Метанът е газ без цвят и мирис, който е често срещан в природата и е продукт от определени човешки дейности. Метанът е най-простият член на парафиновата серия на хидроводородите и е сред най-силните парникови газове. Химичната му формула е CH4.
Метанът е по-лек от въздуха, слабо-разтворим във вода. Изгаря лесно във въздуха, в резултат на което се образуват въглероден диоксид и водна пара; пламъкът е блед и много горещ. Температурата на кипене на метана е -162°C, а температурата на топене е -182,5°C. Метанът е стабилно съединение, но смес от въздух и метан, със концентрация между 5% и 14% е взривоопасна.
Метанът е вторият по значение парников газ. По оценка на Американската агенция за опазване на околната среда (EPA), CH4 има 25 пъти по-голям потенциал за глобално затопляне (англ.: Global warming potential) от този на CO2 за период от 100 години. С други думи, при едно и също количество метанът ще улови 25 повече енергия от въглеродния диоксид. Според IPCC, CH4 притежава над 80 пъти по-голям потенциал за глобално затопляне от CO2 за период от 20 години. Но концентрация на CH4 в атмосферата е много по-малко от тази на CO2 – обемните концентрации на метана обикновено се измерват в части на милиард (ppb), вместо части на милион (ppm). CH4 също така се задържа за значително по-кратко време в атмосферата, приблизително 10-12 години, спрямо стотици години за CO2.
Естествени източници на метан включват тропични и северни влажни зони; оксидиращи метан бактерии, хранещи се с органичен материал, консумиран от термити; вулкани; просмукващи отвори на морското дъно в региони; богати на органични седименти и метанови хидрати, уловени по протежението на континенталните шелфове в океаните и в полярната вечна замръзнала земя (пермафрост). Основният естествен поглътител на метан е самата атмосфера, където CH4 лесно реагира с хидроксилни радикали (OH–) в тропосферата в резултат на което се образуват CO2 и водна пара (H2O). Когато CH4 достигне стратосферата, той бива унищожен. Друг естествен поглътител е почвата, където метанът се окислява от бактерии.
Заедно с CO2, човешката дейност води до значително повишение на атмосферната концентрация на CH4, което е по-бързо, отколкото може да бъде компенсирано от природните поглътители. Понастоящем антропогенните източници представляват приблизително 70 процента от общите годишни емисии на CH4. Основните антропогенни източници на атмосферен метан се дължат на животновъдство и други селскостопански практики (катo отглеждане на ориз); производство, транспорт и изгаряне на въглища, изкопаем (природен) газ и нефт; изгаряне на биомаса и разлагане на органични отпадъци в депа за твърди отпадъци. Поради все още непълното разбиране на обратните връзки в климата и трудно предвидимите промени в отглеждането на добитък и ориз и производство на енергия, бъдещите тенденции на емисиите на метан са особено трудни за оценяване.
Фигура 1: Глобални източници на емисии на метан в милиони тонове (Mt). Източник.
На фигура 1 е представена разбивка на количеството емисии на метан според техния източник. Третият най-съществен източник на метан е енергийнияt сектор или 134 милиона тона (Mt) през 2020 г. В сектора най-голям дял има газа – 45 Mt, следван от нефта и въглищата с 39 Mt и биоенергията – 11 Mt.
Смята се, че внезапно повишение в концентрацията на метан в атмосферата е довело до затопляне, при което средните глобални температури са се повишили с 4-8 °C за период от няколко хиляди години – т. нар. палеоцен-еоценски топлинен максимум (PETM). Това се е случило преди около 55 милиона години, най-вероятно в следствие от масивно вулканично изригване, довело до взаимодействие с резервоари на метан. Трудно е да се определи точно колко са били концентрациите на метан и за колко дълго са се задържали на такова високо равнище. При много високи концентрации времето на задържане на CH4 в атмосферата може да стане много по-голямо от 10-12 годишния период, което се прилага днес. Вероятно е тези концентрации да са достигнали до няколко ppm по време на PETM.
Прединдустриалната концентрация на CH4 в атмосферата е била приблизително 700 ppb, докато през 2019, по оценка на Шестия оценъчен доклад на IPCC, тя възлиза на 1866 ppb. Това е много над нивата за последните поне 650 000 години. Нетният радиационен натиск, в резултат на антропогенните емисии на CH4 е приблизително 0,5 вата на квадратен метър – или приблизително една трета от радиационното въздействие на CO2. Това на практика означава, че CH4 е допринесъл с приблизително 0,5°C за повишаването на световната температура в съвремието.
Изкопаем газ и метан
Изкопаемият (природен) газ, наричан накратко газ, е изкопаем енергиен източник, който се е образувал дълбоко под земната повърхност. Изкопаемият газ представлява смес от хидроводородни газове. Възможно е да има значителни вариации в състава на газа, но обикновено непреработеният газ се състои от 70-90% метан и 0-20% етан, пропан и бутан. Газът съдържа също по-малки количества течности от изкопаем газ (NGLs, които също са течни въглеводородни газове и се отделят от газообразните съставки при добив) и невъглеводородни газове, като въглероден диоксид, азот и др.
Таблица 1: Типичен състав на изкопем газ преди добив.
След процесите на добив и преработка, продаваният в търговски вид изкопаем газ се състои от приблизително 85% до 90% метан. Останалите компоненти са главно азот и етан. Изкопаемият газ се използва като гориво, за отопление и за производство на материали и химикали.
Няколко въпроса, на които потърсихме отговор:
Едно и също ли са метанът и изкопаемият газ?
Не, но изкопаемият газ се състои от около 90% метан.
Едно и също ли са емисиите от изкопаем газ и парниковият газ метан?
Не. Изгарянето на изкопаем газ, в това число и на метан, почти изцяло водят до отделяне на въглероден диоксид и водна пара, а количеството CO2 от изгорена единица обем e по-малко в сравнение с изгарянето на нефт и въглища, докато получените метан и вредни замърсители като сажди, въглероден окис и азотни оксиди, са минимални. Всичко това прави газа по-чист в сравнение с други изкопаеми горива, но не и в сравнение с възобновяемите източници на енергия.
Може ли метанът да бъде описван като замърсител на въздуха?
Да. Световната здравна организация (СЗО) определя замърсяването на въздуха като замърсяване на вътрешната или външната среда от химически, физически или биологични агенти, които променят естествените характеристики на атмосферата. Битови горивни устройства, моторни превозни средства, промишлени съоръжения и горски пожари са често срещани източници на замърсяване на въздуха. Според СЗО замърсяването на въздуха представлява сериозна заплаха за здравето и климата.
Изкопаемият газ обаче e значителен източник на метанови емисии при течове по време на транспортирането му, добива, преработката и снабдяването (върху които човечеството може сравнително лесно и на ниска цена да влияе) (Фиг. 2).
Фигура 2: Оценка на антропогенните емисии на метан в САЩ през 2012. Източник: EPA.
От кой род е и как се членува думата „газ“?
Съществителното име „газ“ е от мъжки род и се членува „газът/газа“, когато се употребява със значение:
- вещество във въздухообразно състояние;
- горящо газообразно или парообразно вещество, употребявано за осветление, отопление, в качеството на двигателна сила и др.;
- название на въздухообразни химически вещества. Някои често срещани словосъчетания: природен газ, боен газ, сълзотворен газ, отровен газ, гърмящ газ, райски газ, инертен газ.
Съществителното име „газ“ е от женски род и се членува „газта“, когато се употребява със значение „течност за горене, която се получава при преработката на нефта“. Примери:
„Лампата примигна и угасна – газта свърши.“
„Петромаксовите лампи с чорапчета работят както с газ, така и с бензин.“
Международни ангажименти за намаляване на емисиите на метан
По време на (климатичната) конференция на страните COP26 над 100 държави подписаха „Глобалното споразумение за метана“, с който се ангажират за редуциране на емисиите на метан с 30% до 2030, в сравнение с равнищата от 2020 г. Сред подписалите са 6 от 10-те най-големи причинители на емисии на метан в света: САЩ, Бразилия, Европейския съюз, Индонезия, Пакистан и Аржентина. Те съставляват 46% от метановите емисии и над 70% от световния БВП, но сред тях липсват големи играчи като Русия, Китай и Индия.
Фигура 3: 10-те държави с най-големи емисии на метан в света (в Mt). В синьо са маркирани държавите участнички в „Глобалното споразумение за метана“ от 2021 г., а в оранжево – неподписалите го. Източник: IEA, Global Methane Tracker 2022
През декември 2021 г. Европейската комисия предложи нова рамка на ЕС за декарбонизация на пазарите на газ, насърчаване на използването на водород и намаляване на емисиите на метан. Според начертания дотук климатичен план на комисията, ЕС трябва да намали своите парникови емисии с поне 55% до 2030 г. и да постигне климатична неутралност до 2050 г. Сред новите предложения на ЕК как да стане това са строги правила за емисиите на метан от изкопаем газ, нефт и въглища, с цел намаляване на емисиите в тези сектори с 80% до 2030 г. и да се задействат действия по отношение на метана извън ЕС.
Предложенията на комисията за регламент и директива създават условия за преход от изкопаем газ към възобновяеми и ниско-въглеродни газове, в частност биометан и водород. Комисията предлага да създаде два инструмента за прозрачност, които ще показват резултатите за намаляване на емисиите на метан, полагани от държавите и енергийните компании по света: база данни за прозрачност, в която данните, докладвани от вносителите и операторите от ЕС, ще бъдат предоставени на обществеността; и инструмент за глобален мониторинг, който ще покаже горещите точки на емисии на метан в ЕС и извън него, като се използва световното лидерство на ЕС в мониторинга на околната среда чрез спътниковите мрежи.
Друг приоритет на пакета е оправомощаването и защитата на потребителите. Потребителите следва да могат да предпочетат възобновяеми и нисковъглеродни газове пред изкопаеми горива.
Метанът като парников газ, метан и изкопаем газ, замърсяване: част 2
