Что такое метан и почему вас это должно волновать?

Каждый раз, когда вы дышите, вы, вероятно, вдыхаете небольшое количество метана, одного из самых мощных и важных газов на планете.

По сути, метан очень прост: это всего лишь одна молекула углерода, окруженная четырьмя молекулами водорода. Хотя это не один из основных газов в нашей атмосфере - это азот, кислород и аргон - это одно из самых обильных органических соединений на Земле. Но даже если он везде, вы никогда не узнаете, что он здесь, поскольку метан не имеет цвета, запаха и вкуса.

Не позволяйте своей невидимости обмануть вас. Метан может сыграть важную роль - как хорошую, так и плохую - в будущем жизни на Земле.

Несколько основ

Метан - это природное вещество, которое со временем может быть получено биологическими путями - вот что создает природный газ, основным компонентом которого является метан, а также технологические процессы или другие синтетические средства. Если производится под землей, это может длиться тысячелетиями. Попадая в атмосферу, он разрушается где-то от девяти до 15 лет, поскольку подвергается воздействию кислорода и водяного пара.

Но пока он в атмосфере, это довольно мощный материал. Метан не только является парниковым газом, таким как углекислый газ, основной движущей силой антропогенного изменения климата, но его эффект удержания тепла даже сильнее, чем у CO2.

Ученые используют метрику, называемую потенциалом глобального потепления (GWP), чтобы сравнить, как 1 тонна данного газа удерживает тепло на Земле по сравнению с 1 тонной CO2. И, согласно Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК), у метана ПГП в 100-летнем масштабе составляет 34, что означает, что он в 34 раза сильнее парникового газа, чем CO2 за столетие. Но поскольку метан очень недолговечен в воздухе, его ПГП еще выше в более короткие сроки: например, за 20 лет он имеет огромный ПГП, равный 86.

И даже если сам метан не остается в атмосфере до тех пор, пока CO2, долговременные эффекты его кратковременных скачков температуры могут быть необратимыми. Например, таяние морского льда в Арктике создает коварную обратную связь.

По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), на метан приходится около 10 процентов выбросов парниковых газов в результате деятельности человека, такой как системы природного газа, мусорные свалки, системы добычи угля и навоза. Но в то же время метан - особенно в природном газе - является важным источником топлива, который производит меньше парниковых газов при сжигании, чем уголь или нефть.

Потенциал метана как энергии

Метан сжигается на буровой площадке месторождения Баккен в Северной Дакоте в 2014 году. (Фото: Джефф Пейшл / NOAA)

В последние годы метан быстро стал источником энергии, особенно в Соединенных Штатах. По данным Управления энергетической информации США, в 2015 году американцы получали 29 процентов своей энергии из природного газа, в то время как уголь составлял всего 16 процентов, что значительно меньше, чем доля угля в 2008 году, составляющая 50 процентов. В 2011 году в США впервые с 1981 года было добыто больше природного газа, чем угля.

Хотя природный газ все еще не возобновляемый (и изменяющий климат) ресурс, он производит меньше опасных выбросов, чем уголь. По данным EPA, природный газ "производит вдвое меньше двуокиси углерода, менее трети - окислов азота и 1% - окислов серы на электростанции".

Природный газ имеет потенциал и за пределами электростанций. Это может быть сжато, чтобы заправить транспортные средства, и растущая область исследования стремится сделать батареи работающими на метане. Метан из мусорных свалок также может использоваться для выработки энергии, также как и метан, выбрасываемый навозом на свиноводческих фермах. В последних случаях, когда метан вырабатывается биологическими средствами, он на самом деле более устойчив, чем природный газ, и использует материалы для выработки электроэнергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую.

Риск метана для климата

В дополнение к городским огням, это спутниковое изображение НАСА 2012 года показывает множество газовых вспышек через Северную Дакоту. (Фото: НАСА)

Сжигание природного газа не только приводит к выбросу CO2 в атмосферу, но и сама добыча природного газа также является климатическим риском, поскольку метан часто уходит во время добычи и транспортировки. Возможно, это какое-то время контролировалось, и исследование НАСА, проведенное в 2012 году, показало, что парниковые газы с 1980-х по 2005 год уменьшились, поскольку в процессе разведки выделялось меньше метана.

К сожалению, уровень метана в атмосфере повышается с 2007 года, и некоторые ученые говорят, что рост гидроразрыва, также известный как фрекинг, играет ключевую роль в этом увеличении. (Недавнее исследование NOAA обнаружило небольшую связь между бурением в США и ростом выбросов метана, но все же отмечалось, что «утечка метана должна быть ограничена, чтобы иметь преимущество в климате при переходе с угля на природный газ».)

Чтобы уменьшить угрозу атмосферного метана, администрация Обамы доработала свое Правило сокращения газа в 2016 году, меру, направленную на ограничение вентиляции, сжигания и утечки природного газа в результате нефтегазовых операций на общественных землях. Ожидается, что это правило позволит сократить эти виды газовых отходов на 40 процентов, избегая почти 170 000 тонн выбросов метана каждый год, что примерно эквивалентно устранению ежегодных выбросов парниковых газов с 860 000 до 890 000 транспортных средств.

Однако после выборов в США в 2016 году правление, по-видимому, было отменено возглавляемым республиканцами Конгрессом и президентом Трампом. Хотя отходы метана были двухпартийной проблемой, ожидалось, что Сенат проголосует за отмену правила в мае 2017 года, поскольку Палата представителей уже сделала это по партийному принципу. Все же в неожиданном развороте событий достаточно республиканцев Сената выступили против отмены голосования, 49-51.

Поскольку Закон о пересмотре Конгресса дает Конгрессу 60 дней для отмены нормативных актов исполнительной власти после их принятия, голосование в Сенате подошло к концу окна, чтобы отменить Правило сокращения газа. Но даже если это правило действительно, США и страны всего мира все еще сталкиваются с острой борьбой за контроль над опасностями атмосферного метана.

Как и углекислый газ, метан сам по себе не является плохим газом, но человечество выбрасывает его в атмосферу больше, чем когда-либо прежде. Понимание того, откуда оно происходит, и разработка способов его смягчения сыграют важную роль в поддержании климата Земли в будущем.

Примечание редактора: эта статья была обновлена ​​с момента ее первой публикации в сентябре 2012 года.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ