El gas metano es una sustancia natural que puede producirse a lo largo del tiempo a través de rutas biológicas; eso es lo que crea el gas natural, cuyo componente principal es el metano, así como los procesos tecnológicos u otros medios sintéticos.
Si se produce bajo tierra, puede durar milenios. Una vez en la atmósfera, se descompondrá entre nueve y 15 años, ya que está expuesto al oxígeno y al vapor de agua.
Pero mientras está en la atmósfera, es algo bastante potente. El metano no solo es un gas de efecto invernadero como el dióxido de carbono, el principal impulsor del cambio climático inducido por el hombre, sino que sus efectos de atrapamiento de calor son incluso más fuertes que los del CO2.
Este gas incoloro e inodoro tiene un enorme potencial como combustible, pero también representa una gran amenaza para el clima.
Tabla de Contenido
¿Qué es el gas metano?
El metano (CH 4) es un gas inodoro incoloro que se usa comúnmente como combustible, el componente principal del gas natural. Es un hidrocarburo y, por lo tanto, de naturaleza orgánica.
También es uno de los gases originadores de carbono que juegan un papel importante en el efecto invernadero. Como afirma la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), el 10 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero proviene del uso de gas metano.
El gas es más liviano que el aire y solo puede estar en forma gaseosa.
Es una forma de combustible fósil que ocurre naturalmente debajo de la superficie de la tierra como un producto final de la descomposición anaeróbica de los metanógenos, donde se encuentra junto con otros combustibles fósiles como el carbón y el petróleo.
El gas metano también se puede producir en un laboratorio calentando una mezcla de etanoato de sodio y cal sodada. Debido a su calidad y cantidad de hidrocarburos, es un gas muy inflamable.
Se quema fácilmente en el aire con una llama pálida no luminosa al reaccionar con el oxígeno para emitir dióxido de carbono, vapor de agua y mucho calor. Este artículo busca resaltar las fuentes, usos y efectos del gas metano.
Fuentes de gas metano
En la naturaleza, el metano es producido por la descomposición bacteriana anaerobia de la materia vegetal bajo el agua (donde a veces se le llama gas de pantano o gas de pantano).
Los humedales son la principal fuente natural de metano producido de esta manera.
Otras fuentes naturales importantes de metano incluyen termitas (como resultado de procesos digestivos), volcanes, fuentes de ventilación en el fondo del océano y depósitos de hidrato de metano que se producen a lo largo de los márgenes continentales y debajo del hielo antártico y el permafrost ártico.
El metano también es el principal constituyente de gas natural, que contiene de 50 a 90 por ciento de metano (según la fuente), y se produce como un componente de Firedamp (gas inflamable) a lo largo de las vetas de carbón.
La producción y combustión de gas natural y carbón son las principales fuentes antropogénicas (asociadas a los humanos) de metano.
Las actividades como la extracción y procesamiento de gas natural y la destilación destructiva del carbón bituminoso en la fabricación de gas de carbón y gas de horno de coque dan como resultado la liberación de cantidades significativas de metano a la atmósfera.
Otras actividades humanas asociadas con la producción de metano incluyen la quema de biomasa, la cría de ganado y el manejo de desechos (donde las bacterias producen metano al descomponer los lodos en las instalaciones de tratamiento de desechos y la materia en descomposición en los vertederos).
Otras fuentes principales de metano son:
1.- Combustibles fósiles
El combustible fósil es, con mucho, la mayor fuente de energía del mundo: se utiliza para conducir motores en automóviles, turbinas y otras máquinas. Los combustibles fósiles se extraen de la materia orgánica descompuesta que se ha descompuesto durante millones de años bajo un intenso calor que lleva a la desintegración de la materia en combustible.
Como resultado, está compuesto principalmente de carbono, que es una fuente importante de gas metano. El gas metano se produce naturalmente debajo de la superficie de la tierra y, como está en forma gaseosa, no es fácil de atrapar o extraer.
Se genera a partir de los otros hidrocarburos en estado líquido y sólido, como el petróleo y el carbón, respectivamente.
2.- Humedales
Los humedales artificiales, como las presas y los estanques, pueden influir en la presencia de gas metano. Es común encontrar que tales áreas fueron despejadas de vegetación para recuperarla para la construcción.
Después, la materia orgánica muerta continúa descomponiéndose en la base de estas estructuras, lo que lleva a la producción de gas metano en el agua.
La presencia de agua y la falta de aire fresco al aire aceleran el proceso de pudrición de la materia orgánica muerta.
Este proceso de descomposición es lo que lleva a la generación de gas metano en el fondo del humedal. Los humedales naturales tienen el mismo efecto.
3.- El compostaje
Uno de los modos más recomendados de eliminación de residuos es la composición, especialmente para los residuos orgánicos. El compostaje involucra capas de diferentes tipos de materia orgánica para reciclar los desechos de regreso a la tierra de una manera segura y amigable.
En consecuencia, la mezcla de materia orgánica muerta conduce a la producción de gas metano a la atmósfera. Sin embargo, el compostaje libera pequeñas cantidades de gas en comparación con otras fuentes de gas y por lo tanto no es un peligro.
4.- Desechos animales
En un intento por ahorrar en fuentes de energía no renovables, el mundo ha alentado a los sistemas de producción ganadera a que adopten la práctica de producir biogás para proporcionar energía barata y asequible.
La producción ganadera ha llevado al crecimiento de esta fuente de energía renovable, ya que proporciona todos los materiales necesarios para la instalación de la planta.
Esto ha visto una mayor liberación de metano a la atmósfera a través de la fermentación de desechos animales.
5.- Descomposición anaerobia
El gas metano se produce cuando hay descomposición bacteriana anaeróbica. Esto significa que el proceso de descomposición de la materia orgánica no requiere oxígeno sino; requiere un medio adecuado para que las bacterias prosperen.
Ocurre a menudo durante la descomposición de residuos orgánicos en vertederos.
6.- Gestión de residuos
Las aguas residuales crudas de las aguas residuales se tratan para que se consideren seguras y se liberen de nuevo en las vías de agua.
Durante el tratamiento, el lodo se queda como residuo y, dado que el lodo es a menudo una mezcla de compuestos, especialmente materia orgánica; Las bacterias adecuadas hacen de este su hogar y ayudan en la descomposición que conduce a la producción de gas metano.
7.- Minería del carbón
El carbón es la forma más densa de combustible fósil extraído de la superficie de la tierra y debido a esto, es sólido en estado y ocupa una gran cantidad de espacio, por lo que atrapa gas metano debajo.
La extracción de carbón conduce a la liberación de gas metano a la atmósfera, ya que no es fácil de atrapar.
8.- Campos de arroz
Para que el arroz crezca, se cultiva en campos acolchados que se inundan con agua. Demasiada agua agota el oxígeno presente en el suelo y también conduce a la descomposición del material orgánico presente, lo que proporciona un medio adecuado para la producción de gas metano.
El gas se libera por difusión a la atmósfera. Los campos de arroz con cáscara se encuentran entre las principales fuentes de liberación de gas metano al medio ambiente.
9.- Quema de combustible de madera
El uso de leña y carbón vegetal es común porque es una forma barata de generar energía para cocinar y calentar.
Sin embargo, cuando se usa combustible de madera, libera gas metano a la atmósfera. Los incendios forestales también liberan el gas a la atmósfera.
Usos del gas metano
El metano es una fuente importante de hidrógeno y algunos productos químicos orgánicos.
El metano reacciona con vapor a altas temperaturas para producir monóxido de carbono e hidrógeno; este último se utiliza en la fabricación de amoníaco para fertilizantes y explosivos.
Otros productos químicos valiosos derivados del metano incluyen metanol, cloroformo, tetracloruro de carbono y nitrometano.
La combustión incompleta del metano produce un negro de carbón, que se usa ampliamente como agente de refuerzo en el caucho utilizado para los neumáticos de automóviles.
Los otros usos del gas metano son:
1.- Utilizado en la cocina
El metano es un hidrocarburo y es más liviano que el aire. Por lo tanto, produce más energía por unidad de peso en comparación con el petróleo y el carbón.
También se prefiere para cocinar, ya que no tiene ningún olor y no deja hollín en los utensilios de cocina.
2.- Se utiliza para proporcionar iluminación
El gas metano se puede aprovechar para generar electricidad para hogares, oficinas e industrias.
3.- Utilizado en la producción de otros compuestos
El gas metano es esencial para la formación de metanol (alcohol metílico), que es un componente clave del alcohol. También es importante en la fabricación artificial de hidrógeno para ser utilizado en diversas industrias.
El ácido clorhídrico, uno de los ácidos más comunes utilizados en los laboratorios, se fabrica con gas metano como ingrediente. El triclorometano es otro compuesto que requiere gas metano.
También conocido como cloroformo, se usa ampliamente como solvente y como anestésico.
4.- Se utiliza para ejecutar maquinaria industrial
El gas metano se utiliza para hacer funcionar o impulsar motores y turbinas en fábricas. También se utiliza para proporcionar energía para fines de iluminación.
5.- Se utiliza para producir negro de carbono
El gas metano puede quemarse de manera incompleta, lo que conduce a depósitos de carbono inusuales. Estos depósitos se conocen como negro de carbón y se usan para fortalecer el caucho que se usa para fabricar neumáticos de vehículos.
Este mismo negro de humo se utiliza para hacer pinturas y tintas de impresión.
6.- Es un ingrediente fertilizante
Con la adición de hidrógeno, el gas metano se utiliza para fabricar amoníaco, que es un compuesto clave en la fabricación de fertilizantes.
7.- Utilizado como combustible de cohetes
Su estado gaseoso se traduce en menos depósitos de carbono cuando se quema, lo que lo hace ideal para combustible de cohetes. Tampoco deja residuos.
Otras formas de combustible, como el queroseno, emiten mucho carbono, lo que hace que la cámara de combustión del cohete sea defectuosa.
Efectos del gas metano en nuestro medio ambiente
El gas metano al igual que otros hidrocarburos, puede tener efectos lamentables sobre nuestro medio ambiente, vamos a conocer más de cerca las consecuencias de su uso a continuación:
1.- Explosiones
La mezcla de metano y aire es muy explosiva por naturaleza. Alrededor del 20% del aire es oxígeno y se vuelve muy reactivo cuando entra en contacto con el metano.
Ha habido casos de explosiones, especialmente en minas de carbón donde las minas se colapsan simplemente debido a la reacción entre el gas metano en la mina y el oxígeno en el aire.
También se han presenciado explosiones en vertederos donde se han compactado los residuos orgánicos y se está liberando gas metano en grandes cantidades. Se ha informado una reacción espontánea con el aire alrededor del relleno que puede llevar a un incendio.
2.- Efecto invernadero
Por sí solo, el gas metano no es perjudicial para el medio ambiente ni para la vida. No obstante, al aumentar la concentración del gas junto con la presencia de dióxido de carbono y vapor de agua, hay una absorción masiva y la captura de calor en la atmósfera que es perjudicial para el medio ambiente.
El resultado se denomina efecto de gases de efecto invernadero asociado con el cambio climático y el calentamiento global.
3.- Quemaduras
En su forma extremadamente fría, el gas metano puede causar quemaduras cuando entra en contacto con la piel y sí.
4.- Asfixia
En altas concentraciones y en un espacio cerrado, el gas puede reaccionar con todo el oxígeno presente y librar el área de todo el oxígeno que conduce a la asfixia.
5- Enfermedad
Los motores emiten hidrocarburos y humos debido a la combustión del gas metano, que puede ser peligroso una vez que se inhala en el cuerpo. Por otro lado, la exposición a altos niveles de metano puede provocar dolor de cabeza, vómitos, náuseas y pérdida de conciencia.
El papel como gas de efecto invernadero
El metano que se produce y libera a la atmósfera es absorbido por los sumideros de metano, que incluyen el suelo y el proceso de oxidación del metano en la troposfera (la región atmosférica más baja).
La mayor parte del metano producido naturalmente se compensa con su absorción en los sumideros naturales. Sin embargo, la producción de metano antropogénico puede hacer que las concentraciones de metano aumenten más rápidamente de lo que se compensan con los sumideros.
Las mayores concentraciones de metano en la atmósfera contribuyen al efecto invernadero, por el cual los gases de efecto invernadero (en particular el dióxido de carbono, el metano y el vapor de agua) absorben la radiación infrarroja (energía calorífica neta) y la devuelven a la superficie de la Tierra, atrapando el calor y produciendo cambios sustanciales en el clima.
El aumento del metano atmosférico también aumenta indirectamente el efecto invernadero.
Por ejemplo, en la oxidación del metano, los radicales hidroxilos (OH –) eliminan el metano al reaccionar con él para formar dióxido de carbono y vapor de agua y, a medida que aumentan las concentraciones de metano en la atmósfera, disminuyen las concentraciones de los radicales hidroxilos, lo que prolonga la vida útil atmosférica del metano.
El potencial del metano como energía
El metano se ha convertido rápidamente en una fuente de energía en los últimos años, especialmente en los Estados Unidos.
De acuerdo con la Administración de Información de Energía de EEUU, los estadounidenses obtuvieron el 29 por ciento de su energía del gas natural en 2015, mientras que el carbón representó solo el 16 por ciento, lo que representa un descenso de la participación del carbón en 2008 del 50%.
Si bien sigue siendo un recurso no renovable (y que altera el clima), el gas natural produce menos emisiones peligrosas que el carbón.
Según la EPA, el gas natural «produce la mitad de dióxido de carbono, menos de un tercio de los óxidos de nitrógeno y el 1 por ciento de los óxidos de azufre en la planta de energía«.
El gas natural también tiene potencial más allá de las centrales eléctricas. Puede comprimirse para alimentar vehículos, y un creciente campo de investigación tiene como objetivo fabricar baterías que funcionen con metano.
El metano de los vertederos también se puede aprovechar para generar energía, al igual que el metano emitido por el estiércol en granjas porcinas.
En los últimos casos, donde el metano se produce por medios biológicos, en realidad es más sostenible que el gas natural y utiliza materiales para generar electricidad que, de lo contrario, se desperdiciaría.
El riesgo del metano para el clima
La combustión del gas natural no solo libera CO2 a la atmósfera, sino que la producción misma de gas natural también es un riesgo climático, ya que el metano a menudo se escapa durante la extracción y el transporte.
Esto pudo haber estado bajo control por un tiempo, y un estudio de 2012 realizado por la NASA encontró que los gases de efecto invernadero desde la década de 1980 hasta 2005 disminuyeron debido a que se escapaba menos metano durante el proceso de exploración.
Desafortunadamente, los niveles de metano en la atmósfera han aumentado desde 2007, y algunos científicos dicen que el crecimiento de la fracturación hidráulica, también conocida como fracking, juega un papel clave en ese aumento.
Como el dióxido de carbono, el metano no es un gas malo en sí mismo, pero la humanidad está empujando más a la atmósfera que nunca antes. Comprender de dónde viene y desarrollar maneras de mitigarlo jugará un papel importante en el mantenimiento del clima de la Tierra para el futuro.
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