تعرف معنا عزيزي القارئ عبر مقالنا اليوم في موسوعة على غاز الميثان، وهو أحد المركبات الكيميائية، ويتكون من الهيدروكربونات، ويكون له الصيغة الكيميائية CH4، ولا يكون له أي رائحة ما دام نقيا، ولكن عندما يستخدم تجاريا ويمزج بكمية صغيرة من مركبات الكبريت، يصبح له رائحة مميزة مثل الإيثيلين، وبالتالي يمكن أن يتم تعقب الـميثان عند حدوث أي تسرب.
ويعد هذا الغاز المكون الأساسي للغاز الطبيعي، وهو أحد أنواع الوقود المهمة التي تستخدمها جميع دول العالم، لذلك سنتحدث في السطور التالية بتفصيل عن هذا الغاز واستخداماته ومصادره، لذا يجب أن تتابعنا.
غاز الميثان
يعتبر غاز الميثان أحد غازات الاحتباس الحراري ، ويمكن أن يسخن الجو بشدة لدرجة أن تأثيره يصل إلى ما يقرب من 25 مرة أكثر من تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون.
إنه غاز غير مرئي وقابل للاشتعال، ويتواجد بكمية قليلة في الغلاف الجوي.
وإذا تحدثنا عن خواصه الكيميائية سنجد أنه:-
- يحترق بالهواء بلهب أزرق، ويتولد من الاحتراق ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، مع إطلاق طاقة حرارية.
- يتفاعل غاز الميثان مع بخار الماء، بوجود بعض أكاسيد الفلزات كعوامل حفازة، في ظروف ضغط جوي ودرجة حرارة عالية، للحصول على غاز الاصطناع الذي يتألف من أول أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين، والذي يستخدم في العديد من الصناعات المختلفة.
- يمكن لغاز الميثان أن يتحلل إلى عنصريه عند مروره في أنابيب معدنية وتسخينها إلى درجة احمرار معينة، وهنا يطلق عليه الكربون الناتج اسم أسود الكربون.
أيضا، هناك مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية الخاصة بغاز الميثان، بمن فيها:
- أنه غاز شفاف عديم الرائحة واللون.
- كثافته أقل من كثافة الهواء الجوي.
- قابل للإسالة بالتبريد والضغط الشديدين.
- بالإضافة إلى أنه شحيح الذوبان بالمياه.
عند احتراق جزء واحد من غاز الميثان مع وجود غاز الأكسجين، يتكون اثنان من جزيئات الماء H2O وجزيء من ثاني أكسيد الكربون CO2.
استخدامات الميثان
لغاز الميثان الكثير من الاستخدامات المختلفة ومن بينها الآتي:-
- يعتبر مكونا لحوالي 80 أو 90% من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود.
- تحضير النيتروميثان، ويستخدم في صناعة المبيدات الحشرية والعقاقير الطبية.
- يتم إنتاج غاز الهيدروجين الذي يتحول إلى الأمونيا، ويستخدم في صناعة الأسمدة والمتفجرات والمفرقعات.
- يتم إعداد العديد من المركبات العضوية من خلاله، ومن بين تلك المركبات رابع كلوريد الكربون الذي يساهم بشكل كبير في إطفاء الحرائق ويعمل كمذيب، ويتم أيضا استخدامه في إعداد الكلوروفورم (مذيب ومخدر).
- تستخدم لصهر وتجفيف وتعقيم منتجات مختلفة.
- مصدر هام لشركات تصنيع الأغذية، الأوراق، الأحجار، الزجاج، ومصافي البترول.
- يتم استخدامه بالاحتراق للحصول على الطاقة، حيث يعطي كل كيلو جرام منه حوالي 55594 جول، وهذا يعادل تقريبا 13300 سعرة، وتتم هذه العملية عن طريق المعادلة التالية: طاقة + CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- بالإضافة إلى الدخول في عدد من الصناعات المختلفة مثل صناعة النايلون، البلاستيك، الفورمالدهيد، الكحولات، وغيرها.
- يتم استخدامه لإنتاج الأحبار ويساهم في صنع حبر الطباعة.
- يُستخدم كوقود للسيارات والمركبات.
- يمكن استخدامه بشكل مربح داخل مناجم الفحم من خلال حقن غاز المناجم بشبكات الأنابيب المسئولة عن توزيع الغاز الطبيعي، وأيضا لتوليد الطاقة الكهربائية.
مصادر الميثان
هناك عدد من المصادر المختلفة التي تساعدنا في استخراج غاز الميثان، وقد تكون هذه المصادر طبيعية أو صناعية، لذا سنتعرف عليها في النقاط التالية.
المصادر الطبيعية
يتم استخراج غاز الميثان من الرواسب الجيولوجية، ويوجد مع مصادر الوقود الهيدروجينية المتنوعة، ويمكن الحصول عليه من بعض المصادر الطبيعية التالية:-
- يتم الحصول على غاز الميثان من عملية هضم الحيوانات للطعام، وروثها، مثل الأغنام، الجمال، الماعز، الجاموس، الأبقار ونحصل منها على نسبة 15 – 17%.
- المستنقعات بنسبة 23%.
- تحلل المخلفات العضوية.
- وقود حفريات بنسبة 20%.
- حرق وتسخين الكتلة الحيوية بشكل لاهوائي.
- البكتريا التي تنتج خلال زراعة الأرز.
- بالإضافة إلى وجود كميات ضخمة من الغاز الطبيعي المتجمد تحت قاع البحر، يوجد احتياطي من هيدرات الميثان تحت قاع البحار والمحيطات بكمية تصل إلى حوالي ثلاثة آلاف غيغا طن، أي ما يقرب من ثلاثة مليار كيلو جرام. وبالطبع يؤدي ذلك إلى ضعف احتياطي الطاقة المتوافرة من مصادر الطاقة التقليدية مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي.
بعض الدول تقوم باستخراج هيدرات الميثان من البحار لتلبية احتياجاتها المتزايدة للطاقة، ومن بين هذه الدول: كوريا الجنوبية، اليابان، الهند، الصين، الولايات المتحدة، والبرازيل.
المصادر الصناعية
يمكنك تصنيع هذا الغاز من خلال التفاعلات الكيميائية المختلفة، ويمكن أيضا الحصول على الميثان في شكل رسوبي في المحيط بكميات تصل إلى حوالي 10 آلاف مليار طن، وهناك نظريات توضح أن هذه الكميات الكبيرة يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إذا تم إطلاقها بشكل مفاجئ.
غاز الميثان من الانسان
يتم إنتاج نسبة 60% من انبعاثات غاز الميثان من الأنشطة البشرية، وبالتحديد من الأنشطة الزراعية. خلال الـ 200 سنة الماضية، تضاعف تركيز الغاز في الغلاف الجوي من 0.8 إلى 1.6 جزء في المليون.
هكذا تحدثنا معكم عن غاز الميثان، تابعوا معنا كل جديد عبر الموسوعة، وتبقوا في أمان الله.