RP-Energie-Lexikon - Metan, gaz natural, biogaz, gaz mlaștină, gaz de depozitare, puterea calorică, gaze cu efect de seră
Definiție: un gaz combustibil, componenta principală a gazului natural și a biogazului
Creație originală: 29 octombrie 2010; ultima modificare: 20.08.2020
Metanul este un gaz inflamabil format din molecule de CH4. Este cea mai simplă hidrocarbură și principala componentă a gazelor naturale, a gazelor de mină și a biogazului. Apare în special atunci când materialul biologic este descompus în absența aerului, de ex. B. în fermentatorii de biogaz, dar și în depozitele de deșeuri (gazele de depozitare), mlaștinile (gazele de mlaștină), orezele umede și în stomacul vacilor și al altor rumegătoare. Pe anumite funduri marine și în zonele de permafrost, hidratul de metan apare în cantități mari (de asemenea, gheață de metan), adică metan stocat în apă solidificată, care poate elibera metan gazos atunci când este încălzit.
| densitate | 0,718 kg/m 3 la 0 ° C, 1013 mbar |
| Punct de topire | −182 ° C (la 1013 mbar) |
| Punct de fierbere | −162 ° C (la 1013 mbar) |
| valoare calorica | 50,0 MJ/kg = 13,9 kWh/kg, 35,9 MJ/m 3 = 9,97 kWh/m 3 la 0 ° C, 1013 mbar |
| Valoare calorica | 55,5 MJ/kg = 15,4 kWh/kg, 39,8 MJ/m 3 = 11,1 kWh/m 3 la 0 ° C, 1013 mbar (111% din puterea calorică) |
| combustie | CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Cerința de aer (pentru λ = 1): 9,55 m 3 per m 3 CH4 Produse de ardere: CO2: 2,74 kg per kg de CH4 (197 g/kWh în termeni de putere calorică) H2O: 2,25 kg per kg CH4 (162 g/kWh în termeni de putere calorică) |
Metanul este incolor și inodor și, prin urmare, este greu de recunoscut atunci când este amestecat cu aerul. Când este inhalat, metanul este netoxic, cu excepția concentrațiilor ridicate.
Metanul arde destul de curat cu aer (aproape fără funingine) pentru a forma dioxid de carbon și vapori de apă; Cu toate acestea, dacă există o lipsă de oxigen, se poate forma funingine și monoxid de carbon toxic. Puterea calorică și puterea calorică pot fi găsite în tabelul din dreapta; În raport cu masa, valorile sunt semnificativ mai mari decât combustibilii lichizi, cum ar fi B. ulei de încălzire.
Amestecurile metan-aer sunt explozive dacă conținutul de metan este între 4,4 și 16,5 la sută în volum. Metanul este cam la jumătate la fel de greu ca aerul și, prin urmare, are tendința de a crește în aer liber, ceea ce este adesea benefic din punct de vedere al siguranței.
Utilizarea metanului
Metanul este utilizat mai ales pentru a genera căldură prin combustie - de ex. B. în centrale electrice pe gaz și cazane, uneori și în motoare cu ardere internă z. B. a centralelor termice de tip bloc și a vehiculelor cu gaze naturale. De obicei nu este utilizat în forma sa pură, ci ca principală componentă a gazului natural sau a biogazului.
Metanul este uneori folosit și pentru a produce hidrogen, în special pentru aplicații în industria chimică cu procesul de reformare a aburului.
Pentru a evita emisiile de dioxid de carbon (CO2) dăunătoare climatului în timpul arderii sau reformării aburului, ar putea fi efectuată și piroliza metanului, adică H. descompune metanul în carbon și hidrogen. Carbonul poate fi apoi utilizat neenergetic, de exemplu pentru producția de oțel și materiale compozite, în timp ce hidrogenul poate fi utilizat ca purtător de energie fără emisii de 2 "> CO2 sau ca materie primă chimică.
Efectul de seră al metanului
Deoarece metanul poate absorbi lumina infraroșie (radiația de căldură) în anumite intervale de lungimi de undă (în special în jur de 2,3 μm și 3,3 μm) relativ eficient, contribuie la efectul de seră din atmosferă; de aceea se numește gaz cu efect de seră. Este al doilea cel mai important gaz cu efect de seră produs de om după dioxidul de carbon.
Metanul este oxidat în dioxid de carbon și apă în atmosferă timp de mai mulți ani (în principal prin reacția cu radicalii hidroxil); prin urmare, are doar un timp de înjumătățire limitat de aproximativ 15 ani. Prin urmare, efectul său de seră poate fi comparat cu cel al CO2 (care rămâne în atmosferă mult mai mult) dacă se ia ca bază o anumită perioadă de timp. Presupunând 100 de ani, de exemplu, 1 kg metan este de aproximativ 21 de ori mai dăunător climatului decât 1 kg CO2 (conform IPCC). (Deci, potențialul relativ de încălzire globală a metanului este de 21; 1 kg de metan corespunde la 21 kg de echivalenți de CO2.) Dacă se calculează doar 20 de ani, atunci daunele climatice sunt chiar de aproximativ 86 de ori mai mari. Au fost raportate că nocivitatea pentru climă este și mai mare prin interacțiunea cu aerosolii din atmosferă; acest lucru este examinat în detaliu de către Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC). Deoarece tot metanul din atmosferă este oxidat în dioxid de carbon pe termen lung, daunele sale climatice pe moleculă sunt la fel de puternice pe termen lung (adică după câteva secole); pe kilogram aceasta înseamnă un impact climatic de 2,75 ori mai mare datorită masei mai mici a moleculelor de metan.
O comparație bazată pe raporturi molare ar fi de fapt mai sensibilă, adică efectiv bazată pe numărul de molecule și nu pe bază de masă, întrucât acest lucru permite, de exemplu, o comparație directă cu cât de dăunătoare este climatul, pe de o parte, metanul și, pe de altă parte, CO2 produs de combustia sa. Deoarece o moleculă de metan este de aproximativ 2,75 ori mai ușoară decât o moleculă de CO2, factorii de mai sus sunt reduși în consecință. De exemplu, un mol de metan este de aproximativ 86/2,75 = de 31 de ori mai dăunător climatului decât un mol de CO2 pentru un orizont de 20 de ani. Acest lucru reduce drastic daunele climatice cauzate de arderea metanului.
Cu toate acestea, perioada de observare presupusă este mai importantă. O perioadă de observație de 100 de ani este adesea aleasă pentru evaluarea daunelor climatice ale metanului. Acest lucru este util dacă doriți să luați în considerare efectele pe termen lung. În schimb, o perioadă de observație mult mai scurtă (20 de ani sau chiar 1 an) poate fi adecvată dacă se dorește investigarea efectelor asupra generațiilor de oameni care trăiesc astăzi. Acest lucru este, de asemenea, important pentru întrebarea dacă punctele de vârf periculoase ale sistemului climatic ar putea fi atinse în următoarele câteva decenii dacă protecția climatică eșuează. Acest lucru duce la un efect mult mai mare al metanului, care dăunează climatului, comparativ cu dioxidul de carbon. Din motivele menționate, IPCC preferă acum și utilizarea perioadei de 20 de ani.
Diferite emisii de metan produse de om, în special din scurgerile de gaze naturale și din creșterea animalelor, concentrația de metan în atmosferă este acum de peste două ori mai mare decât în 1750 și continuă să crească (vezi Figura 1). Metanul contribuie astfel semnificativ la efectul de seră cauzat de om, în al doilea rând doar la dioxidul de carbon și înainte de 2O "> oxid azotat.
În ultimii ani, emisiile de metan aparent au crescut semnificativ; nu se cunoaște cauza exactă, dar sunt suspectate surse agricole [1]. Pe de altă parte, emisiile legate de fracturarea gazelor naturale, care sunt dificil de monitorizat din cauza numărului mare de plante, ar putea juca, de asemenea, un rol semnificativ. Această problemă trebuie clarificată și abordată, pentru că altfel realizarea obiectivelor internaționale climatice ar fi considerabil periclitată în continuare.
Instalațiile de biogaz pot pierde metan, de asemenea, prin scurgeri și alunecări de metan de la motoarele pe gaz și sistemele de curățare a gazelor. Chiar și o mică alunecare de metan poate inversa avantajele ecologice ale gazelor naturale sau ale biogazului. Cu toate acestea, contribuția biogazului este mică în comparație cu alte surse.
Formarea ozonului
Metanul în sine este inofensiv pentru sănătate. În atmosferă, totuși, contribuie la formarea ozonului la nivelul solului. Acest gaz iritant este un poluant esențial al aerului; este dăunător sănătății umane și dăunează, de asemenea, culturilor de importanță agricolă și forestieră. Acesta este un alt motiv pentru care emisiile de metan ar trebui reduse pe cât posibil.
Surse de emisii de metan în Germania
În Germania, mai mult de jumătate din totalul emisiilor de metan (care depășesc 2,2 milioane de tone pe an) sunt cauzate de fermentația agricolă (procesele de fermentație în stomacul rumegătoarelor) și de gestionarea dejecțiilor (gunoi de grajd și gunoi de grajd lichid). Utilizarea terenului, în special schimbările de utilizare a terenului și silvicultura sunt, de asemenea, factori importanți. Proporția depozitelor de deșeuri este în scădere, dar totuși semnificativă.
În schimb, instalațiile de biogaz provoacă emisii relativ scăzute. Puteți reduce chiar și emisiile totale dacă excrementele de animale sunt fermentate în astfel de sisteme în loc să elibereze metan în atmosferă. Pentru a face acest lucru, totuși, acestea trebuie să fie proiectate cu atenție, de exemplu, cu o instalație de stocare a digestatului etanș la gaze - care este o cerință legală pentru noile sisteme din Germania de ani de zile.
Consumatorii pot contribui în principal la reducerea emisiilor de metan prin reducerea consumului de carne de vită.
Întrebări și comentarii de la cititori
În pădurea din jurul casei mele există o mulțime de lemn întins în jur, care putrezește. La putrezire se produce gaz metan. Dacă ar fi să arzi lemnul, CO2 ar fi produs în primul rând. Întrebarea mea este acum cât de mult gaz metan se produce atunci când putreze 1 metru cub de lemn - și cât de mult ar arde lemnul. Este mai bine să ardeți lemnul sau, din punct de vedere al politicii climatice, să îl lăsați să putrezească mai bine?
Din păcate, nu vă pot da nicio cifră, dar în mod normal aș presupune că atunci când lemnul putrezește în pădure, se produc doar cantități mici de metan. Acest lucru se aplică mai ales dacă putrezirea nu are loc în lipsa de oxigen. În caz contrar, de exemplu, pădurile neamenajate ar fi dăunătoare climatului - ceea ce de fapt nu sunt în niciun caz. Este diferit dacă o pădure este inundată, de exemplu prin construirea unui baraj, și apoi putrezește sub apă.
Aici puteți sugera întrebări și comentarii pentru publicare și răspuns. Autorul RP-Energie-Lexikon va decide acceptarea conform anumitor criterii. În esență, ideea este că problema prezintă un interes larg.
Dacă primiți ajutor aici, s-ar putea să doriți să vă întoarceți favoarea cu o donație cu care susțineți dezvoltarea în continuare a dicționarului energetic.
Protecția datelor: Vă rugăm să nu introduceți aici date personale. Nu le-am publica oricum și le-am șterge în curând. Consultați și politica noastră de confidențialitate.
Dacă doriți feedback personal sau sfaturi din partea autorului, vă rugăm să îi scrieți prin e-mail.
Prin trimiterea vă dați consimțământul de a publica intrările dvs. aici în conformitate cu regulile noastre.
literatură
| [1] | M. Saunois și colab., „Rolul în creștere al metanului în schimbările climatice antropice”, scrisori de cercetare de mediu 11 (12) (2016) |
| [2] | minus metan, un proiect al Deutsche Umwelthilfe; Document cu privire la posibilitățile de reducere a metanului |
Dacă vă place acest site web, vă rugăm să informați prietenii și colegii - e. B. prin intermediul rețelelor sociale făcând clic aici:
Aceste butoane de partajare sunt configurate într-o manieră prietenoasă pentru protecția datelor!
Cod pentru linkuri de pe alte site-uri web
Dacă doriți să plasați un link către acest articol în altă parte (de exemplu, pe site-ul dvs., pe rețelele sociale, pe forumurile de discuții sau pe Wikipedia), puteți găsi codul aici. Astfel de legături pot fi B. să fie foarte util pentru explicații de cuvinte.
Link HTML către acest articol:
Cu o imagine de previzualizare (vezi caseta direct deasupra):
Dacă credeți că este potrivit să puneți un link pe Wikipedia, de ex. B. sub „== Weblinks ==”:
Ați putea fi, de asemenea, interesat de:
Consumul de energie și emisiile în producția de motorină și benzină: Cât de mult contează asta?