El metano como gas de efecto invernadero

El metano es un componente importante del gas natural, pero sus características químicas y físicas también lo convierten en un poderoso gas de efecto invernadero y un contribuyente preocupante para el mundo. cambio climático.

Una molécula de metano, CH₄, está hecho de un átomo de carbono central rodeado por cuatro hidrógenos. El metano es un gas incoloro que generalmente se forma de dos maneras:

• El metano biogénico es producido por microorganismos que descomponen ciertos tipos de azúcares en condiciones donde no hay oxígeno. Este metano producido biológicamente puede ser liberado a la atmósfera inmediatamente después de ser producido, o puede acumularse en sedimento húmedo solo para ser liberado más tarde.
• El metano termogénico se formó cuando la materia orgánica se enterró profundamente bajo capas geológicas y durante millones de años, y luego se descompuso por presión y altas temperaturas. Este tipo de metano es el constituyente principal del gas natural y constituye del 70 al 90% de este. El propano es un subproducto común que se encuentra en el gas natural.

El metano biogénico y termogénico puede tener diferentes orígenes, pero tienen las mismas propiedades, lo que los convierte en gases de efecto invernadero eficaces.

Metano, junto con dióxido de carbono y otras moléculas, contribuyen significativamente a la efecto invernadero. La energía reflejada del sol en forma de radiación infrarroja de longitud de onda más larga excita las moléculas de metano en lugar de viajar al espacio. Esto calienta la atmósfera, lo suficiente como para que el metano contribuya a aproximadamente el 20% del calentamiento debido a los gases de efecto invernadero, el segundo en importancia detrás del dióxido de carbono.

Debido a la enlaces químicos Dentro de su molécula, el metano es mucho más eficiente en la absorción de calor que el dióxido de carbono (hasta 86 veces más), lo que lo convierte en un gas de efecto invernadero muy potente. Afortunadamente, el metano solo puede durar entre 10 y 12 años en la atmósfera antes de oxidarse y convertirse en agua y dióxido de carbono. El dióxido de carbono dura siglos.

De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental (EPA), la cantidad de metano en la atmósfera se ha multiplicado desde la revolución industrial, creciendo de un estimado de 722 partes por billón (ppb) en 1750 a 1834 ppb en 2015. Sin embargo, ahora parece que las emisiones de muchas partes desarrolladas del mundo se han estabilizado.

En los Estados Unidos, las emisiones de metano provienen principalmente de la industria de los combustibles fósiles. El metano no se libera cuando quemamos combustibles fósiles, como lo hace el dióxido de carbono, sino más bien durante la extracción, el procesamiento y la distribución de combustibles fósiles. El metano se escapa de las cabezas de los pozos de gas natural, en las plantas de procesamiento, en las válvulas de las tuberías defectuosas e incluso en la red de distribución que lleva el gas natural a hogares y empresas. Una vez allí, el metano continúa goteando de los medidores de gas y los aparatos que funcionan con gas, como calentadores y estufas.

Algunos accidentes ocurren durante el manejo del gas natural que resulta en la liberación de grandes cantidades de gas. En 2015, se liberaron volúmenes muy altos de metano de una instalación de almacenamiento en California. La fuga de Porter Ranch duró meses, emitiendo casi 100,000 toneladas de metano a la atmósfera.

La segunda fuente más grande de emisiones de metano en los Estados Unidos es la agricultura. Cuando se evalúa globalmente, las actividades agrícolas en realidad ocupan el primer lugar. ¿Recuerdas esos microorganismos que producen metano biogénico en condiciones donde falta oxígeno? Las tripas herbívoras del ganado están llenas de ellas. Las vacas, las ovejas, las cabras e incluso los camellos tienen bacterias metanogénicas en el estómago para ayudar a digerir el material vegetal, lo que significa que colectivamente pasan grandes cantidades de gas metano. Y no es un problema menor, ya que se estima que un 22% de las emisiones de metano en los Estados Unidos provienen del ganado.

Otra fuente agrícola de metano es la producción de arroz. Los arrozales también contienen microorganismos productores de metano, y los campos empapados liberan alrededor del 1,5% de las emisiones mundiales de metano. A medida que la población humana crece y con ella la necesidad de cultivar alimentos, y a medida que aumenta la temperatura con el cambio climático, se espera que las emisiones de metano de los arrozales continúen aumentando. Ajustar las prácticas de cultivo de arroz puede ayudar a aliviar el problema: retirar temporalmente el agua a mitad de temporada, por ejemplo, hace una gran diferencia pero para muchos agricultores, la red de riego local no puede acomodar cambio.

La materia orgánica que se descompone en el interior de un vertedero produce metano, que normalmente se expulsa y se libera a la atmósfera. Según la EPA, es un problema suficientemente importante que los vertederos son la tercera fuente más grande de emisiones de metano en los Estados Unidos. Afortunadamente, un número creciente de instalaciones captura el gas y lo dirige a una planta que utiliza una caldera para producir electricidad con ese gas residual.

A medida que las regiones árticas se calientan rápidamente, se libera metano incluso en ausencia de actividad humana directa. La tundra ártica, junto con sus numerosos humedales y lagos, contiene grandes cantidades de vegetación muerta similar a la turba encerrada en hielo y permafrost. A medida que esas capas de turba se descongelan, la actividad de los microorganismos aumenta y se libera metano. En un circuito de retroalimentación problemático, cuanto más metano hay en la atmósfera, más cálido se vuelve y se libera más metano del permafrost descongelado.

Para agregar a la incertidumbre, otro fenómeno preocupante tiene el potencial de perturbar aún más nuestros climas muy rápidamente. Bajo los suelos árticos y en las profundidades de los océanos existen grandes concentraciones de metano atrapadas en una malla de agua hecha de hielo. La estructura resultante se llama clatrato o hidrato de metano. Los grandes depósitos de clatrato pueden desestabilizarse al cambiar las corrientes, los deslizamientos de tierra bajo el agua, los terremotos y el calentamiento de las temperaturas. El colapso repentino de grandes depósitos de clatrato de metano, por cualquier razón, liberaría mucho metano a la atmósfera y provocaría un rápido calentamiento.

Como consumidor, la forma más efectiva de reducir las emisiones de metano es reduciendo nuestras necesidades de energía de combustibles fósiles. Esfuerzos adicionales incluyen elegir una dieta baja en carnes rojas para reducir la demanda de metano ganado y compostaje para reducir la cantidad de desechos orgánicos enviados a los vertederos donde produciría metano.