RP Energia Lexikon - metán, földgáz, biogáz, mocsárgáz, hulladéklerakó gáz, fűtőérték, üvegházhatású gáz
Meghatározás: éghető gáz, a földgáz és a biogáz fő összetevője
Eredeti alkotás: 2010. október 29 .; utolsó változás: 2020.08.20
A metán gyúlékony gáz, amely CH4 molekulákból áll. Ez a legegyszerűbb szénhidrogén, és a földgáz, a bányagáz és a biogáz fő összetevője. Különösen akkor merül fel, ha a biológiai anyag levegő hiányában lebomlik, pl. B. biogáz fermentorokban, de hulladéklerakókban (hulladéklerakó gáz), mocsarakban (mocsárgáz), nedves rizsföldeken, valamint tehenek és más kérődzők gyomrában is. Bizonyos tengerfenéken és az örökfagyos területeken a metán-hidrát nagy mennyiségben fordul elő (metán-jég is), azaz megszilárdult vízben tárolt metán, amely melegítéskor gáznemű metánt szabadíthat fel.
| sűrűség | 0,718 kg/m 3 0 ° C-on 1013 mbar |
| Olvadáspont | –182 ° C (1013 mbar nyomáson) |
| forráspont | −162 ° C (1013 mbar nyomáson) |
| fűtőérték | 50,0 MJ/kg = 13,9 kWh/kg, 35,9 MJ/m 3 = 9,97 kWh/m 3 0 ° C-on 1013 mbar |
| Fűtőérték | 55,5 MJ/kg = 15,4 kWh/kg, 39,8 MJ/m 3 = 11,1 kWh/m 3 0 ° C-on 1013 mbar (A fűtőérték 111% -a) |
| égés | CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Levegőigény (λ = 1 esetén): 9,55 m 3/m 3 CH4 Égéstermékek: CO2: 2,74 kg/kg CH4 (Fűtőértékben 197 g/kWh) H2O: 2,25 kg/kg CH4 (Fűtőértékben kifejezve 162 g/kWh) |
A metán színtelen és szagtalan, ezért a levegővel keverve alig ismeri fel. Belélegezve a metán nem mérgező, kivéve nagy koncentrációkat.
A metán elég tiszta levegővel (szinte korommentes) égve szén-dioxidot és vízgőzt képez; Az oxigénhiány esetén azonban korom és mérgező szén-monoxid képződhet. A fűtőérték és a fűtőérték a jobb oldali táblázatban található; A tömeghez viszonyítva az értékek lényegesen magasabbak, mint a folyékony üzemanyagok, mint pl B. fűtőolaj.
A metán-levegő keverékek robbanékonyak, ha a metántartalom 4,4 és 16,5 térfogatszázalék között van. A metán körülbelül fele olyan nehéz, mint a levegő, ezért hajlamos a szabadban emelkedni, ami a biztonság szempontjából gyakran előnyös.
Metán használata
A metánt leginkább égés útján történő hőtermelésre használják - pl. B. gázerőművekben és kazánokban, néha belső égésű motorokban is z. B. blokk típusú hőerőművek és földgáz járművek. Általában nem tiszta formában használják, hanem a földgáz vagy a biogáz fő összetevőjeként.
A metánt időnként hidrogén előállítására is használják, főként a vegyiparban, a gőzreformálás folyamán.
Az égés vagy gőzreformálás során az éghajlatra káros szén-dioxid-kibocsátás (CO2) elkerülése érdekében metán-pirolízist is végre lehet hajtani, azaz H. lebontják a metánt szénné és hidrogénné. A szenet ezután nem energetikailag lehet felhasználni, például acél és kompozit anyagok előállítására, míg a hidrogént 2-kibocsátású "> CO2-mentes energiahordozóként vagy vegyi alapanyagként is felhasználhatjuk.
A metán üvegházhatása
Mivel a metán bizonyos hullámhossz-tartományokban (főleg 2,3 μm és 3,3 μm körül) viszonylag hatékonyan képes elnyelni az infravörös fényt (hősugárzást), hozzájárul az üvegházhatáshoz a légkörben; ezért üvegházhatású gáznak nevezik. Ez a szén-dioxid után a második legfontosabb ember által előállított üvegházhatású gáz.
A metánt számos év alatt szén-dioxiddá és vízzé oxidálják a légkörben (főleg hidroxilgyökökkel történő reakció révén); ezért csak korlátozott felezési ideje, körülbelül 15 év. Ezért üvegházhatását csak bizonyos időtartam alkalmazásával lehet összehasonlítani a CO2 hatásával (amely sokkal hosszabb ideig marad a légkörben). Például 100 évet feltételezve, 1 kg metán körülbelül 21-szer károsabb az éghajlatra, mint 1 kg CO2 (az IPCC szerint). (Tehát a metán relatív globális felmelegedési potenciálja 21; 1 kg metán 21 kg CO2-egyenértéknek felel meg.) Ha csak 20 évre számolunk, akkor az éghajlati károk még körülbelül 86-szor nagyobbak. Beszámoltak arról, hogy az éghajlat káros hatása még nagyobb a légkörben lévő aeroszollal való kölcsönhatás révén; ezt az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület (IPCC) vizsgálja részletesebben. Mivel az atmoszférában található összes metán hosszú távon szén-dioxiddá oxidálódik, a molekulánkénti klímakárosodás hosszú távon (vagyis több évszázad után) ugyanolyan erős; A metánmolekulák alacsonyabb tömege miatt ez 2,75-szer nagyobb éghajlati hatást jelent kilogrammonként.
A moláris arányokon alapuló összehasonlítás valójában értelmesebb lenne, vagyis hatékonyan a molekulák száma alapján, és nem a tömeg alapján, mivel ez lehetővé teszi például annak közvetlen összehasonlítását, hogy mennyire káros az éghajlatra egyrészt a metán, másrészt az égés során keletkező CO2. Mivel a metán molekula körülbelül 2,75-szer könnyebb, mint egy CO2-molekula, a fenti tényezők ennek megfelelően csökkennek. Például egy mól metán körülbelül 86/2,75 = 31-szer károsabb az éghajlatra, mint egy mól CO2 20 éves távlatban. Ez drasztikusan csökkenti a metán égése által okozott éghajlati károkat.
A feltételezett megfigyelési időszak azonban fontosabb. A metán által okozott éghajlati károk értékeléséhez gyakran 100 éves megfigyelési időszakot választanak. Ez akkor hasznos, ha figyelembe akarja venni a hosszú távú hatásokat. Másrészt sokkal rövidebb megfigyelési periódus (20 év vagy akár 1 év) megfelelő lehet, ha meg akarjuk vizsgálni a ma élő emberek generációira gyakorolt hatásokat. Ez azért is fontos, hogy a klímavédelem sikertelensége esetén az elkövetkezendő néhány évtizedben el lehet-e érni az éghajlati rendszer veszélyes billenő pontjait. Ez a metán sokkal nagyobb éghajlatkárosító hatásához vezet a szén-dioxidhoz képest. Az említett okok miatt az IPCC most is szívesebben használja a 20 éves időszakot.
Különböző mesterséges metán-kibocsátás, különösen a földgázszivárgások és az állattenyésztés következtében, a metán koncentrációja a légkörben ma már több mint kétszer magasabb, mint 1750-ben, és tovább növekszik (lásd 1. ábra). A metán tehát jelentősen hozzájárul az ember által okozott üvegházhatáshoz, csak a szén-dioxid után és 2O "> dinitrogén-oxid előtt.
Az elmúlt években a metán kibocsátás látszólag jelentősen megnőtt; a pontos ok nem ismert, de mezőgazdasági források gyanúja merül fel [1]. Másrészt jelentős szerepet játszhatnak a földgázrepesztéssel kapcsolatos kibocsátások is, amelyeket a nagy üzemszám miatt nehéz ellenőrizni. Ezt a problémát tisztázni és kezelni kell, mert különben a nemzetközi éghajlati célok elérése jelentősen veszélybe kerülne.
A biogázüzemek a gázmotorok és a gáztisztító rendszerek szivárgása és metáncsúszása révén is elveszíthetik a metánt. Még egy kis metáncsúszás is megfordíthatja a földgáz vagy a biogáz ökológiai előnyeit. A biogáz hozzájárulása azonban más forrásokhoz képest csekély.
Az ózon képződése
Maga a metán ártalmatlan az egészségre. A légkörben azonban hozzájárul a talajszintű ózon képződéséhez. Ez az irritáló gáz nélkülözhetetlen légszennyező anyag; káros az emberi egészségre, és károsítja a mezőgazdasági és erdészeti jelentőségű növényeket is. Ez egy másik oka annak, hogy a metánkibocsátást a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell.
A metánkibocsátás forrásai Németországban
Németországban a teljes metánkibocsátás több mint felét (amely évente meghaladja a 2,2 millió tonnát) a mezőgazdasági erjedés (fermentációs folyamatok a kérődzők gyomrában) és a trágyakezelés (trágya és folyékony trágya) okozza. A földhasználat, különösen a földhasználat megváltoztatása és az erdőgazdálkodás szintén fontos tényező. A hulladéklerakók aránya csökken, de még mindig jelentős.
Ezzel szemben a biogázüzemek viszonylag alacsony kibocsátást okoznak. Még az összes kibocsátást is csökkentheti, ha az ilyen növényekben állati ürüléket erjesztenek, ahelyett, hogy metánt juttatna a légkörbe. Ehhez azonban gondosan meg kell tervezni őket, például egy gáztömör emésztett tárolóval - amely évek óta törvényi követelmény az új rendszerekben Németországban.
A fogyasztók elsősorban a metánkibocsátás csökkentéséhez járulhatnak hozzá marhahús-fogyasztásuk csökkentésével.
Kérdések és megjegyzések az olvasóktól
Az otthonom körüli erdőben rengeteg fa hever, amely rohad. Rothadáskor metángáz keletkezik. Ha elégetné a fát, elsősorban CO2 keletkezne. A kérdésem most az, hogy mekkora metángáz keletkezik, amikor 1 köbméter fa rothad - és mennyi CO2 égne el a fa. Jobb-e elégetni a fát, vagy éghajlat-politikai szempontból hagyni, hogy jobban rothadjon?
Sajnos nem tudok számadatokat közölni, de általában azt feltételezném, hogy amikor a fa rothad az erdőben, csak kis mennyiségű metán keletkezik. Ez leginkább akkor érvényes, ha a rothadás nem oxigénhiányban következik be. Ellenkező esetben például a nem kezelt erdők ártanak az éghajlatnak - ami valójában semmiképpen sem. Más a helyzet, ha az erdőt elárasztja például egy gát építése, majd víz alatt rothad.
Itt javasolhat kérdéseket és megjegyzéseket közzétételhez és megválaszoláshoz. Az RP-Energie-Lexikon szerzője bizonyos szempontok szerint dönt az elfogadásról. Lényegében az a lényeg, hogy az ügy széles körben érdekelt.
Ha itt kapsz segítséget, érdemes egy adománnyal visszaadni a szívességet, amellyel támogatod az energetikai szótár továbbfejlesztését.
Adatvédelem: Kérjük, ide ne írjon be személyes adatokat. Amúgy sem tennénk közzé őket, és hamarosan törölnénk őket. Lásd még az adatvédelmi irányelveinket.
Ha személyes visszajelzéseket vagy tanácsokat szeretne a szerzőtől, kérjük, írjon neki e-mailben.
A beküldéssel hozzájárulását adja a bejegyzéseinek itt történő közzétételéhez a szabályainknak megfelelően.
irodalom
| [1] | M. Saunois et al., „A metán növekvő szerepe az antropogén éghajlatváltozásban”, Environmental Research Letters 11 (12) (2016) |
| [2] | mínusz metán, a Deutsche Umwelthilfe projektje; Dokumentum a metáncsökkentés lehetőségeiről |
Ha tetszik ez a weboldal, kérjük, értesítse barátait és kollégáit - pl. B. a közösségi médián keresztül ide kattintva:
Ezeket a megosztási gombokat adatvédelem-barát módon állítják be!
Más webhelyeken található linkek kódja
Ha máshova szeretne linket elhelyezni a cikkhez (pl. Webhelyén, közösségi médiájában, vitafórumain vagy a Wikipédián), itt megtalálja a kódot. Ilyen linkek lehetnek B. nagyon hasznos lehet a szómagyarázatokhoz.
HTML link erre a cikkre:
Előnézeti képpel (lásd közvetlenül a fenti mezőt):
Ha helyénvalónak tartja, hogy linket tegyen a Wikipédiára, pl. B. a "== Weblinkek ==" alatt:
Ön is érdekelheti:
Energiafogyasztás és kibocsátás a dízelüzemanyag és a benzin előállításakor: Mennyit számít ez?