مصادر غاز الميثان وأثرها على البيئة

ما هو غاز الميثان؟

هو عبارة عن غاز عديم اللون وعديم الرائحة ويستخدم عادة كوقود وهو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، كما أنه هيدروكربون وبالتالي فهو عضوي بطبيعته، وهو أيضًا أحد الغازات التي ينشأ عنها الكربون والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تأثير الاحتباس الحراري، كما تدعي وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) فإن 10 بالمائة من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ناتجة عن استخدام غاز الميثان، لا سيما أن غاز الميثان أخف من الهواء فلهذا يمكن أن يكون في شكل غازي فقط.
غاز الميثان هو شكل من أشكال الوقود الأحفوري الذي يحدث بشكل طبيعي تحت سطح الأرض كمنتج نهائي للتحلل اللاهوائي بواسطة الميثانوجينات، حيث يوجد مع أنواع الوقود الأحفوري الأخرى مثل الفحم والنفط، ويمكن أيضًا إنتاج غاز الميثان في المختبر عن طريق تسخين خليط من إيثانوات الصوديوم وجير الصودا.
نظرًا لنوعية وكمية الهيدروكربونات فإن غاز الميثان سريع الاشتعال، حيث يحترق بسهولة في الهواء مع لهب باهت غير مضيء من خلال التفاعل مع الأكسجين لإصدار ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والكثير من الحرارة.

ما هي مصادر غاز الميثان؟

اليوم يأتي حوالي 60 بالمائة من الميثان في الغلاف الجوي من مصادر يعتقد العلماء أنها سببها الإنسان، بينما يأتي الباقي من مصادر كانت موجودة قبل أن يبدأ البشر في التأثير على دورة الكربون بطرق دراماتيكية، وفيما يلي بعض مصادر غاز الميثان:

• الوقود الأحفوري: الوقود الأحفوري هو إلى حد بعيد أكبر مصدر للطاقة في الموجودة في العالم، حيث يستخدم عادةً لقيادة المحركات في السيارات والتوربينات والآلات الأخرى، ويتم استخراج الوقود الأحفوري من المواد العضوية المتحللة التي تحللت على مدى ملايين السنين تحت حرارة شديدة مما أدى إلى تفكك المادة إلى وقود.
  ونتيجة لذلك فهي تتكون أساسًا من الكربون الذي يعد مصدرًا رئيسيًا لغاز الميثان. يتواجد غاز الميثان بشكل طبيعي تحت سطح الأرض ولأنه في شكل غازي فليس من السهل حصره أو استخراجه، حيث يتم إنتاجه من الهيدروكربونات الأخرى في الحالة السائلة والصلبة مثل النفط والفحم على التوالي.
  
• الأراضي الرطبة: قد تؤثر الأراضي الرطبة الاصطناعية مثل السدود والبرك على وجود غاز الميثان. من الشائع أن نجد أن هذه المناطق قد أزيلت من الغطاء النباتي لاستعادتها للبناء، وبعد ذلك تستمر المادة العضوية الميتة في التحلل في قاعدة هذه الهياكل مما يؤدي إلى إنتاج غاز الميثان في الماء.
  يؤدي وجود الماء ونقص الهواء الطلق النقي إلى إعاقة عملية تعفن المادة العضوية الميتة، حيث أن عملية التحلل هذه هي التي تؤدي إلى توليد غاز الميثان في قاع الأراضي الرطبة. للأراضي الرطبة التي تحدث بشكل طبيعي نفس التأثير.
  
• التسميد: يعتبر التسميد بشكل عام من أكثر الطرق الموصى بها للتخلص من النفايات خاصة بالنسبة للنفايات العضوية، حيث يتضمن التسميد وضع أنواع مختلفة من المواد العضوية في طبقات لإعادة تدوير النفايات إلى الأرض بطريقة آمنة وودية، وبالتالي يؤدي خليط المواد العضوية الميتة إلى إنتاج غاز الميثان في الغلاف الجوي، ومع ذلك فإن التسميد يطلق كميات صغيرة من الغاز مقارنة بمصادر الغاز الأخرى وبالتالي لا يمثل خطرًا.
  
• فضلات الحيوانات: في محاولة لتوفير مصادر الطاقة غير المتجددة شجع العالم أنظمة الإنتاج الحيواني على ممارسة إنتاج الغاز الحيوي لتوفير طاقة رخيصة وبأسعار معقولة، حيث أدى الإنتاج الحيواني إلى نمو مصدر الطاقة المتجددة هذا لأنه يوفر جميع المواد اللازمة لإنشاء المصنع، وقد أدى ذلك إلى إطلاق المزيد من غاز الميثان في الغلاف الجوي من خلال تخمير فضلات الحيوانات.
  
• التحلل اللاهوائي: ينتج غاز الميثان عندما يكون هناك تحلل بكتيري لاهوائي، وهذا يعني أن عملية تحلل المواد العضوية لا تتطلب الأكسجين بالأحرى ولا يتطلب وسيطًا مناسبًا لتنمو البكتيريا، وغالبًا ما يحدث هذا أثناء تحلل النفايات العضوية في مدافن النفايات.
  
• إدارة النفايات: أثناء معالجة مياه الصرف الصحي الخام تُترك الحمأة كمخلفات، ولأن الحمأة غالبًا ما تكون خليطًا من المركبات وخاصة المواد العضوية مثل البكتيريا المناسبة تجعلها موطنها وتساعد في التحلل مما يؤدي إلى إنتاج غاز الميثان.
  
• تعدين الفحم: الفحم هو الشكل الأكثر كثافة للوقود الأحفوري المستخرج من سطح الأرض، وبسبب هذا فهو صلب في حالة ويشغل مساحة كبيرة وبالتالي يحبس غاز الميثان تحته، حيث يؤدي تعدين الفحم إلى تحرير غاز الميثان في الغلاف الجوي حيث لا يسهل احتجازه.
  
• حقول الأرز: لكي ينمو الأرز يزرع في حقول محشوة تغمرها المياه، حيث يؤدي الكثير من الماء إلى استنفاد الأكسجين الموجود في التربة، ويؤدي أيضًا إلى تحلل المواد العضوية الموجودة والتي توفر وسيطًا مناسبًا لإنتاج غاز الميثان، ويتم إطلاق الغاز من خلال الانتشار في الغلاف الجوي. تعد حقول الأرز غير المقشور من بين أكبر مصادر إطلاق غاز الميثان في البيئة.
  
• حرق الوقود الخشبي: يعد استخدام الحطب والفحم شائعًا لأنه طريقة رخيصة لتوليد طاقة الطهي والتدفئة، ومع ذلك عندما يتم استخدام وقود الخشب فإنه يطلق غاز الميثان في الغلاف الجوي، كما تطلق حرائق الغابات الغاز في الغلاف الجوي.
  

في الغلاف الجوي الحديث ارتفعت تركيزات الميثان بأكثر من 150٪ منذ عام 1750. ليس من الواضح ما إذا كان هذا الارتفاع سيستمر أو بأي معدل، ولكن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ تحذر من أن إبقاء انبعاثات الميثان تحت السيطرة أمر ضروري لمنع الكوكب من الاحترار أكثر.