Среднее время гидравлического отстаивания внутри реактора (в зависимости от субстратов) 20- 40 дней. На протяжении этого времени органические вещества внутри биомассы метаболизируются (преобразовываются) микроорганизмами. На выходе установки образуется два продукта: биогаз и субстрат (компостированный и жидкий). 

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа газгольдере, в котором выравниваются давление и состав газа. Из газгольдера идет непрерывная подача газа в газовый двигатель генератор. Здесь уже производится тепло и электричество.  При необходимости биогаз дочищается до природного газа (95% метана) после такой очистки, полученный газ — аналог природного газа (90-95 % метана Ch5). Отличие только в его происхождении. 

Биогазовые установки работают 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, круглый год. Такой режим работы является еще одним их преимуществом. Всей системой управляет система автоматики. Для управления достаточно всего один человек два часа в день. 

Этот сотрудник ведет контроль с помощью обыкновенного компьютера, а также работает на тракторе для подачи биомассы. После 2-х недельного обучения на установке может работать человек без особых навыков, т.е. со средним или средним специальным образованием.   

ВЫГОДЫ

• Биогаз.
• Собственная биоэнергетическая станция.
• Правильная утилизацию органических отходов. Отходы в доходы!
• Биоудобрения. При использовании удобрений, полу­ченных на биогазовых установках, уро­жайность может быть повышена на 30-­50%. Обычный навоз, барду или другие отходы нельзя эффективно использовать в качестве удобрения 3-5 лет. При исполь­зовании же биогазовой установки биоот­ходы перебраживают и, переброженная масса тут же может использоваться как высокоэффективное биоудобрение. Переброженная масса — это готовые экологически чистые жидкие и твердые биоудобрения, лишенные нитри­тов, семян сорняков, патогенной микро­флоры, яиц гельминтов, специфических запахов. При использовании таких сба­лансированных биоудобрений урожай­ность значительно повышается.  
• Электроэнергия. Установив био­газовую установку, предприятие бу­дете иметь свою, по сути, бесплатную электроэнергию, а значит, существен­ное снижение себестоимости продук­ции, что в свою очередь позволит пос­леднему получить дополнительные конкурентные преимущества.  
• Тепло. Тепло от охлаждения генератора или от сжигания биогаза можно ис­пользовать для обогрева предпри­ятия, теплиц, технологических целей, полу­чения пара, сушки семян, сушки дров, получения кипяченой воды для содер­жания скота. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. Проект окупается за счет уменьшения себестоимости производимой предприятием продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений.  
• Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства. Уменьшение энергетической зависимости, умень­шение выбросов парниковых газов, уменьшение загрязнения окружа­ющей среды отходами сельскохозяйс­твенного производства, отсутствие на предприятии неприятного запаха.

Строительство биогазовой установки актуально не только для вновь создаваемых ферм, но и для старых. Ведь часто старые лагуны переполнены, и их ремонт требует значи­тельных средств. Если некоторые отходы можно просто хранить в отстойниках, то на утилизацию некоторых (например, на отходы бойни) необходимо затрачивать энергию и средства. Требования к площадке. Установка может располагаться на месте отстойников, лагун или старой свалки. Средние размеры площадки под установку 40х70 м.  

Цена биогазовой установки

Каждое предприятие индивидуально, поэтому в каждом случае финансовые затраты будут рассчитываться специалистами.  

Пример проекта

Мы приводим пример средних затрат и доходов при установке биогазового оборудования.
Калькуляция затрат и доходов на примере биогазовой установки для спиртового завода. Стоимость установки 1280 тыс. евро. Все услуги и работы включены. Производительность по зерновой барде 100 т в сутки. 

Влажность сепарированной барды 70%. Средний срок окупаемости проекта 2-3 года. А при полном использовании возможностей установки окупаемость может быть 1,5-1,8 года.  Использование возможностей – это добавление коферментов, использование тепла в теплицах, продажа полностью всех производимых удобрений.  

Затраты на энергоносители – одна из основных статей издержек, которая существенно влияет на себестоимость продукции. Очистные сооружения потребляют около 50% энергии, а при постройке биогазовой установки происходит экономия этих 50%.  Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. 

Проект окупается за счет уменьшения себестоимости продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений. Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства.

Затраты:					Евро.
Обслуживание реактора					32 000
Амортизационные расходы					27 800
Обслуживание электрогенератора					4 000
Электроэнергия (для случая, если производится только газ)					6 500
Оплата труда (с запасом берем 2 человека низкой квалификации)					7 000
Всего затрат за год					77 300
Доходы: 1. Продажа/использование газа (или электроэнергии как производной от газа) 2. Продажа/использование удобрений 3. Продажа квот СО2					Евро.
	Ед. изм.	Выход в час.	Выход за год.	Стоимость евро.	Общая сумма евро
Биогаз	м3	575	5 037 000	0,08	402 960
Гумус	тонн	0,616	5 400	80	432 000
Жидкие биоудобрения	м3	3,221	28 200	4	113 000
Квоты СО2	тонн		22 000	8	176 000
Общая прибыль					1 123 960
Чистая прибыль					1 046 660

Источник – Проспект компании «Биоэнергосила»

Материал подготовлен Шиловой Е. П.

Выбросы метана вызывают изменение климата. Вот как их уменьшить.

Недавняя оценка Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) и Коалиции за климат и чистый воздух показала, что сокращение выбросов метана, связанных с сельским хозяйством, будет иметь ключевое значение в борьбе с изменением климата. Но как мир может это сделать? Читайте дальше, чтобы узнать ответы.

Откуда берется метан?

Преобладающим источником является сельское хозяйство.

Выбросы животноводства – от навоза и желудочно-кишечных выбросов – составляют примерно 32% антропогенных выбросов метана. Рост населения, экономическое развитие и городская миграция стимулировали беспрецедентный спрос на животный белок, и, учитывая, что население мира приближается к 10 миллиардам человек, ожидается, что к 2050 году этот голод возрастет на 70 процентов9.0003

Сельскохозяйственный метан получают не только от животных. На выращивание риса-сырца, при котором затопленные поля препятствуют проникновению кислорода в почву, создавая идеальные условия для бактерий, выделяющих метан, приходится еще 8 процентов выбросов, связанных с деятельностью человека.

Что особенного в метане?

Метан является основным фактором образования приземного озона, опасного загрязнителя воздуха и парникового газа, воздействие которого ежегодно приводит к преждевременной смерти 1 миллиона человек. Метан также является мощным парниковым газом. За 20-летний период он в 80 раз сильнее согревает, чем углекислый газ.

С доиндустриальных времен метан стал причиной примерно 30% глобального потепления, и с тех пор, как в 1980-х годах начали вести учет, его распространение распространяется быстрее, чем когда-либо. На самом деле, согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США, несмотря на то, что выбросы углекислого газа _{замедлились во время ограничений, связанных с пандемией, в 2020 году, атмосферный метан резко вырос.}

Как сократить выбросы метана?

Советник ЮНЕП по продовольственным системам и сельскому хозяйству Джеймс Ломакс говорит, что мир должен начать с «переосмысления наших подходов к выращиванию сельскохозяйственных культур и животноводству». Это включает в себя использование новых технологий, переход на диеты, богатые растениями, и использование альтернативных источников белка. Ломакс говорит, что это будет иметь ключевое значение, если человечество хочет сократить выбросы парниковых газов и ограничить глобальное потепление до 1,5 ° C, что является целью Парижского соглашения об изменении климата.

Фото: Unsplash / Tuan Anh Tran

Могут ли фермеры помочь в кампании по сокращению выбросов метана?

Да. Они могут обеспечить животных более питательным кормом, чтобы они были крупнее, здоровее и продуктивнее, эффективно производя больше с меньшими затратами. Ученые также экспериментируют с альтернативными видами кормов, чтобы уменьшить выделение метана коровами, и ищут способы более эффективного обращения с навозом, засыпая его, компостируя или используя для производства биогаза.

Когда дело доходит до основных культур, таких как рис-сырец, эксперты рекомендуют альтернативные подходы к увлажнению и сушке, которые могут сократить выбросы вдвое. Вместо того, чтобы допускать постоянное затопление полей, рисовые поля можно было бы орошать и осушать два-три раза в течение вегетационного периода, ограничивая выработку метана, не влияя на урожайность. Этот процесс также потребует на треть меньше воды, что сделает его более экономичным.

Действительно ли сокращение выбросов метана поможет противостоять изменению климата?

Да. Углекислый газ остается в атмосфере от сотен до тысяч лет. Это означает, что даже если выбросы будут немедленно и резко сокращены, это не окажет влияния на климат до конца века. Но для распада метана требуется всего около десяти лет. Таким образом, сокращение выбросов метана сейчас окажет влияние в ближайшей перспективе и имеет решающее значение для того, чтобы помочь миру удержаться на пути к 1,5°C.

Сколько метана мы действительно можем сократить?

Выбросы метана, вызванные деятельностью человека, могут быть сокращены на целых 45 процентов в течение десятилетия. Это предотвратит глобальное потепление почти на 0,3 °C к 2045 году, поможет ограничить повышение глобальной температуры до 1,5 °C и направит планету на путь достижения целей Парижского соглашения. Ежегодное сокращение приземного озона также предотвратит 260 000 преждевременных смертей, 775 000 посещений больниц, связанных с астмой, 73 миллиарда часов потерянного труда из-за сильной жары и 25 миллионов тонн потерь урожая.

Что делает Организация Объединенных Наций для ограничения выбросов метана ?

Много. В сентябре 2021 года Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш созовет Саммит ООН по продовольственным системам, цель которого — помочь сделать сельское хозяйство и производство продуктов питания более экологичными.

Тем временем инициатива ООН по совместной работе над сельским хозяйством Коронивия поддерживает преобразование сельскохозяйственных и продовольственных систем, уделяя особое внимание тому, как поддерживать производительность в условиях меняющегося климата. Представители также работают над включением сельского хозяйства в Рамочную конвенцию ООН об изменении климата и проведут обсуждения на Конференции ООН по изменению климата (COP26) в конце этого года.

Для получения дополнительной информации о сельском хозяйстве и чистом воздухе обращайтесь к Тию Чангу: [email protected]

 

Каждый год 7 сентября мир отмечает Международный день чистого воздуха для голубого неба. Этот день направлен на повышение осведомленности и содействие действиям по улучшению качества воздуха. Это глобальный призыв к поиску новых способов ведения дел, уменьшению загрязнения воздуха, которое мы вызываем, и обеспечению того, чтобы каждый и везде мог пользоваться своим правом дышать чистым воздухом. Тема второго ежегодного Международного дня чистого воздуха для голубого неба, организованного Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП), – «Здоровый воздух, здоровая планета».

 

Факты и информация о метане

Некоторые озера могут «отрыгивать» метан естественным путем. Здесь ученые поджигают его, чтобы проверить, сколько газа осталось в ловушке во время осенних заморозков.

Фотография Марка Тиссена, Коллекция изображений Nat Geo

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Каждый раз, когда корова срыгивает или выделяет газ, в атмосферу выбрасывается небольшое количество метана.

Каждая из этих затяжек, выходящих из коровьего водопровода, сложенная вместе, может оказать большое влияние на климат, потому что метан является мощным парниковым газом — примерно в 28 раз более сильным, чем углекислый газ, нагревает Землю в 100-летней шкале времени. , и более чем в 80 раз мощнее за 20 лет. Эффекты не просто гипотетические: со времен промышленной революции концентрация метана в атмосфере увеличилась более чем вдвое, и около 20 процентов потепления, которое испытала планета, может быть связано с газом.

В атмосфере не так много метана — около 1800 частей на миллиард, что примерно равно двум чашкам воды в бассейне. Это примерно в 200 раз меньше концентрации в атмосфере, чем углекислого газа, самого распространенного и опасного из парниковых газов. Но химическая форма метана удивительно эффективно удерживает тепло, а это означает, что добавление небольшого количества метана в атмосферу может сильно повлиять на то, насколько и как быстро планета нагревается.

Метан — простой газ, состоящий из одного атома углерода с четырьмя плечами атомов водорода. Время его пребывания в атмосфере относительно быстротечно по сравнению с другими парниковыми газами, такими как CO ₂ — любая молекула метана после выброса в атмосферу существует около десяти лет, прежде чем испарится. Это мелочь по сравнению с веками, которые молекула CO ₂ может продержаться над поверхностью планеты. Но источников метана много, поэтому атмосферная нагрузка постоянно восстанавливается или увеличивается.

Источники метана

Сегодня около 60 процентов метана в атмосфере поступает из источников, которые, по мнению ученых, вызваны деятельностью человека, в то время как остальная часть поступает из источников, которые существовали до того, как люди начали существенно влиять на углеродный цикл.

Большая часть естественных выбросов метана происходит из сырого источника: водно-болотных угодий, включая болота. Многие микробы похожи на млекопитающих в том, что они поедают органику и выделяют углекислый газ, но многие из тех, что живут в неподвижных, лишенных кислорода местах, таких как заболоченные почвы, вместо этого производят метан, который затем просачивается в атмосферу. В целом около трети всего метана, плавающего в современной атмосфере, поступает из водно-болотных угодий.

Существует множество других природных источников метана. Он естественным образом просачивается из-под земли вблизи некоторых месторождений нефти и газа и из устьев некоторых вулканов. Он просачивается из тающей вечной мерзлоты в Арктике и накапливается в отложениях под мелководными спокойными морями; он уносится от горящих ландшафтов, входя в атмосферу как CO ₂ ; и его производят термиты, когда они прогрызают груды древесного детрита. Но все эти другие естественные источники, за исключением водно-болотных угодий, составляют лишь около десяти процентов от общего объема выбросов каждый год.

Человеческие источники метана

Сегодня антропогенные источники составляют основную часть метана в атмосфере.

Коровы и другие пастбищные животные привлекают большое внимание из-за их отрыжки и выбросов метана. У таких травоядных в желудке живут микробы, наполняющие кишечник автостопщиками, которые помогают им расщеплять и усваивать питательные вещества из жесткой травы. Эти микробы производят метан в качестве отходов жизнедеятельности, которые исходят от коров с обоих концов. Навоз, который производит крупный рогатый скот и другие пастбища, также является местом, где микробы могут заниматься своими делами, производя еще больше метана. В мире насчитывается 1,4 миллиарда голов крупного рогатого скота, и это число растет по мере увеличения спроса на говядину и молочные продукты; вместе с другими пасущимися животными они вносят около 40 процентов годового бюджета метана.

Другие сельскохозяйственные предприятия также выбрасывают метан в атмосферу. Рисовые поля очень похожи на водно-болотные угодья: когда они затоплены, они заполнены спокойными водами с низким содержанием кислорода, которые являются естественным домом для бактерий, вырабатывающих метан. И некоторые ученые считают, что они могут увидеть момент, когда производство риса началось в Азии около 5000 лет назад, потому что концентрация метана, зафиксированная в крошечных пузырьках древнего воздуха, застрявших в ледяных кернах Антарктиды, быстро росла.

Маленькая колба содержит столько же метана, сколько и большая, в виде порошка, а не газа.

Фотография Марка Тиссена, Коллекция изображений Nat Geo

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Метан также попадает в атмосферу на газовых и нефтяных буровых площадках. Во многих штатах и ​​странах действуют строгие правила относительно разрешенной утечки, но оказалось, что эти правила трудно обеспечить. Недавние исследования показывают, что скважины только в США производят примерно на 60 процентов больше метана, чем ранее предполагалось Агентством по охране окружающей среды. Во всем мире энергетический сектор обеспечивает около четверти годового бюджета метана.

Еще один крупный источник? Напрасно тратить. Микробы на свалках и в центрах очистки сточных вод пережевывают детрит, оставляемый людьми, и в процессе ежегодно выбрасывают тонны метана — около 14 процентов годового следа США.

Воздействие метана на климат в прошлом и будущем

Метан также мог быть причиной быстрого потепления в глубокой истории Земли, миллионы лет назад. Под высоким давлением, подобным давлению на дне океана, метан затвердевает в слякообразный материал, называемый гидратом метана. Огромное количество метана «заморожено» на дне моря в этом химическом состоянии, хотя точные количества и местонахождение все еще изучаются. Гидраты стабильны до тех пор, пока их не потревожит что-то, например, поток теплой воды.

По мнению некоторых ученых, сильное потепление, произошедшее около 55 миллионов лет назад, могло быть вызвано дестабилизацией гидратов. Метан просачивался с морского дна в атмосферу, наполняя ее удерживающим тепло газом и заставляя планету резко и быстро нагреваться.