מתאן כגז חממה

מתאן הוא מרכיב עיקרי בגז טבעי, אך המאפיינים הכימיים והפיזיים שלו הופכים אותו גם לגז חממה רב עוצמה ותורם מדאיג לגלובלי שינוי אקלים.

מולקולת מתאן, CH₄, עשוי אטום פחמן מרכזי המוקף בארבעה הידרוגנים. מתאן הוא גז חסר צבע שנוצר בדרך כלל באחת משתי דרכים:

• מתאן ביוגני מיוצר על ידי מיקרואורגניזמים המפרקים סוגים מסוימים של סוכרים בתנאים בהם חסר חמצן. מתאן המיוצר מבחינה ביולוגית ניתן לשחרר לאטמוספרה מייד עם היווצרותו, או שניתן לצבור אותו במשקעים רטובים רק כדי להשתחרר אחר כך.
• מתאן תרמוגני נוצר כאשר חומר אורגני נקבר עמוק תחת שכבות גיאולוגיות ולאורך מיליוני שנים, ואז נשבר על ידי לחץ וטמפרטורות גבוהות. סוג זה של מתאן הוא המרכיב העיקרי של הגז הטבעי, המהווה 70 עד 90% ממנו. פרופאן הוא תוצר לוואי נפוץ המצוי בגז טבעי.

מתאן ביוגני ותרמוגני עשוי להיות ממוצא שונה אך יש להם אותם תכונות, מה שהופך את שניהם לגזי חממה יעילים.

מתאן, יחד עם פחמן דו חמצני ומולקולות אחרות תורם משמעותית ל- אפקט החממה. אנרגיה שהשתקפה מהשמש בצורה של קרינה אינפרא אדום באורך גל ארוך יותר מרגשת מולקולות מתאן במקום לצאת לחלל. זה מחמם את האטמוספרה, מספיק שממתן תורם לכ- 20% מההתחממות בגלל גזי חממה, שנייה בחשיבותה מאחורי הפחמן הדו-חמצני.

בשל קשרים כימים בתוך המולקולה שלו מתאן יעיל בהרבה לספיגת חום מאשר פחמן דו חמצני (פי 86 יותר), מה שהופך אותו לגז חממה חזק מאוד. למרבה המזל, מתאן יכול להימשך כעשר עד 12 שנים באטמוספירה רק לפני שהוא מתחמצן והופך למים ופחמן דו חמצני. פחמן דו חמצני נמשך מאות שנים.

על פי הסוכנות להגנת הסביבה (EPA), כמות המתאן באטמוספרה התרבה מאז המהפכה התעשייתית, שגדלה מכ -722 חלקים למיליארד (ppb) בשנת 1750 ל- 1834 ppb בשנת 2015. עם זאת, נראה כי פליטות ממקומות רבים בעולם התפתחו והתייצבו.

בארצות הברית פליטות המתאן מגיעות בעיקר מתעשיית הדלק המאובנים. מתאן לא משתחרר כאשר אנו שורפים דלקים מאובנים, כפי שעושה פחמן דו חמצני, אלא במהלך מיצוי, עיבוד והפצה של דלקים מאובנים. מתאן דולף מראשי באר הגז הטבעי, במפעלי עיבוד, מתוך שסתומי צנרת לקויים ואפילו ברשת ההפצה המביאה גז טבעי לבתים ועסקים. ברגע שהיה שם, מתאן ממשיך לדלוף ממוני גז ומכשירים המונעים על ידי גז כמו תנורים ותנורים.

תאונות מסוימות מתרחשות במהלך הטיפול בגז טבעי וגורמות לשחרור כמויות גדולות של גז. בשנת 2015 שוחררו נפחים גדולים מאוד של מתאן ממתקן אחסון בקליפורניה. דליפת הפורטר ראנץ 'נמשכה חודשים, ופלטה כמעט 100,000 טון מתאן לאטמוספרה.

המקור השני בגודלו לפליטות מתאן בארצות הברית הוא החקלאות. כאשר נבדק באופן גלובלי, הפעילות החקלאית מדורגת במקום הראשון. זוכרים את אותם מיקרואורגניזמים המייצרים מתאן ביוגני בתנאים בהם חסר חמצן? מעי בעלי חיים עשבוניים מלאים בהם. בפרות, כבשים, עזים, ואפילו גמלים יש חיידקים מתנוגניים בבטן כדי לעזור לעכל חומר צמחי, מה שאומר שהם עוברים ביחד כמויות גדולות מאוד של גז מתאן. וזה לא נושא מינורי, שכן מעריכים כי 22% מכל הפליטות של מתאן בארצות הברית מגיעים ממקורות בעלי חיים.

מקור חקלאי נוסף למתאן הוא ייצור אורז. רפידות אורז מכילות מיקרו-אורגניזמים המייצרים מתאן, והשדות הערפיליים משחררים כ -1.5% מפליטת המתאן העולמית. ככל שהאוכלוסייה האנושית גדלה ואיתה הצורך בגידול מזון, וככל שהטמפרטורות יעלו עם שינוי האקלים, צפוי שפליטת המתאן משדות האורז תמשיך להתגבר. התאמת נוהלי גידול אורז יכולה לסייע בהקלת הבעיה: הסרת מים זמנית באמצע העונה דוגמא, משנה את ההבדל הגדול אך עבור חקלאים רבים, רשת ההשקיה המקומית אינה יכולה להכיל את אזור ההשקיה שינוי.

חומר אורגני שמתפרק עמוק במזבלה מייצר מתאן אשר בדרך כלל פורק החוצה ומשתחרר לאטמוספירה. זו בעיה מספיק חשובה שמזבלות הן המקור השלישי בגודלו לפליטות מתאן בארצות הברית, על פי ה- EPA. למרבה המזל, מספר גדל והולך של מתקנים לוכדים את הגז ומנתבים אותו למפעל שמשתמש בדוד לייצור חשמל עם אותו גז פסולת.

כאשר אזורים ארקטיים מתחממים במהירות, מתאן משתחרר גם בהיעדר פעילות אנושית ישירה. הטונדרה הארקטית, יחד עם שטחי הרטובה והאגמים שלה, מכילה כמויות גדולות של צמחייה מתה דמוית כבול הנעולה בקרח ובפרפרפרוסט. כששכבות הכבול הללו מופשרות, פעילות המיקרואורגניזם מצטברת ומתאן משתחרר. בלולאת משוב בעייתית ככל שיש יותר מתאן באטמוספרה, הוא מתחמם ויותר מתאן משתחרר מהפרפרוסט המפשיר.

כדי להוסיף את חוסר הוודאות, לתופעה מדאיגה אחרת יש פוטנציאל לשבש עוד יותר את האקלים שלנו במהירות רבה. מתחת לקרקעות ארקטיות ועמוק באוקיינוסים קיימים ריכוזים גדולים של מתאן הכלואים ברשת דמוית קרח העשויה מים. המבנה המתקבל נקרא clathrate, או מתאן hydrat. ניתן לערער את יציבותם של מרבצים גדולים של זווית על ידי שינוי זרמים, מפולות תת-מימיות, רעידות אדמה וטמפרטורות התחממות. התמוטטותם הפתאומית של מרבצי מתאן גדולים במתאן, מכל סיבה שהיא, תשחרר הרבה מתאן לאטמוספרה ותגרום להתחממות מהירה.

כצרכן, הדרך היעילה ביותר להפחתת פליטות מתאן היא על ידי הפחתת צורכי האנרגיה של הדלק המאובנים שלנו. מאמצים נוספים כוללים בחירת דיאטה דלה בבשר אדום כדי להפחית את הביקוש לייצור מתאן בקר וקומפוסטציה כדי להפחית את כמות הפסולת האורגנית שנשלחה למזבלות שם היא תייצר מתאן.