گازی سبک، ساده و بسیار قدرتمند در گرمایش زمین
متان (Methane) یکی از ساده‌ترین ترکیبات شیمیایی در طبیعت است، اما نقشی حیاتی و گاه نگران‌کننده در زیست‌کره ایفا می‌کند. این گاز هم منبع انرژی مهمی برای بشر است و هم یکی از قوی‌ترین گازهای گلخانه‌ای موجود در جو. در این مقاله، متان را از منظر شیمی، منابع، کاربردها، خطرات زیست‌محیطی و نقش آن در آینده‌ی زمین بررسی می‌کنیم.
۱. متان چیست؟
متان (با فرمول شیمیایی CH₄) ساده‌ترین هیدروکربن و از خانواده آلکان‌هاست. هر مولکول آن از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است. در شرایط استاندارد، متان گازی بی‌رنگ، بی‌بو و بسیار سبک‌تر از هواست. برای تشخیص نشت متان، معمولاً به آن بوی مصنوعی اضافه می‌شود.
۲. خواص فیزیکی و شیمیایی متان
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | CH₄ |
| جرم مولکولی | 16 گرم بر مول |
| نقطه جوش | -161.5 درجه سلسیوس |
| چگالی (در ۰°C) | حدود ۰٫۷۱ کیلوگرم بر مترمکعب |
| حالت طبیعی | گاز |
| محلول در آب؟ | بسیار کم |
متان گازی قابل اشتعال است و در صورت ترکیب با هوا در شرایط مناسب می‌تواند انفجارآفرین باشد.
۳. متان چگونه تولید می‌شود؟
متان هم از منابع طبیعی حاصل می‌شود و هم از فعالیت‌های انسانی.
منابع طبیعی:
فرآیندهای بی‌هوازی در باتلاق‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها (به همین دلیل گاهی به آن «گاز مرداب» هم می‌گویند)
دستگاه گوارش نشخوارکنندگان مانند گاو، گوسفند و بز
تجزیه مواد آلی در بسترهای دریا یا یخ‌های قطبی
فعالیت باکتری‌های متانوژن در محیط‌های بدون اکسیژن
آتشفشان‌ها و گسیل‌های زمین‌گرمایی (کم اهمیت)
منابع انسانی:
استخراج و انتقال گاز طبیعی و نفت خام
معدن‌کاری زغال‌سنگ
دامداری صنعتی (گاوها از منابع مهم تولید متان هستند)
دفن زباله و تجزیه زباله‌های آلی
کشت برنج در زمین‌های غرقابی
۴. نقش متان در گرمایش جهانی
متان گرچه در جو زمین غلظت کمتری نسبت به دی‌اکسیدکربن دارد، اما قدرت جذب گرمایش آن بسیار بیشتر است.
قدرت گرمایش متان حدود ۲۸ تا ۳۶ برابر دی‌اکسیدکربن در بازهٔ زمانی ۱۰۰ ساله است.
عمر متوسط متان در جو حدود ۱۲ سال است، اما در همین مدت اثر گرمایشی شدیدی دارد.
از نظر علمی، متان یکی از مهم‌ترین عوامل گرمایش سریع و کوتاه‌مدت زمین شناخته می‌شود.
منابع اصلی انتشار متان در اثر انسان:
صنایع نفت و گاز
دامداری صنعتی
محل‌های دفن زباله
کشاورزی غرقابی مانند برنج‌کاری
۵. متان به عنوان سوخت
متان بخش اصلی گاز طبیعی مصرفی در جهان است:
در خانه‌ها برای پخت‌وپز، گرم کردن آب و گرمایش محیط
در نیروگاه‌ها برای تولید برق
به‌عنوان سوخت خودروها به شکل فشرده (CNG)
در صنایع به‌عنوان سوخت تمیزتر نسبت به زغال‌سنگ یا نفت
سوختن متان نسبتاً پاک‌تر از سایر سوخت‌های فسیلی است و تنها محصول‌های اصلی آن دی‌اکسیدکربن و آب هستند. اما نشت متان خام (پیش از سوختن) بسیار مضر است.
۶. متان در فضا و سیارات دیگر
متان فقط روی زمین وجود ندارد:
در جو سیاره مشتری و زحل متان وجود دارد.
در سطح تیتان (قمر زحل)، دریاچه‌هایی از متان مایع دیده شده است.
در مریخ نیز گاهی متان شناسایی شده که منشأ آن هنوز محل بحث است؛ برخی آن را نشانه‌ای از فعالیت‌های زیستی می‌دانند.
۷. مخاطرات متان
زیست‌محیطی:
عامل قوی گرمایش جهانی
تأثیر بر کیفیت هوا (افزایش ازن سطحی و مه‌دود)
تحریک کننده تغییرات اقلیمی سریع، به‌ویژه اگر متان یخ‌زده در پرمافراست (یخ‌های دائمی) آزاد شود
ایمنی:
قابل اشتعال و در صورت نشت می‌تواند خطر انفجار ایجاد کند
خفه‌کننده در غلظت‌های بالا، چون جای اکسیژن را می‌گیرد
۸. آیا می‌توان متان را مهار یا کنترل کرد؟
بله. چند راهکار مهم برای کنترل انتشار متان عبارت‌اند از:
نظارت دقیق بر صنایع نفت و گاز و جلوگیری از نشت در خطوط لوله و تجهیزات
مدیریت بهتر زباله‌ها (استفاده از گاز متان در سایت‌های دفن زباله به‌عنوان انرژی)
اصلاح الگوهای تغذیه دام یا استفاده از افزودنی‌هایی که تولید متان را در معده‌ی دام‌ها کاهش دهد
بهبود روش‌های کشاورزی و آبیاری برنج
استفاده از فناوری‌های جذب و ذخیره‌سازی متان
۹. آینده متان در سیاست‌های اقلیمی
سازمان‌های بین‌المللی مانند IPCC و برنامه محیط زیست سازمان ملل (UNEP) بر کاهش فوری انتشار متان به عنوان یک راهکار مؤثر برای کاهش گرمایش در دهه‌های آینده تأکید کرده‌اند.
در پیمان اقلیمی گلاسگو (COP26)، بیش از ۱۰۰ کشور جهان توافق کردند تا انتشار متان را تا سال ۲۰۳۰، ۳۰٪ کاهش دهند.
۱۰. جمع‌بندی
متان گازی ساده، بی‌بو و بی‌رنگ، اما از نظر اثر اقلیمی بسیار قدرتمند است. در عین حال، منبع مهمی از انرژی محسوب می‌شود. شناخت علمی دقیق‌تر از متان، به ما کمک می‌کند تا از مزایای آن بهره‌مند شویم و در عین حال از تهدیدهای آن برای اقلیم و آینده زمین بکاهیم.
در جهانی که با بحران تغییرات اقلیمی روبه‌روست، کاهش متان، یک اقدام فوری و اثربخش است.