Methaan een krachtig broeikasgas

Methaan is een belangrijk bestanddeel van aardgas, maar de chemische en fysische eigenschappen maken het ook een krachtig broeikasgas en een zorgwekkende bijdrage aan de wereldwijde klimaatverandering.

methaan

Een methaanmolecuul, CH₄, is gemaakt van een centraal koolstofatoom omringd door vier waterstoffen. Methaan is een kleurloos gas dat meestal op twee manieren wordt gevormd:

• Biogene methaan wordt geproduceerd door micro-organismen die bepaalde soorten suikers afbreken in omstandigheden waar zuurstof afwezig is. Dit biologisch geproduceerde methaan kan onmiddellijk na de productie aan de atmosfeer worden afgegeven, of het kan worden verzameld in nat sediment om later te worden vrijgegeven.
• Thermogeen methaan werd gevormd toen organisch materiaal diep werd begraven onder geologische lagen en gedurende miljoenen jaren, en vervolgens afgebroken door druk en hoge temperaturen. Dit type methaan is het primaire bestanddeel van aardgas en maakt 70 tot 90% daarvan uit. Propaan is een veel voorkomend bijproduct dat wordt aangetroffen in aardgas.

Biogene en thermogene methaan kunnen verschillende oorsprong hebben, maar ze hebben dezelfde eigenschappen, waardoor ze beide effectieve broeikasgassen zijn.

Methaan als broeikasgas

Methaan, samen met kooldioxide en andere moleculen, draagt ​​aanzienlijk bij aan het broeikaseffect. Gereflecteerde energie van de zon in de vorm van langere golflengte infraroodstraling wekt methaanmoleculen op in plaats van de ruimte in te reizen. Dit verwarmt de atmosfeer, voldoende dat methaan bijdraagt ​​aan ongeveer 20% van de opwarming door broeikasgassen, op de tweede plaats achter kooldioxide.

Vanwege de chemische bindingen in zijn molecuul is methaan veel efficiënter in het absorberen van warmte dan koolstofdioxide (maar liefst 86 keer meer), waardoor het een zeer krachtig broeikasgas is. Gelukkig kan methaan in de atmosfeer slechts ongeveer 10 tot 12 jaar meegaan voordat het wordt geoxideerd en verandert in water en kooldioxide. Koolstofdioxide gaat eeuwen mee.

Een opwaartse trend

Volgens het Environmental Protection Agency (EPA) is de hoeveelheid methaan in de atmosfeer sinds de industriële revolutie vermenigvuldigd en gegroeid van naar schatting 722 delen per miljard (ppb) in 1750 tot 1834 ppb in 2015. Emissies van veel ontwikkelde delen van de de wereld is nu echter geëgaliseerd.

Fossiele brandstoffen opnieuw de schuld geven

In de Verenigde Staten komen methaanemissies voornamelijk van de fossiele brandstofindustrie. Methaan komt niet vrij wanneer we fossiele brandstoffen verbranden, zoals koolstofdioxide, maar tijdens de winning, verwerking en distributie van fossiele brandstoffen. Methaan lekt uit aardgasputten, bij verwerkingsbedrijven, uit defecte pijpleidingskleppen en zelfs in het distributienetwerk dat aardgas naar huizen en bedrijven brengt. Eenmaal daar blijft methaan lekken uit gasmeters en apparaten op gas, zoals kachels en kachels.

Sommige ongevallen gebeuren tijdens de behandeling van aardgas, waardoor grote hoeveelheden gas vrijkomen. In 2015 kwamen zeer grote hoeveelheden methaan vrij uit een opslagfaciliteit in Californië. Het Porter Ranch-lek duurde maanden en stoot bijna 100.000 ton methaan uit in de atmosfeer.

Landbouw: erger dan fossiele brandstoffen?

De tweede grootste bron van methaanemissies in de Verenigde Staten is landbouw. Wanneer ze wereldwijd worden geëvalueerd, staan ​​landbouwactiviteiten eigenlijk op de eerste plaats. Herinner je je die micro-organismen die biogeen methaan produceren in omstandigheden waarin zuurstof ontbreekt? Plantenetende vee-ingewanden zitten er vol mee. Koeien, schapen, geiten, zelfs kamelen hebben methanogene bacteriën in hun maag om plantaardig materiaal te verteren, wat betekent dat ze gezamenlijk zeer grote hoeveelheden methaangas passeren. En het is geen klein probleem, aangezien naar schatting 22% van de methaanemissies in de Verenigde Staten afkomstig is van vee.

Een andere agrarische bron van methaan is de productie van rijst. Rijstvelden bevatten ook methaanproducerende micro-organismen en de drassige velden geven ongeveer 1,5% van de wereldwijde methaanemissies af. Naarmate de menselijke bevolking groeit en daarmee de noodzaak om voedsel te verbouwen, en als de temperatuur stijgt met de klimaatverandering, wordt verwacht dat de methaanemissies van rijstvelden zullen blijven toenemen. Aanpassing van rijstteeltmethoden kan helpen het probleem te verlichten: bijvoorbeeld het tijdelijk uit de lucht trekken van water halverwege het seizoen, maakt een groot verschil, maar voor veel boeren kan het lokale irrigatienetwerk de verandering niet opvangen.

Van afval naar broeikasgas

Organisch materiaal dat diep in een stortplaats ontbindt, produceert methaan, dat normaal wordt afgevoerd en in de atmosfeer wordt vrijgegeven. Het is een belangrijk genoeg probleem dat stortplaatsen de derde grootste bron van methaanemissies in de Verenigde Staten zijn, volgens de EPA. Gelukkig wordt het gas door steeds meer voorzieningen opgevangen en naar een installatie geleid die een ketel gebruikt om met dat afvalgas elektriciteit te produceren.

Methaan komt uit de kou

Aangezien Arctische gebieden snel opwarmen, komt methaan vrij, zelfs zonder directe menselijke activiteit. De Arctische toendra, samen met zijn vele wetlands en meren, bevat grote hoeveelheden turfachtige dode vegetatie opgesloten in ijs en permafrost. Terwijl die lagen turf ontdooien, neemt de activiteit van micro-organismen op en komt methaan vrij. In een lastige feedbacklus, hoe meer methaan er in de atmosfeer is, hoe warmer het wordt en er meer methaan vrijkomt uit de ontdooiende permafrost.