Источники, использование и влияние газа метана на нашу окружающую среду

Метан (CH4) — это бесцветный газ без запаха, обычно который применяется в виде топлива — главный элемент газа. Он считается углеводородом и, поэтому, органическим по собственной природе. Он также считается одним из газов углеродного происхождения, играющих ключевую роль в парниковом эффекте. Как говорит.S. Агентство по охране внешней среды США (EPA), 10 процентов выбросов тепличных газов происходит из-за применения метана. Этот газ легче воздуха и может находиться лишь в газообразной форме.

Это вид ископаемого топлива, который настоящим образом встречается под поверхностью земли как конечный продукт анаэробного разложения метаногенами, где он встречается одновременно с остальными ископаемыми видами топлива, например как уголь и нефть. Газ метан тоже может быть получен в лаборатории путем нагревания смеси этаноата натрия и содовой извести.

Источник: Flickr

Из-за качества и количества углеводородов метан считается очень огнеопасным газом. Он легко горит в воздухе бледным несветящимся пламенем, реагируя с кислородом, выделяя углекислый газ, пар перегретый и приличное количество тепла. Эта статья посвящена источникам, применению и влиянию газа метана.

Источники газа метана

1. Ископаемое топливо

Ископаемое топливо считается самым большим энергетическим источником в мире — оно применяется для привода двигателей автомобилей, турбин и остальной техники. Ископаемое топливо добывается из разложившихся органических веществ, которые разлагались в течение миллионов лет под влиянием сильного тепла, что стало причиной распаду вещества на топливо.

В результате оно состоит преимущественно из углерода, являющегося главным источником газа метана. Газ метан настоящим образом встречается под поверхностью земли, и поскольку он находится в газообразной форме, его непросто поймать или извлечь. Он образуется из остальных углеводородов в жидком и твёрдом состоянии, например как нефть и уголь, исходя из этого.

2. Водно-болотные угодья

Искусственные водно-болотные угодья, например плотины и водоемы, могут оказывать влияние на наличие газа метана. Около 30% выбросов метана производится водно-болотными угодьями, включая водоемы, озера и реки. Обычно такие участки чистятся от растительности, чтобы применить их для строительства. Потом мертвая органика продолжает разлагаться в основании данных строений, что приводит к образованию газа метана в воде.

Присутствие воды и отсутствие свежего открытого воздуха процесс делает быстрее гниения мертвой органической материи. Именно этот процесс гниения приводит к образованию газа метана на дне болота. Водно-болотные угодья природного происхождения имеют тот же эффект.

3. Термиты

Термиты являются существенным природным источником метана. Каждый термит повседневно производит немного метана. Но когда это кол-во умножается на мировую популяцию термитов, их выбросы становятся больше, создавая в общей сложности 23 миллиона тонн метана в течении года.

Анализ и контроль качества на фарм. про-ве. Газовая хроматография

Во время естественного процесса пищеварения термита образуется метан. Термиты кушают целлюлозу, однако для ее переваривания полагаются на микроорганизмы в собственном кишечнике. Эти микроорганизмы делают метан во время процесса, что составляет 12% природных выбросов метана.

4. Океаны

Дополнительным существенным природным источником метана являются океаны. Метанопроизводящие микробы, проживающие в океане, создают эти выбросы. Это создаёт 10% природных выбросов метана. В глобальном масштабе океаны создают 19 миллионов тонн метана в течении года.

Океанические выбросы метана часто появляются в намного глубоких слоях осадочных пород в продуктивных прибрежных районах. На них приходится 75% выбросов метана в океане. Метан, созданный этими микробами, перемешивается с находящейся вокруг водой. Через определенный промежуток времени он выбрасывается в атмосферу с поверхности океана.

КАКОЕ ГБО ЛУЧШЕ? МЕТАН ИЛИ ПРОПАН?

5. Компостирование

Одним из самых рекомендуемых вариантов утилизации отходов считается компостирование, тем более для отходов органики. Компостирование в себя включает наслоение разных типов органических веществ для переработки отходов назад в землю неопасным и дружественным способом.

Исходя из этого, смесь мертвых органических веществ приводит к выделению в атмосферу газа метана. Но при компостировании выделяется немного этого газа если сравнивать с другими источниками газа, и поэтому он не представляет опасности.

6. Животноводство

Животноводство создаёт 90 миллионов тонн метана в течении года.Поскольку люди растят жвачных животных, например как коровы, овцы и козы, для еды, энтеральная ферментация у таких сельскохозяйственных животных создаёт 27% выбросов метана в атмосферу.

Во время естественного процесса пищеварения они выделяют приличное количество метана. Энтеральная ферментация происходит из-за микроорганизмов в желудке таких животных. В результате образуется метан в качестве побочного продукта, который либо выдыхается животным, либо выделяется в виде флатуса. Вот почему мясо, которое мы принимаем пищу изо дня в день, оказывает большое влияние на объем выбросов метана.

7. Отходы животноводства

Стремясь сэкономить на невозобновляемых источниках энергии, земной шар поощряет системы животноводства для производства биогаза для обеспечения дешевой и доступной энергии. Животноводство стало причиной росту этого возобновляемого энергетического источника, поскольку оно предоставляет все материалы, нужные для создания установки. В результате ферментации отходов животноводства возросло выделение метана в атмосферу.

8. Анаэробное разложение

Газ метан образуется при анаэробном бактериальном разложении. Это значит, что процесс гниения органических веществ не требует кислорода; скорее, для этого нужна которая подходит среда для процветания бактерий. Это часто происходит во время разложения отходов органики на свалках, разложения органических материалов в сточной воде из бытовых, муниципальных и промышленных источников, а еще при утилизации огромного количества навоза при помощи больших очистных систем отходов и резервуаров в животноводстве.

9. Управление отходами

Канализационные воды Неочищенные канализационные воды подвержены отделке, чтобы их можно было считать безопасными для выпуска назад в водные пути. В процессе очистки остается осадок, а поскольку осадок часто собой представляет смесь соединений, особенно органических веществ, подходящие бактерии делают его собственным домом и помогают разложению, что приводит к выработке газа метана.

10. Добыча угля

Уголь — самая плотная форма ископаемого топлива, добываемого с поверхности земли, поэтому он твёрдый и занимает прилично места, таким образом задерживая газ метан под собой. Добыча угля приводит к высвобождению газа метана в атмосферу, так как его непросто задержать.

11. Рисовые поля

Для выращивания риса его растят на полях, залитых водой. Очень большое количество воды истощает кислород, присутствующий в почве, а еще приводит к разложению присутствующих органических материалов, что обеспечивает подходящую среду для изготовления газа метана. Газ выделяется в атмосферу путем диффузии. Рисовые поля считаются одним из самых больших источников газа метана, выделяемого в среду которая нас окружает.

12. Сжигание древесного топлива

Применение дров и кокса считается популярным, поскольку это не дорогой способ получения энергии для готовки пищи и отопления. Однако при применении древесного топлива в атмосферу выделяется газ метан. Лесные пожары также выделяют этот газ в атмосферу.

13. Сжигание биомассы

Биологическая масса — это материал из живой или мертвой органической материи. Сжигание биомассы вызывает приличное количество выбросов метана. Широкомасштабные открытые пожары, проводимые людьми для уничтожения отходов культур сельского хозяйства и расчистки земель для сельскохозяйственного либо другого применения, создают 11% выбросов метана, производимых человеком. Естественные лесные пожары внесут собственный депозит в это. Но подавляющее большинство сжигания биомассы выполняется по вине человека. Сжигание биомассы создаёт 38 миллионов тонн метана в течении года.

14. Биологическое топливо

Биологическое топливо производит 12 миллионов тонн метана ежегодно. Любая биологическая масса, применяемая для изготовления энергии для домашних потребностей, считается биологическим топливом. По оценкам, 80% биологического топлива используется для готовки пищи, отопления и освещения в обиходе путем сжигания древесины, сельскохозяйственных отходов или навоза животных. Это очень большой депозит в глобальные выбросы биологического топлива.

Около 2.7 миллиардов человек, практически половина населения мира, повседневно применяют твёрдое биологическое топливо для готовки пищи и отопления собственных домов. Большое количество из них бедны и проживают в развивающихся странах. Другими источниками биологического топлива являются низкотехнологичные предприятия, например печи для изготовления кирпича или плитки, рестораны, ТС и т.д.

15. Свалки и отходы

Свалки и отходы делают 55 миллионов тонн метана в течении года. Свалки и открытые мусорные полигоны полны органических веществ, например как отходы от пищи, газеты, скошенная трава и листы. Поскольку мы продолжим сваливать новый мусор поверх старого, органические вещества в нашем мусоре оказываются в ловушке в условиях отсутствия кислорода. Это создаёт замечательные условия для микробов, вырабатывающих метан, которые расщепляют отходы, производя приличное количество метана. Даже после закрытия свалки бактерии будут продолжать разлагать захороненные отходы и выделять метан в течение многих лет.

Применение газа метана

1. Применяется в кулинарии

Метан считается углеводородом и легче воздуха. Поэтому он производит больше энергии на единицу веса если сравнивать с нефтью и углем. Его также используют для готовки пищи, поскольку у него нет запаха и не оставляет нагара на утвари для кухни.

2. Применение в помещениях для жилья

Остальные виды применения метана — для обогрева и охлаждения домов. В определенных домах газ метан применяется для нагрева воды. Еще одно популярное применение в обиходе — камин на природном газе. Существуют также сушилки для одежды на природном газе, однако они не очень популярны.

3. Применяется для освещения

Метановый газ можно применять для выработки электрической энергии в домах, офисах и промпредприятиях. В процессе, называемом распределенной генерацией, метан, содержащийся в сетевом газе, может производить электрическую энергию. Микротурбины (тепловые двигатели) и топливные детали на природном газе могут делать достаточно электрической энергии.

Источник: Flickr

Коровы — как источник парникового эффекта?

4. Применяется в производстве остальных соединений

Газ метан нужен для образования метанола (метилового спирта), который считается важным элементом алкоголя. Он также важен для искусственного производства водорода, применяемого в различных промышленных сферах.

Соляная кислота, одна из очень популярных кислот, применяемых в лабораториях, производится с применением газа метана в качестве ингредиента. Трихлорметан — еще одно соединение, для получения которого нужен газ метан. Также известен как хлороформ, он повсеместно применяется в качестве растворителя и анестетика.

5. Применяется для работы оборудования которое применяется в промышленности

Метан, как форма газа, важен для самых разных промышленных сфер. Это популярный ингредиент тканей, пластмасс, антифризов и удобрений. Газ метан применяется для работы или питания двигателей и турбин на заводах. Такие отрасли промышленности, как целлюлозно-бумажная, пищевая, нефтехимическая и компании, работающие с камнем, глиной и стеклом, применяют энергию, которую он выделяет. Сжигание метана помогает предприятиям сушить, осушать, плавить и обеззараживать собственную продукцию. Он также применяется для получения энергии для целей освещения.

6. Применяется для изготовления сажи

Газ метан может сгорать не полностью, что приводит к образованию необычных отложений углерода. Эти отложения известны как копоть и применяются для укрепления резины, из которой делают шины автомобиля. Такая же копоть применяется для изготовления красок и типографской краски.

7. Это ингредиент для удобрений

При добавлении водорода газ метан применяется для изготовления аммиака, являющийся ключевым соединением в производстве удобрений.

8. Применяется в качестве ракетного топлива

При горении метана в газообразном состоянии образуется меньше углеродных отложений, что делает его прекрасным топливом для ракет. Он также не оставляет остатков. Остальные виды топлива, например керосин, выделяют много углерода, что делает топку ракеты поломанной.

Влияние газа метана на внешнюю среду

1. Взрывы

Смесь метана и воздуха очень взрывоопасна по собственной природе. Около 20% воздуха составляет кислород, и он становится очень реактивным при контакте с метаном. Были ситуации взрывов, тем более в шахтах, когда шахты обрушивались просто из-за реакции между газом метаном в шахте и кислородом в воздухе.

Взрывы также наблюдались на свалках, где органические отходы были уплотнены, и газ метан выделяется в огромных количествах. Сообщалось о спонтанной реакции с воздухом вокруг свалки, способная привести к появлению пожара.

2. Эффект парника

Сам по себе газ метан не представляет вреда для внешней среды и жизни. Но все таки, при очень высокой концентрации этого газа в комбинировании с углекислым газом и паром перегретым происходит поглощение и улавливание тепла в атмосфере, что наносит вред внешней среде. Результат называют эффектом тепличных газов, связанным с климатическими изменениями и масштабным потеплением.

3. Ожоги

В собственной чрезвычайно холодной форме газ метан способно вызывать ожоги при попадании на поверхность кожи и в глаза.

4. Удушье

В больших концентрациях и в закрытом пространстве газ может вступить в реакцию со всем присутствующим кислородом и лишить человека кислорода, что приводит к удушью.

5. Болезнь

Во время сгорания метана двигатели выделяют углеводороды и пары, которые могут быть опасны при попадании в организм. С другой стороны, действие больших уровней метана может привести к головной боли, рвоте, тошноте и потере сознания.

6. Изменение климата

По данным НАСА, метан, после углекислого газа, ответственен приблизительно за 23% климатических изменений в двадцатом веке. Метан, который выбрасывается в атмосферу перед сжиганием, вреден для внешней среды. Если сравнивать с другими парниковыми газами, жизненный период метана в атмосфере относительно невысокий, однако он эффектнее останавливает тепло, чем прочие газы. Поскольку он способен сохранять тепло в атмосфере, метан способствует изменению климата.