Metan som växthusgas

Metan är en viktig beståndsdel av naturgas, men dess kemiska och fysiska egenskaper gör den också till en kraftfull växthusgas och oroande bidragsgivare till global klimatförändring.

En metanmolekyl, CH₄, är gjord av en central kolatom omgiven av fyra väten. Metan är en färglös gas som vanligtvis bildas på ett av två sätt:

• Biogen metan produceras av mikroorganismer som bryter ned vissa typer av socker under förhållanden där syre saknas. Denna biologiskt producerade metan kan släppas ut i atmosfären omedelbart efter att den producerats, eller den kan ackumuleras i vått sediment först för att släppas senare.
• Termogen metan bildades när organiskt material begravdes djupt under geologiska skikt och över miljoner år och sedan bryts ned av tryck och höga temperaturer. Denna typ av metan är den primära beståndsdelen i naturgas och utgör 70 till 90% av den. Propan är en vanlig biprodukt som finns i naturgas.

Biogen och termogen metan kan ha olika ursprung men de har samma egenskaper, vilket gör dem båda till effektiva växthusgaser.

Metan, tillsammans med koldioxid och andra molekyler, bidrar betydligt till växthuseffekt. Reflekterad energi från solen i form av infraröd strålning med längre våglängd väcker metanmolekyler istället för att resa ut i rymden. Detta värmer upp atmosfären, tillräckligt för att metan bidrar till cirka 20% av uppvärmningen på grund av växthusgaser, vilket är andra viktigt bakom koldioxid.

Pågrund av kemiska bindningar inom dess molekyl är metan mycket effektivare för att absorbera värme än koldioxid (så mycket som 86 gånger mer), vilket gör den till en mycket potent växthusgas. Lyckligtvis kan metan endast vara cirka 10 till 12 år i atmosfären innan den oxideras och förvandlas till vatten och koldioxid. Koldioxid varar i århundraden.

Enligt Miljöskyddsbyrån (EPA), mängden metan i atmosfären har multiplicerat sedan den industriella revolutionen växte från uppskattningsvis 722 delar per miljard (ppb) 1750 till 1834 ppb 2015. Emissioner från många utvecklade delar av världen tycks emellertid ha jämnat ut.

I USA kommer metanutsläpp främst från fossilbränsleindustrin. Metan frigörs inte när vi förbränner fossila bränslen, som koldioxid gör, utan snarare under utvinning, bearbetning och distribution av fossila bränslen. Metan läcker ut ur naturgasbrunnar, vid bearbetningsanläggningar, ur felaktiga rörledningsventiler och till och med i distributionsnätet för att ge naturgas till hem och företag. När den är där fortsätter metan att läcka ut från gasmätare och gasdrivna apparater som värmare och spisar.

Vissa olyckor inträffar under hanteringen av naturgas vilket resulterar i att stora mängder gas släpps ut. Under 2015 släpptes mycket höga volymer metan från en lagringsanläggning i Kalifornien. Porter Ranch-läckan varade i månader och sände nästan 100 000 ton metan ut i atmosfären.

Den näst största källan till metanutsläpp i USA är jordbruk. Vid utvärdering globalt rankas jordbruksverksamheten faktiskt först. Kommer du ihåg de mikroorganismer som producerar biogen metan under förhållanden där syre saknas? Växtätande boskapstarmar är fulla av dem. Kor, får, getter, till och med kameler har metanogena bakterier i magen för att hjälpa till att smälta växtmaterial, vilket innebär att de tillsammans passerar mycket stora mängder metangas. Och det är inte en mindre fråga, eftersom hela 22% av metanutsläppen i USA beräknas komma från boskap.

En annan jordbrukskälla för metan är produktionen av ris. Risfält innehåller metanproducerande mikroorganismer också, och de fuktiga fälten släpper cirka 1,5% av de globala metanutsläppen. När den mänskliga befolkningen växer och därmed behovet av att odla mat, och när temperaturen stiger med klimatförändringarna, förväntas det att metanutsläpp från risfält fortsätter att öka. Anpassning av risodlingsmetoder kan hjälpa till att lindra problemet: tillfälligt dra ner vatten mitt under säsongen, för exempel gör en stor skillnad men för många jordbrukare kan det lokala bevattningsnätverket inte rymma förändra.

Organiskt material som sönderfaller djupt inne i en deponi producerar metan, som normalt ventileras ut och släpps ut i atmosfären. Det är ett tillräckligt viktigt problem att deponier är den tredje största källan till metanutsläpp i USA, enligt EPA. Lyckligtvis fångar ett ökande antal anläggningar gasen och leder den till en anläggning som använder en panna för att producera elektricitet med den avfallsgas.

När arktiska områden snabbt värms upp frigörs metan även i frånvaro av direkt mänsklig aktivitet. Den arktiska tundran, tillsammans med dess många våtmarker och sjöar, innehåller stora mängder torvliknande död vegetation inlåst i is och permafrost. När dessa lager av torv tiner upp mikroorganismaktiviteten och metan frigörs. I en besvärlig återkopplingsslinga ju mer metan det finns i atmosfären, desto varmare blir det och mer metan frigörs från den tinande permafrosten.

För att öka osäkerheten har ett annat oroande fenomen potentialen att ytterligare störa vårt klimat mycket snabbt. Under arktiska jordar och djupt i haven finns stora koncentrationer av metan fångade i ett isliknande nät av vatten. Den resulterande strukturen kallas ett klatrat eller metanhydrat. Stora avlagringar av klatrat kan destabiliseras genom förändrade strömmar, undervattensskred, jordbävningar och uppvärmningstemperaturer. Den plötsliga kollaps av stora metanklathratavlagringar, oavsett anledning, skulle frigöra mycket metan i atmosfären och orsaka snabb uppvärmning.

Som konsument är det mest effektiva sättet att sänka metanutsläppen genom att minska energibehovet för fossilt bränsle. Ytterligare ansträngningar inkluderar att välja en diet låg i rött kött för att minska efterfrågan på metan-producerande nötkreatur och kompostering för att minska mängden organiskt avfall som skickas till deponier där det skulle producera metan.