تأثيرات غاز الميثان على البيئة يعد غازا يتكون من مركبات كيميائية بسيطة، وهو غاز يتبلور بتركيبة كيميائية CH4، ويتميز الميثان النقي بعدم وجود رائحة له.
عند استخدامه تجاريا، يمكن خلطه بكميات ضئيلة جدا من المركبات الكبريتية المميزة برائحتها، مثل إيثيل المركبتين، ويمكن تتبع آثار الميثان عند حدوث تسريب.
مم يتكون غاز الميثان؟
- غاز الميثان هو جزء من الغاز الطبيعي ويعتبر وقودا مهما جدا.
- عند حرق جزء واحد فقط من غاز الميثان بوجود الأكسجين.
- هذا قد يؤدي إلى إنتاج جزء من ثاني أكسيد الكربون (2OC) وجزئين من الماء (O2H).
- يعتبر غاز الميثان أيضا واحدا من غازات الاحتباس الحراري.
- والذي يتميز بقدرته على تسخين الجو بمعدل حوالي خمسة وعشرين مرة، وتكون تأثيره أقوى من غاز ثاني أكسيد الكربون.
المصادر الطبيعية لغاز الميثان
يمكن استخراج غاز الميثان من الترسبات الجيولوجية التي تكون مصاحبة لأنواع مختلفة من الوقود الهيدروكربوني الأخرى، ويمكن الحصول على هذا الغاز من هذه المصادر الطبيعية مثل:
- من خلال تحلل المخلفات العضوية.
- أيضا من خلال المصادر الطبيعية مثل: المستنقعات حوالي ثلاثة وعشرين في المائة.
- وقود حفريات حوالي عشرين في المائة.
- أيضا، بنسبة ١٧٪، يتم عملية الهضم في الحيوانات الماشية.
- يتم أيضا استخراج غاز الميثان من قاع البحر، حيث توجد كميات هائلة من الغاز الطبيعي المتجمد تحت قاع البحر.
- يعتقد العديد من الخبراء أن هناك كمية كبيرة من هيدرات الميثان تحت قاع المحيطات وبحار العالم.
- والتي يمكن أن تصل إلى حوالي ثلاثة آلاف غيغا طن، أي ما يعادل حوالي ثلاث مليارات كيلوغرام.
- يمكن أن تكون طاقة الطاقة المتجددة مكافئة لضعف الاحتياطيات الطبيعية للطاقة مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
- لذلك، فإن معظم الدول مثل الصين واليابان وكوريا الجنوبية والهند والبرازيل والولايات المتحدة تتجه نحو ذلك.
- ويحدث هذا عند استخراج هيدرات الميثان من أعماق البحار وذلك لتلبية الاحتياجات من الطاقة.
- أيضا، من بين المصادر الطبيعية لاستخراج غاز الميثان هي البكتيريا الموجودة أثناء زراعة الأرز.
- أيضا عند إجراء عملية تسخين أو حرق الكتلة الحيوية بدون هواء.
- تقدر نسبة تلوث غاز الميثان الناتج عن الأنشطة البشرية بحوالي ستين بالمائة من اجمالي الانبعاثات.
- وخاصة الأنشطة الزراعية، وذلك خلال مائتي سنة الماضية.
- حيث تم زيادة تركيز غاز الميثان في الغلاف الجوي من 8.0 إلى 6.1 جزء في المليون.
- نظرا لأن الميثان يمكن تصنيفه على أنه مادة عضوية، ومن الممكن أن يتم إنتاجه من حرق بعض هذه المواد العضوية بدون وجود هواء.
المصادر الصناعية لغاز الميثان
من الممكن القيام بعملية تصنيع غاز الميثان واستخدامه بشكل صناعي، وذلك عن طريق التفاعلات الكيميائية مثل: تفاعل ساباتيه reitabaS noitcaer، أو القيام بعملية فيشرتروبش hcsporT-rehcsiF ssecorP.
- وعلى الرغم من التقديرات التي جاءت من خلال مصدر ما، فإن كمية غاز الميثان الموجودة في شكل رسوبي في المحيط قد تقدر بحوالي عشرة آلاف مليار طن.
- تم اقتراح العديد من النظريات التي تشير إلى أن تلك الكميات الكبيرة والضخمة من غاز الميثان.
- من الممكن أن تتم إطلاقها بشكل مفاجئ مرة أخرى، وقد يؤدي ذلك إلى ارتفاع كبير في درجات الحرارة.
- أبسط هيدروكربون هو غاز الميثان، وهو غاز يكون له الصيغة الكيميائية 4HC.
- بينما الغاز الميثان النقي لا يمتلك رائحة، إلا أن استخدامه تجاريا يمنحه رائحة خاصة.
- سيتم خلطه مع كمية صغيرة من الكبريت الرائح ذو الرائحة القوية، وسيتشكل أنواع مركباته.
- مثل: تستخدم المركبات لتتبع آثار الميثان في حالة حدوث أي تسرب.
الإحتراق
- تتطلب عملية احتراق غاز الميثان العديد من الخطوات، حيث يتحول الغاز إلى جذر الميثيل، ثم يتحول أيضا إلى جذر ميثيل 3HC، والذي يتحول بدوره إلى الفورمالديهايد.
- يمكن أن يتحول الفورمالديهايد إلى جذر فورمال OCH، والذي في دوره يكون أكسيد الكربون الأول OC، حيث يمكن أن يتم إطلاق هذه العملية في التحلل الحراري التأكسدي.
- بعد إجراء عملية التفكك الحراري التأكسدي، يحدث تأكسد لـ 2H لتشكيل O2H، ويتم إطلاق حرارة، ويحدث ذلك بسرعة كبيرة وفي فترة زمنية أقل من الميلي ثانية.
- في النهاية، يمكن أن يتأكسد OC ليصبح 2OC، وقد يتم توليد الكثير من الحرارة. هذه العملية قد تكون بطيئة جدا وتحتاج بعض الميلي ثوان لاكتمال الخطوات.
تنش3يط الهيدروجين
- باعتبار الارتباط القوي بين الكربون والهيدروجين في غاز الميثان، فإنه يعد واحدا من أقوى الروابط الهيدروجينية، ولذلك فإن استخدامه مشابه لاستخدام المادة الأولية في صناعة البتروكيماويات محدود.
- لا يزال البحث جاريا عن طريقة لتكسير رابطة H-C في غاز الميثان والألكانات المنخفضة الأخرى بطريقة فعالة ومناسبة.
الهلجنة
- قد يتفاعل غاز الميثان مع الهالوجينات المتعددة وفقا للمعادلة العامة والمعادلة الخاصة به.
- وفي ضوء الشمس غير المباشر، قد يحدث التفاعل تفاعل استبداليا.
غاز الميثان خارج الكرة الأرضية
يعتقد أن غاز الميثان مكتشف وموجود في مناطق متعددة بالنظام الشمسي، ويعتقد أن تحديد هذا الغاز يتم خلال العمليات غير العضوية المصاحبة لتطور النظام الشمسي، والتي تتضمن العوامل التالية:
- كوكب المشتري: يتكون غلافه الجوي من حوالي 0.3% من غاز الميثان.
- أيضا كوكب المريخ: من الكواكب التي تحوي حوالي عشر جزء من البليون (bpp).
- كوكب زحل: وهو الكوكب الذي قد يحتوي على غلاف جوي يحتوي على 4.0% من غاز الميثان، ومن ضمنها: قمر أيابيتوس وقمر تيتان.
- كوكب نبتون، ومنها: قمر تريتون.
- وكوكب أورانوس، ومنها: القمر آريل، القمر ميراندا، القمر أوبيرون، القمر تيتانيا، القمر أمبريل، المذنب هالي، المذنب هياكوتاكي.
- وهناك أيضا آثار لغاز الميثان في طبقة رقيقة موجودة على القمر المكون جزءا من الأرض.
- هناك اكتشافات كثيرة حول وجود الميثان في السحب الواقعة بين النجوم.
إستخدام غاز الميثان
هناك الكثير من الإستخدامات التي يدخل فيها غاز الميثان منها:
- طاقة فعالة بشكل اقتصادي، حيث قد تحتوي على مناجم الفحم الحجري، وأنظمة الزيت والغاز، ومواقع رمي النفايات، وسماد الحيوانات.
- مناجم الفحم: يمكن استخدام غاز الميثان للحد من خطر الانفجارات، وقد يتم إزالته من المناجم الكائنة تحت الأرض قبل وأثناء وبعد عمليات التعدين.
- هناك استخدامات أخرى متوفرة لغاز الميثان والتي يمكن أن تكون مربحة في نفس الوقت من مناجم الفحم.
- وهي: حقن غاز المناجم في شبكات أنابيب توزيع الغاز الطبيعي، أو استخدامه لتوليد الطاقة الكهربائية، أو استخدامه كوقود للمركبات أو السيارات.
- مناطق ردميات النفايات: ويمكن أن تتم هذه الطريقة لتقليل انبعاثات غاز الميثان من مواقع تخزين النفايات التي قد تحتوي على جمع وحرق أو إعادة استخدام الغاز الناتج من مواقع التخلص من النفايات.
- تركز تكنولوجيا استخدام غازات المناطق الردمية على توليد الطاقة الكهربائية واستخدام الغاز مباشرة، ويمكن توليد الطاقة الكهربائية عن طريق توزيع غاز الميثان المستخرج من هذه المناطق عبر شبكات الأنابيب، واستخدامه كوقود للمحركات أو التوربينات.
