Według danych, niedawno ogłoszonych przez amerykańską Agencję do spraw Badań Oceanów i Atmosfery (NOAA), poziom metanu w atmosferze pobił rekord. W ubiegłym roku wyniósł 1900 części na miliard (ppb, z angielskiego parts per billion). To największa wartość w historii pomiarów, czyli od niemal 40 lat.

Jeszcze w latach 80. XX wieku poziom metanu wynosił nieco powyżej 1600 ppb. A badaczy niepokoi nie tylko sam poziom tego gazu, ale i tempo przyrostu. Obecny skok stężenia metanu jest najwyższy od 1983 roku.

Metan – główne źródła

Metan (CH4) jest gazem cieplarnianym, który działa dużo silniej niż dwutlenek węgla (CO2). Około jednej trzeciej emisji metanu ma związek z paliwami kopalnymi. Źródłem tego gazu są spalanie węgla, ropy i gazu oraz wycieki podczas ich wydobycia.

Za znaczną część emisji metanu odpowiada też rolnictwo. Hodowla zwierząt daje około 30 proc., uprawa roślin – 18 procent. Źródłem niemal jednej szóstej (15 proc.) metanu w atmosferze są wysypiska śmieci. Zaledwie 4 proc. pochodzi ze źródeł naturalnych, na przykład z bagien i mokradeł.

Dlaczego produkujemy tak dużo metanu

Metan w atmosferze jest groźny, bowiem zatrzymuje od 30 do nawet 100 razy więcej ciepła niż dwutlenek węgla. Rozbieżność tych szacunków wynika z tego, że metan szybciej się rozkłada, więc inne liczby przyjmuje się w skali dekad, a inne w skali stuleci. Pewne jest jednak, że jeśli chcemy walczyć z globalnym ociepleniem, ograniczyć trzeba emisje obu tych gazów.

Z metanem walczyć jednak jest trudniej. Za znaczącą część jego emisji – 48 proc., czyli niemal połowę – odpowiada rolnictwo. Z dwutlenkiem węgla można próbować walczyć, ograniczając spalanie paliw kopalnych czy wychwytując CO2 z kominów elektrowni. Trudno natomiast ograniczyć produkcję żywności.

Rozwiązaniem jest zmiana nawyków żywieniowych. Chodzi przede wszystkim o ograniczenie spożycia mięsa. W krajach rozwiniętych jego spożycie wydaje się spadać. Jednak w skali globalnej zjadamy go coraz więcej. Dlatego powstają więc pomysły, by ograniczyć emisje metanu np. ucząc krowy korzystać z toalety.

Metan trudno jest wychwycić z atmosfery

Istnieją różne sposoby wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery. Są szanse, że w nieodległej przyszłości przynajmniej niektóre z nich znajdą zastosowanie na masową skalę. Z metanem jest znacznie trudniej. Jego stężenie w atmosferze jest kilkaset razy mniejsze niż dwutlenku węgla. Jego źródła są też bardziej rozproszone. Do niedawna nie było żadnej skutecznej i taniej metody jego wychwytywania.

Zmienili to inżynierowie z amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology (MIT). Opracowali tani i skuteczny sposób na wyłapywanie metanu. Opiera się on na dość powszechnych minerałach, zwanych zeolitami. Z chemicznego punktu widzenia są to uwodnione glinokrzemiany sodu i wapnia, (rzadziej potasu, magnezu, manganu, baru i strontu).

Zeolity mają porowatą strukturę, a przez to są bardzo chłonne. Dzięki tej właściwości są stosowane w laboratoriach jako absorbenty oraz do produkcji żwirku do kocich kuwet. Jednak zeolity same z siebie nie chłoną metanu. Badacze z MIT skłonili je do tego, dodając do nich niewielką ilość miedzi.

Takie połączenie okazało się znakomitym rozwiązaniem. Wychwytuje metan nawet wtedy, gdy jego stężenie w powietrzu wynosi zaledwie 2 części na miliard. Nie wymaga przy tym – jak istniejące już wcześniej metody usuwania metanu – ani wysokiej temperatury, ani drogich katalizatorów, takich jak platyna lub pallad.

Z metanu można produkować prąd

Nowa metoda opracowana przez badaczy z MIT przekształca metan w dwutlenek węgla. Pozornie to bez sensu, bo CO2 to nadal gaz cieplarniany. Ale właśnie o to chodzi – tłumaczy prof. Desiree Plata, jedna z autorek pracy opublikowanej w czasopiśmie naukowym „ACS Environment Au”. Metan w atmosferze i tak z czasem zamienia się w dwutlenek węgla. A ten jest słabszym gazem cieplarnianym, który łatwiej jest wyłapać i przetworzyć.

Idealnym miejscem na pochłaniane metanu byłyby miejsca, gdzie powstaje go najwięcej. Czyli farmy krów oraz kopalnie i szyby wiertnicze. Przy okazji sposób wynaleziony przez naukowców pozwoliłby usuwać groźny metan spod ziemi, gdzie stanowi zagrożenie wybuchem.

Dodatkową zaletą opracowanej przez badaczy metody jest to, że w odpowiednich warunkach zeolit z zawartością miedzi rozkłada metan z wydzieleniem ciepła. Naukowcy wyliczają, że tam, gdzie metanu jest dużo, jak na przykład w kopalniach, ciepło można by wykorzystać do ogrzewania lub produkować zeń prąd.

Badacze planują w ciągu najbliższego półtora roku opracować prototyp instalacji w większej skali niż w laboratorium. Komercyjne wykorzystanie technologii, jak szacują, powinno rozpocząć się za trzy lata. – Wiele technologii wychwytywania [gazów] jest kosztownych. Nasza metoda może któregoś dnia nawet przynosić zyski – mówi Plata. Można będzie usuwać metan z atmosfery i jeszcze na tym zarobić.

Źródła: NOAA, MIT News, ACS Environment Au.