سنستكشف في هذا المقال عالم غاز الميثان، وهو أحد المركبات المهمة في عائلة الهيدروكربونات، وذو الصيغة الكيميائية CH4. وعلى الرغم من أن غاز الميثان عديم الرائحة في حالته النقية، إلا أنه عند استخدامه تجاريا قد ينبعث منه رائحة مميزة عن طريق خلطه بكميات صغيرة من مركبات الكبريت مثل إيثيل مركبتان، مما يسهل اكتشاف التسربات في حالة حدوث أي ضرر.
يعتبر الغاز الطبيعي هو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي وهو من أكثر أنواع الوقود السائدة والمستخدمة في دول العالم. وفي السطور القليلة القادمة سنتناول هذا الغاز بالتفصيل، ونشرح استخداماته ونشأته، فتابعونا.
غاز الميثان
المحتويات
والميثان هو أحد الغازات الدفيئة، وهو أقوى 25 مرة من ثاني أكسيد الكربون في تسخين الغلاف الجوي.
هذا الغاز موجود في الغلاف الجوي، وهو غير مرئي، ويوجد بكميات ضئيلة.
وبالنظر إلى خواصه الكيميائية نجد:
- ينبعث منه لهب أزرق عندما يحترق في الهواء، وينتج عن احتراقه ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة حرارية.
- وتحت إشراف محفز، يتفاعل غاز الميثان مع بخار الماء وبعض أكاسيد المعادن عند درجة حرارة وضغط عاليين لينتج غاز اصطناعي مكون من أول أكسيد الكربون والهيدروجين، والذي يستخدم في العديد من الصناعات.
- يمكن لغاز الميثان أن يتحلل إلى مكوناته الأساسية عند تسخينه إلى درجة حرارة معينة في أنبوب معدني، ويسمى الكربون الناتج “الكربون الأسود”.
يتمتع غاز الميثان بالعديد من الخصائص الفيزيائية الفريدة، بما في ذلك:
- ويتميز بأنه غاز واضح، عديم الرائحة، وعديم اللون.
- كثافته أقل من كثافة الغلاف الجوي.
- يمكن أن يتحول إلى سائل عند درجات حرارة منخفضة وضغوط عالية.
- كما أنه ضعيف الذوبان في الماء.
عندما يحترق جزيء واحد من الميثان في وجود الأكسجين، يتم إنتاج جزيئين من الماء (H2O) وجزء واحد من ثاني أكسيد الكربون (CO2).
استخدامات الميثان
للميثان استخدامات عديدة، منها:
- وهو يمثل ما يقرب من 80٪ إلى 90٪ من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود.
- يستخدم في تحضير مادة النيتروميثان، ويدخل في صناعة المبيدات الحشرية والأدوية.
- يتم إنتاج الهيدروجين من غاز الميثان الذي يستخدم في صناعة الأمونيا، والذي يستخدم في إنتاج الأسمدة والمتفجرات.
- تُستخدم العديد من المركبات العضوية في إنتاج رابع كلوريد الكربون، وهو عامل ومذيب مهم لإطفاء الحرائق، وفي تصنيع الكلوروفورم المخدر.
- يستخدم لصهر وتجفيف وتعقيم مجموعة متنوعة من المنتجات.
- وهو مورد مهم لصناعة المواد الغذائية والورق والحجر والزجاج ومصافي النفط.
- يستخدم كوقود لتوليد الطاقة، إذ يوفر ما يقارب 55,594 جول للكيلوغرام الواحد، أي ما يعادل 13,300 سعرة حرارية تقريباً، وفقاً للمعادلة التالية: الطاقة + CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O.
- يتم استخدامه في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك صناعة النايلون والبلاستيك والفورمالدهيد والكحول وغيرها.
- وينتج أسود الكربون الذي يستخدم في صناعة الحبر.
- يتم استخدامه كوقود للسيارات والمركبات.
- وبالإضافة إلى استخدامه لتوليد الكهرباء، يمكن أيضًا استخدام الميثان المستخرج من المناجم بشكل فعال في مناجم الفحم عن طريق حقنه في شبكات الأنابيب المخصصة للغاز الطبيعي.
مصدر الميثان
ويتم استخراج الميثان من مصادر مختلفة سواء كانت طبيعية أو صناعية، وهو ما سنستعرضه في النقاط التالية.
مصدر طبيعي
يتم استخراج غاز الميثان من الرواسب الجيولوجية ويعتبر جزءاً من الوقود الهيدروجيني، ويمكن الحصول عليه من الموارد الطبيعية التالية:
- تنتج الحيوانات مثل الأغنام والإبل والماعز والجاموس والماشية غاز الميثان عندما تهضم طعامها، وتتراوح معدلات الاستخراج من 15% إلى 17%.
- ويوجد في المستنقعات وتبلغ نسبة الميثان فيه حوالي 23%.
- كما يؤدي تحلل النفايات العضوية إلى إنتاج غاز الميثان.
- ويمثل الوقود الأحفوري حوالي 20% من إجمالي الغاز الطبيعي.
- يتم إنتاج الميثان من خلال عملية احتراق الكتلة الحيوية اللاهوائية.
- تنتج بعض البكتيريا كميات كبيرة من غاز الميثان أثناء زراعة الأرز.
- كما توجد كميات كبيرة من الغاز الطبيعي المتجمد تحت البحر، حيث يقدر احتياطي هيدرات الميثان بنحو 300 مليار طن، مما يساعد على تقليل احتياطيات الطاقة المتاحة من مصادر الطاقة التقليدية مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي.
وتقوم العديد من البلدان باستكشاف هيدرات الميثان في المحيط لتلبية الاحتياجات المتزايدة من الطاقة، بما في ذلك كوريا الجنوبية واليابان والهند والصين والولايات المتحدة والبرازيل.
المصادر الصناعية
ويمكن إنتاج غاز الميثان من خلال مجموعة من التفاعلات الكيميائية، ويتوفر أيضًا على شكل رواسب بحرية بكميات تبلغ حوالي 10 آلاف طن. وهناك بعض النظريات التي تقول إن الإطلاق المفاجئ لهذه الكميات قد يتسبب في ارتفاع درجات الحرارة.
غاز الميثان الناتج عن الأنشطة البشرية
وبحسب الإحصائيات، فإن حوالي 60% من إنتاج غاز الميثان يأتي من الأنشطة البشرية، وخاصة الأنشطة الزراعية. وقد تضاعف تركيز هذا الغاز في الغلاف الجوي خلال المائتي عام الماضية، من 0.8 جزء في المليون إلى 1.6 جزء في المليون.
لقد استعرضنا في هذه المرحلة الجوانب المتعددة لغاز الميثان، وندعوكم للتعرف على كل ما هو جديد من خلال موسوعتنا ونتمنى لكم دوام الصحة والسلامة.
