Metan Gazı Nedir, Mağarada Nasıl Birikir, Kokusu Var mı, Özellikleri Neler?
Metan Gazı Nedir ve Kimyasal Yapısı Nasıldır?
Metan gazı, kimyasal formülü CH4 olan, bir karbon atomuna bağlı dört hidrojen atomundan oluşan bir hidrokarbon bileşiğidir. En kolay alkan olarak malum metan, renksiz, kokusuz ve havadan daha hafifçe bir gazdır (özgül ağırlığı 0,554). Normal ısı ve tazyik koşullarında gaz halinde bulunur ve naturel gazın ortalama %70-90’ını oluşturur. Metan, hem jeolojik (fosil yakıtlar) hem de biyolojik (metanojen bakteriler) süreçlerle oluşur ve evrende bol miktarda bulunan bir bileşiktir.
Metan Gazı Doğada Nerede Bulunur?
Metan gazı doğada yaygın olarak bulunur. Başlıca kaynakları içinde yeraltı naturel gaz yatakları, deniz tabanındaki metan klatratları (metan hidratları), bataklık gazı (organik maddenin anaerobik ayrışması), kömür damarları ve hayvan sindirim sistemleri yer alır. Bilhassa metanojen arkeler, oksijensiz ortamlarda organik maddeleri ayrıştırarak metan üretir. Ayrıca, permafrost bölgelerindeki donmuş metan rezervleri ve okyanus tabanındaki klatratlar, küresel metan döngüsünde mühim bir rol oynar.
Metan Gazının Sera Gazı Olarak Etkisi Nedir?
Metan, karbondioksitten (CO2) sonrasında küresel ısınmaya en fazlaca katkıda bulunan ikinci sera gazıdır. Atmosferde 9-12 yıl kalmasına karşın, ısıyı tutma kapasitesi CO2’den 20 yılda 84-87 kat, 100 yılda 28-36 kat daha fazladır (GWP20 ve GWP100). 1750’den beri atmosferik metan konsantrasyonu %150 artarak 2017’de 1850 ppb’ye ulaşmıştır. Bu artış, ziraat, hayvancılık, fosil yakıt üretimi ve çöp sahalarından oluşur. Metan, küresel ısınmanın ortalama %25’inden mesuldür.
Metan Gazı Hangi Alanlarda Kullanılır?
Metan, naturel gazın ana bileşeni olarak enerji üretiminde yaygın kullanılır. Evlerde ısıtma, pişirme ve su ısıtma için; sanayide elektrik ve ısı üretimi için; ulaşımda ise sıkıştırılmış naturel gaz (CNG) yada sıvılaştırılmış naturel gaz (LNG) olarak yakıt şeklinde kullanılır. Kimya endüstrisinde metan, hidrojen, metanol ve plastik üretiminde hammadde olarak vazife yapar. Ayrıca, biyogaz tesislerinde çöp ve organik atıklardan elde edilmiş metan, yenilenebilir enerji deposu olarak değerlendirilir.
Metan Gazının Patlayıcı Özelliği Neden Tehlikelidir?
Metan, hacimce %4-15 oranında hava ile karıştığında patlayıcı bir karışım oluşturur; en kuvvetli patlama %9,5 konsantrasyonda gerçekleşir. Yanma sıcaklığı 650-750°C olup, patlama esnasında ısı 1800-2500°C’ye ulaşabilir ve tazyik 9 kat artabilir. Bu özellik, madenlerde, kanalizasyon sistemlerinde ve kapalı alanlarda ciddi yangın ve patlama riski yaratır. Mesela, kömür madenlerindeki metan birikimleri tarih süresince ölümcül patlamalara niçin olmuştur.
Metan Gazı Zehirli midir ve Sağlık Üstündeki Etkileri Nelerdir?
Metan kendi başına zehirli değildir, sadece yüksek konsantrasyonlarda kolay bir boğucu gaz olarak davranır. Ortamdaki oksijeni yerini alarak asfiksasyona (boğulmaya) niçin olabilir. Oksijen seviyesi %16’nın altına düştüğünde tehlikeli, %10’un altına düştüğünde ise ölümcül olabilir. Ayrıca, metan sızıntıları çoğu zaman benzen, toluen ve hidrojen sülfür benzer biçimde toksik gazlarla beraber olabilir, bu da sıhhat riskini artırır. Kapalı alanlarda bebekler, yaşlılar ve solunum rahatsızlığı olanlar bilhassa risk altındadır.
Metan Gazı Nasıl Üretilir ve Biyogazın Rolü Nedir?
Metan, naturel gaz yataklarından çıkarılır yada biyolojik olarak metanojen arkeler tarafınca organik maddelerin anaerobik ayrışmasıyla üretilir. Biyogaz üretiminde, hayvan atıkları, çöp yada nebat artıkları fermantörlerde anaerobik bakterilerle işlenir. Devamlı yada kesikli fermantasyonla metan elde edilir. Biyogaz, %50-70 metan ihtiva eder ve yenilenebilir enerji deposu olarak elektrik, ısı yada yakıt üretiminde kullanılır. Bu yöntem, atık yönetimini destek sunar ve fosil yakıt bağımlılığını azaltır.
Metan Emisyonları Neden Artıyor ve Nasıl Azaltılabilir?
Metan emisyonları, ziraat (%40, bilhassa hayvancılık ve pirinç üretimi), fosil yakıt çıkarma (%36) ve çöp sahaları (%18) sebebiyle artmaktadır. 2007’den beri atmosferik metan konsantrasyonu yılda 6,8-10 ppb artıyor. Emisyonları azaltmak için naturel gaz boru hatlarında sızıntıların önlenmesi, hayvancılıkta yem katkı maddeleri kullanımı, çöp sahalarında metan soruşturma sistemleri ve yenilenebilir enerjiye geçiş benzer biçimde önlemler alınabilir. Uydu teknolojileri, sızıntıların tespitinde tehlikeli sonuç rol oynar.
Metan Klatratları Nedir ve Küresel Isınmaya Etkileri Nelerdir?
Metan klatratları, deniz tabanında yada permafrost bölgelerinde yüksek tazyik ve düşük sıcaklıkta su moleküllerinin metanı hapsettiği kristal yapılı bileşiklerdir. Küresel metan rezervlerinin büyük kısmı klatratlarda bulunur. Küresel ısınma sebebiyle eriyen permafrost yada ısınan okyanuslar, bu metanın atmosfere salınmasına niçin olabilir. Bu, geri besleme döngüsü yaratarak küresel ısınmayı hızlandırabilir; mesela, 55 milyon yıl önceki süratli ısınma olaylarının metan klatratlarıyla bağlantılı olduğu düşünülmektedir.
Metan Gazının Gelecekteki Rolü Nedir?
Metan, enerji geçişinde mühim bir rol oynayabilir. Doğal gaz, kömür ve petrole kıyasla daha düşük karbon emisyonuna haizdir, sadece metan sızıntıları bu pozitif yanları azaltır. Biyometan benzer biçimde yenilenebilir metan kaynakları, fosil yakıtlara alternatif olarak öne çıkıyor. Hidrojen üretiminde metan kullanımı artarken, karbon soruşturma teknolojileriyle birleştirildiğinde daha çevreci bir seçenek olabilir. Ancak, metan emisyonlarının sıkı kontrolü, iklim değişikliğiyle mücadelede tehlikeli sonuç öneme haizdir.