التأثيرات البيئية لغاز الميثان غاز الميثان هو مركب من المركبات الكيميائية وهو أحد أبسط الهيدروكربونات وهو غاز له الصيغة الكيميائية 4HC حيث يكون الميثان نقيًا وعديم الرائحة.
عند استخدامه تجاريًا، يمكن مزجه بكميات صغيرة جدًا من مركبات الكبريت ذات الرائحة المميزة، مثل مركب إيثيل مركابتان، ويمكن تتبع آثار الميثان عند حدوث تسرب.
مما يتكون الميثان؟
- الميثان هو أحد مكونات الغاز الطبيعي وهو من أهم أنواع الوقود.
- وإذا كان جزء واحد فقط من الميثان يحترق بوجود الأكسجين.
- يمكن أن يتسبب هذا في إنتاج جزء واحد من ثاني أكسيد الكربون 2OC وجزئين من الماء O2H.
- الميثان هو أيضا غاز من غازات الدفيئة.
- والتي لها القدرة على تسخين الغلاف الجوي حوالي خمسة وعشرين مرة، وعملها أعنف من ثاني أكسيد الكربون.
المصادر الطبيعية للميثان
يمكن إنتاج غاز الميثان من خلال الترسبات الجيولوجية، لذلك فهو مرتبط بأنواع مختلفة من الوقود الهيدروكربوني، ويمكن أيضًا الحصول على هذا الغاز من مصادر طبيعية مثل:
- عن طريق تحلل النفايات العضوية.
- أيضا من خلال المصادر الطبيعية مثل: المستنقعات حوالي ثلاثة وعشرين بالمائة.
- يشكل الوقود الأحفوري حوالي عشرين بالمائة.
- أيضا من خلال عملية الهضم في تربية الحيوان وبنسبة سبعة عشر بالمائة.
- يتم أيضًا استخراج الميثان من قاع البحر حيث توجد كميات كبيرة جدًا وهائلة من الغاز الطبيعي المجمد تحت قاع البحر.
- قدر العديد من الخبراء أن احتياطيات هيدرات الميثان موجودة تحت محيطات وبحار العالم.
- والتي يمكن أن تكون حوالي ثلاثة آلاف جيجا طن أي ما يعادل حوالي ثلاثة مليارات كيلوجرام.
- كما يمكن أن يكون معادلاً لمضاعفة احتياطيات الطاقة الموجودة في جميع مصادر الطاقة التقليدية مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
- يمكن لمعظم الدول مثل الصين واليابان وكوريا الجنوبية والهند والبرازيل والولايات المتحدة التقدم بطلب للحصول على هذا.
- يحدث هذا عندما يتم استخراج هيدرات الميثان من أعماق البحار لتلبية احتياجات الطاقة.
- أيضًا، من المصادر الطبيعية لإنتاج الميثان البكتيريا الموجودة أثناء زراعة الأرز.
- أيضًا عند تسخين الكتلة الحيوية أو الاحتراق اللاهوائي.
- حوالي ستين بالمائة من الانبعاثات التي يمكن إنتاجها هي غاز الميثان، الذي ينتج عن الأنشطة البشرية.
- خاصة النشاط الزراعي في المائتي عام الماضية.
- بينما تضاعف تركيز الميثان في الغلاف الجوي من 8.0 إلى 6.1 جزء في المليون.
- نظرًا لأنه يمكن تصنيف الميثان على أنه كتلة حيوية، فيمكن أيضًا إنتاجه عن طريق الاحتراق اللاهوائي لبعض هذه المواد العضوية.
المصادر الصناعية للميثان
من الممكن العمل على إنتاج الميثان واستخدامه الصناعي عن طريق التفاعلات الكيميائية مثل: تفاعل ReitabaS noitcaer أو عملية hcsporT-rehcsiF ssecorP.
- على الرغم من التقديرات المقدرة، يمكن تقدير الميثان الموجود في رواسب المحيطات بمليارات المليارات من الأطنان.
- تم اقتراح العديد من النظريات التي تنص على أن هذه الكميات الكبيرة والضخمة من الميثان.
- يمكن إطلاقه فجأة مرة أخرى، وهذا يمكن أن يؤدي إلى زيادة كبيرة في درجة الحرارة.
- أبسط هيدروكربون هو الميثان، وهو غاز له الصيغة الكيميائية 4HC.
- لأن الميثان، وهو نقي، ليس له رائحة، ولكن عند استخدامه تجاريًا.
- يخلط مع كمية قليلة من الكبريت برائحة نفاذة وأنواع مركباته.
- على سبيل المثال: المركبات التي يمكن أن تعمل لتكون قادرة على تتبع التعرض للميثان في أي نوع من أنواع التسرب.
احتراق
- هناك العديد من الخطوات المتبعة في حرق الميثان، حيث يمكن أن يتحول الميثان إلى جذر ميثيل، والذي يمكن أن يتحول أيضًا إلى جذر ميثيل 3HC، والذي يمكن أن يتحول إلى الفورمالديهايد.
- بدلاً من ذلك، يمكن تحويل الفورمالديهايد إلى الفورمالديهايد، OCH، والذي بدوره هو أول أكسيد الكربون، OC، حيث يمكن إطلاق هذه العملية عن طريق الانحلال الحراري التأكسدي.
- بمجرد اكتمال عملية الانحلال الحراري التأكسدي، يتأكسد H2 لتكوين O2H ويتم إطلاق الحرارة، ويمكن أن يحدث هذا بسرعة كبيرة وفي أقل من جزء من الثانية.
- في النهاية يمكن أن يتأكسد OC ليشكل 2OC ويمكن إطلاق الكثير من الحرارة ويمكن أن تكون هذه العملية بطيئة للغاية ويمكن أن تستغرق هذه الخطوات عدة أجزاء من الثانية حتى تكتمل.
تنشيط الهيدروجين
- نظرًا لأن الرابطة التي لها مساهمة كبيرة بين الكربون والهيدروجين في الميثان، يمكن اعتبارها واحدة من أقوى الروابط الهيدروجينية، لذا فإن استخدامها كمادة وسيطة في صناعة البتروكيماويات محدود.
- بينما لا يزال البحث جاريًا عن الحفر المناسب لكسر الرابطة بين HC والميثان والألكانات السفلية الأخرى.
الهالوجين
- يمكن أن يتفاعل غاز الميثان مع غاز متعدد الهالوجين وفقًا لمعادلته العامة والخاصة.
- وفي ضوء الشمس غير المباشر، يمكن أن يكون التفاعل رد فعل بديل.
غاز الميثان خارج الكرة الأرضية
يُعتقد أنه تم التعرف على الميثان وموجود في العديد والعديد من مناطق النظام الشمسي، وقد يعتقد البعض أن التعرف على هذا الغاز خلال العمليات غير العضوية التي صاحبت تطور النظام الشمسي، وهي على النحو التالي:
- كوكب المشتري: يتكون غلافه الجوي من حوالي 0.3٪ ميثان.
- وأيضًا المريخ: أحد الكواكب التي تحتوي على حوالي عُشر المليار (bp).
- زحل: كوكب قد يحتوي غلافه الجوي على 4.0٪ ميثان، بما في ذلك: Iapetus و Titan.
- كوكب نبتون ومنها: تريتون.
- وكوكب أورانوس، بما في ذلك: قمر آرييل، قمر ميراندا، قمر أوبيرون، تيتانيا، قمر أمبرييل، المذنب هالي، المذنب هياكوتاكي.
- هناك أيضًا آثار للميثان في طبقة رقيقة على قمر الأرض.
- هناك أيضًا العديد من الاكتشافات حول وجود غاز الميثان في السحب البينجمية.
استخدام غاز الميثان
هناك العديد من الاستخدامات للميثان ومنها:
- طاقة مجدية اقتصاديًا حيث يمكن أن تحتوي على مناجم الفحم وأنظمة النفط والغاز ومدافن النفايات والسماد الطبيعي.
- مناجم الفحم: يمكن استخدام الميثان لتقليل مخاطر الانفجار، ويمكن إزالة الميثان من المناجم تحت الأرض قبل وأثناء وبعد التعدين.
- هناك استخدامات أخرى للميثان التي تدر أيضًا دخلاً من مناجم الفحم.
- وهي: ضخ غاز المناجم في خطوط أنابيب توزيع الغاز الطبيعي، واستخدامه لتوليد الكهرباء أو كوقود للمركبات أو السيارات.
- مدافن النفايات: يمكن تطبيق هذه الطريقة لتقليل انبعاثات الميثان من مدافن النفايات، والتي قد تشمل جمع أو حرق أو إعادة استخدام غاز المكب.
- تركز تقنية غاز المكب أيضًا على توليد الكهرباء والاستخدام المباشر للغاز، ويمكن توليد الكهرباء من خلال توزيع غاز الميثان المُجمع عبر شبكات خطوط الأنابيب، كما لو كان وقودًا للمحركات أو التوربينات.