غاز الميثان
غاز الميثان هو أبسط عنصرٍ في سلسلة البارافين من الهيدروكربونات ويحمل الصيغة الكيميائية CH4، وهو غازٌ عديم الرائحة واللون ينتشر بشكلٍ واسعٍ في الطبيعة، وينتج بشكلٍ عام عن بعض الأنشطة البشرية، وهو واحدٌ من أكثر غازات الدفيئة قوة وفعالية.
مصادر غاز الميثان
تعتبر أنشطة الإنسان مصدرًا لـ 60% من غاز الميثان الموجود في الغلاف الجوي، وينتج 40% من هذا الغاز عن مصادرَ أخرى قبل أن تؤثر نشاطات الإنسان على دورة الكربون في الطبيعة، حيث تعتبر الأوساط الرطبة هي المصدر الأساسي لمعظم الإنبعاثات الطبيعية للغاز؛ والمقصود بهذه الأوساط الأراضي الرطبة كالمستنقعات وغيرها.
وتقوم الثدييات وكذلك الميكروبات باستهلاك المواد العضوية لتنتج غاز ثاني أوكسيد الكربون، في حين تقوم الكائنات الحية التي تعيش في الترب الرطبة المشبعة بالماء والمواقع الخالية من الأوكسجين بإنتاج غاز الميثان بدلًا عنه، حيث أنّ مصدر ثلث كمية الميثان الموجودة في الهواء المتجدد تأتي من هذه الأراضي الرطبة. .
وينطلق هذا الغاز أيضًا أثناء إنتاج الفحم، والغاز الطبيعي، والنفط ونقله، كما أنّه ينبعث نتيجة مجموعة من النشاطات الزراعية وتربية المواشي وتفسخ النفايات الزراعية وغير ذلك.
تركيبة غاز الميثان وخواصه
يمتلك الميثان الصيغة الكيميائية CH4، وهو جزيءٌ ذو شكلٍ رباعي الأسطح حيث توجد ذرة الكربون في مركزه، وتتوضع ذرات الهيدروجين الأربعة في زوايا هذا الرباعي.
وهو غازٌ عديم اللون والرائحة في درجة حرارة الغرفة والضغط القياسي وتبلغ كثافته 0.657 g/l عند قيمة 1 ضغط جوي ودرجة حرارة 25 co، كما أنّه أخف من الهواء ويتمتع بوزنٍ جزيئيٍّ 16.043 g/mol.
يمكن تحويل غاز الميثان إلى سائلٍ عند درجة حرارة أقل من -162 c0، ويمكن تحويله إلى الحالة الصلبة عند درجة حرارة أقل من -182.5 co. ويتمتع الغاز بقابليةٍ ضعيفةٍ للذوبان في الماء في حين أنّه قابلٌ للذوبان في العديد من المذيبات العضوية مثل الإيثانول، وثنائي إيثيل الإيثر والأسيتون والبنزين. .
أضراره على الإنسان والبيئة
لا يعتبر الميثان نفسه غازًا سامًّا، في حين أنّه يصبح قاتلًا في حال امتزاجه مع غازاتٍ أخرى، فيسبب الاختناق بسبب قيامه بأخذ مكان الأكسجين كما يمكن أن يؤدي إلى ظهور أعراض الصداع والدوخة. ويعتبر ضارًّا بالبيئة لأنّه في حال تسربه من الأنبوب الذي يحتويه وخروجه إلى الهواء سوف يعمل على امتصاص الحرارة من الشمس ورفع حرارة الغلاف الجوي ، ولذلك يعتبر من الغازات الدفيئة..
يؤدي امتزاج غاز الميثان مع الهواء إلى تشكل مزيجٍ شديد الانفجار كتلك الانفجارات التي تحدث في مناجم الفحم، كما أنّه يسبب الاختناق في الأماكن المغلقة بسبب قيامه بعزل الأكسجين، ويؤدي زيادة تركيز غاز الميثان مع وجود غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء إلى امتصاصٍ كبيرٍ للحرارة واحتجازها في الغلاف الجوي؛ مما يتسبب في تغيير المناخ والاحتباس الحراري.
كما أنّ العديد من المحركات تنفث الهيدروكربونات والأبخرة بسبب احتراق الميثان الذي يعد خطيرًا في حال قام الإنسان باستنشاقه.
استخدامات غاز الميثان
- في الطبخ: يعتبر الميثان من الغازات المفضل استخدامها في أمور الطبخ لكونه عديم الرائحة، إضافةً إلى أنّه لا يترك سخامًا على الأواني المستخدمة، وينتج طاقةً أكبر من النفط والفحم مما يجعله أفضل منها.
- لتوفير الإضاءة: حيث يستخدم بطرقٍ ما بغرض توليد الكهرباء في المكاتب والمنازل والمصانع.
- إنتاج مركبات أخرى: غاز الميثان هو أحد المكونات الرئيسية للكحول إذ أنّه عنصرٌ أساسيٌّ في تكوين كحول الميثيل، إضافةً إلى ذلك فإنّه يلعب دورًا مهمًّا في صناعة الهيدروجين الذي يتم استخدامه في العديد من الصناعات الأخرى. بالإضافة إلى أنه يعتبر عاملاً مهمًّا في تصنيع حمض الهيدروكلوريك الذي يستخدم بشكلٍ واسعٍ في المختبرات، كما أنّ الكلوروفورم الذي يستخدم في عمليات الإذابة والتخدير يعتبر أحد المركبات التي تعتمد على غاز الميثان.
- تشغيل الآلات الصناعية: يستخدم الميثان لأغراض توفير الطاقة التي تستخدم على الإضاءة وغيرها، إضافةً إلى استخدامه في المصانع لتشغيل المحركات والتوربينات.
- إنتاج أسود الكربون: يؤدي حرق الغاز بشكلٍ غير كاملٍ إلى تشكّل رواسبَ كربونية نادرة تعرف بأسود الكربون، والتي تستخدم في رفع قوة المطاط الذي يدخل في صناعة عجلات المركبات وكذلك في صناعة الدهانات وحبر الطباعة.
- عامل سمادي: يستخدم غاز الميثان بعد إضافة الهيدروجين في صناعة الأمونيا، وهي أحد المركبات الرئيسية المستخدمة في صناعة الأسمدة. .