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Recopilación de datos paleo-climatológicos del metano
Observaciones de metano de 2005 a 2014 que muestran las variaciones estacionales y la diferencia entre los hemisferios norte y sur
Modelos informáticos que muestran la cantidad de metano (partes por millón por volumen) en la superficie (arriba) y en la estratosfera (abajo) [2]

El metano atmosférico es el metano presente en la atmósfera de la Tierra . [3] Las concentraciones de metano en la atmósfera son de interés porque es uno de los gases de efecto invernadero más potentes de la atmósfera terrestre. El metano atmosférico está aumentando. [4]

El potencial de calentamiento global del metano a 20 años es de 84. [5] [6] Es decir, durante un período de 20 años, atrapa 84 veces más calor por unidad de masa que el dióxido de carbono (CO 2 ) y 32 veces el efecto cuando teniendo en cuenta las interacciones de los aerosoles . [7] Las concentraciones globales de metano aumentaron de 722 partes por mil millones (ppb) en tiempos preindustriales a 1866 ppb en 2019, [8] un aumento en un factor de 2.5 y el valor más alto en al menos 800,000 años. [9] Su concentración es mayor en el hemisferio norte ya que la mayoría de las fuentes (tanto naturales como humanas) están ubicadas en tierra y el hemisferio norte tiene más masa terrestre.[10] Las concentraciones varían estacionalmente, con, por ejemplo, un mínimo en los trópicos del norte durante abril-mayo principalmente debido a la eliminación por el radical hidroxilo . [11] Permanece en la atmósfera durante 12 años. [12]

Al principio de la historia de la Tierra, el dióxido de carbono y el metano probablemente produjeron un efecto invernadero . El dióxido de carbono habría sido producido por volcanes y el metano por microbios primitivos. Durante este tiempo, apareció la vida más temprana de la Tierra. [13] Estas primeras bacterias antiguas se agregaron a la concentración de metano al convertir hidrógeno y dióxido de carbono en metano y agua. El oxígeno no se convirtió en una parte importante de la atmósfera hasta que los organismos fotosintéticos evolucionaron más adelante en la historia de la Tierra. Sin oxígeno, el metano permaneció en la atmósfera durante más tiempo y en concentraciones más altas que en la actualidad. [14]

Las fuentes conocidas de metano se encuentran predominantemente cerca de la superficie de la Tierra. [15] En combinación con los movimientos atmosféricos verticales y la vida relativamente larga del metano, se considera que el metano es un gas bien mezclado. [16] En otras palabras, la concentración de metano se considera constante con respecto a la altura dentro de la troposfera. El sumidero dominante de metano en la troposfera es la reacción con radicales hidroxilo que se forman por reacción de átomos de oxígeno singlete con vapor de agua. [17] El metano también está presente en la estratosfera, donde la concentración de metano disminuye con la altura. [17]

El metano como gas de efecto invernadero [ editar ]

El metano en la atmósfera de la Tierra es un fuerte gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento global (GWP) 84 veces mayor que el CO 2 en un período de 20 años; el metano no es un gas tan persistente como el CO 2 (suponiendo que no haya cambios en las tasas de secuestro de carbono) y se reduce a aproximadamente un GWP de 28 durante un período de 100 años. [18] [19] [ página necesaria ] [20]Esto significa que se proyecta que una emisión de metano tendrá 28 veces el impacto en la temperatura de una emisión de dióxido de carbono de la misma masa durante los siguientes 100 años, suponiendo que no haya cambios en las tasas de secuestro de carbono. El metano tiene un gran efecto, pero durante un período relativamente breve, con una vida media estimada de 9,1 años en la atmósfera, [19] mientras que el dióxido de carbono tiene actualmente una vida media estimada de más de 100 años.

La concentración promediada globalmente de metano en la atmósfera de la Tierra aumentó en aproximadamente un 150% de 722 ± 25 ppb en 1750 a 1803.2 ± 1.2 ppb en 2011. [19] [ página necesaria ] A partir de 2011, el metano contribuyó al forzamiento radiativo de 0.48 ± 0.05 Wm - 2 , o alrededor del 17% del forzamiento radiativo total de todos los gases de efecto invernadero de larga duración y mezclados a nivel mundial. [19] [ página necesaria ] Según la NOAA, la concentración de metano atmosférico ha seguido aumentando desde 2011 a una concentración global promedio de 1850,5 ppb en julio de 2018. [21] El pico de mayo de 2018 fue de 1854,8 ppb, mientras que el pico de mayo de 2019 fue de 1862,8 ppb, un aumento del 0,3%. [22]

Ciclo global del metano [ editar ]

Este sencillo diagrama muestra el flujo de metano de las fuentes a la atmósfera, así como los sumideros que consumen metano. Las explicaciones más detalladas de cada fuente y sumidero se tratan en secciones posteriores.
  • (A) Permafrost , [23] glaciares , [24] y núcleos de hielo : una fuente que libera lentamente metano atrapado en ambientes congelados a medida que aumentan las temperaturas globales.
  • (B) Humedales : las temperaturas cálidas y los ambientes húmedos son ideales para la producción de metano. [25]
  • (C) Incendio forestal : la quema masiva de materia orgánica libera metano a la atmósfera. [26]
  • (D) Arrozales : cuanto más cálido y húmedo es el campo de arroz, más metano se produce.
  • (E) Animales : los microorganismos, que descomponen el material difícil de digerir en las tripas del ganado rumiante y las termitas, producen metano que luego es liberado (por los rumiantes) durante los eructos y, en mucho menor grado, la flatulencia y la defecación. [27]
  • (F) Plantas : mientras que el metano se puede consumir en el suelo antes de ser liberado a la atmósfera, las plantas permiten el viaje directo del metano a través de las raíces y las hojas y hacia la atmósfera. [28] Las plantas también pueden ser productores directos de metano. [29]
  • (G) Rellenos sanitarios : la materia orgánica en descomposición y las condiciones anaeróbicas hacen que los rellenos sanitarios sean una fuente importante de metano.
  • (H) Instalaciones de tratamiento de aguas residuales : el tratamiento anaeróbico de compuestos orgánicos en el agua da como resultado la producción de metano.
  • (I) Radical hidroxilo : el OH en la atmósfera es el sumidero más grande de metano atmosférico, así como una de las fuentes más importantes de vapor de agua en la atmósfera superior.
  • (J) El cloro radical - El cloro libre en la atmósfera también reacciona con metano.

Otras fuentes de metano incluyen:

  • Agua dulce : el calentamiento a largo plazo cambia el equilibrio en la comunidad microbiana relacionada con el metano dentro de los ecosistemas de agua dulce para que produzcan más metano mientras que proporcionalmente menos se oxida a dióxido de carbono. [30]
  • Extracción , transporte y uso de gas natural , fracturación hidráulica
  • El gas natural se filtra de áreas de carbón y depósitos de gas natural.
  • Hidratos de metano ubicados en todo el mundo en el fondo marino
Diagrama que muestra las principales fuentes de metano para el decenio 2008-2017, elaborado por un informe mundial sobre las emisiones mundiales de metano del Global Carbon Project [31]

Contabilidad de emisiones de metano [ editar ]

El equilibrio entre fuentes y sumideros de metano aún no se comprende completamente. El Grupo de Trabajo I del IPCC declaró en el capítulo 2 del Cuarto Informe de Evaluación que existen "grandes incertidumbres en las estimaciones ascendentes actuales de los componentes de la fuente mundial", y el equilibrio entre fuentes y sumideros aún no se conoce bien. El sumidero más importante del ciclo del metano es la reacción con el radical hidroxilo, que se produce fotoquímicamente en la atmósfera. La producción de este radical no se comprende completamente y tiene un gran efecto sobre las concentraciones atmosféricas. Esta incertidumbre está ejemplificada por observaciones que han demostrado que entre el año 2000 y 2006 cesaron los aumentos en la concentración atmosférica de metano, por razones que aún se están investigando. [32]

Varios grupos de investigación dan los siguientes valores para las emisiones de metano :

Estimaciones del presupuesto global de metano (en Tg ( CH
4) / año) [33]
Referencia:Fung y col. (1991)Hein y col. (1997)Lelieveld y col. (1998)Houweling y col. (1999)Bousquet y col. (2006) [34]Saunois y col. (2016) [35] [36]Saunois y col. (2020) [31]
Año base:Los ochenta-1992--2003-20122008-2017
Fuentes de emisión natural
Humedales115237225 [nb 1]145147 ± 15167 (127–202)181 (159-200)
Termitas20-202023 ± 464 (21-132)37 (21–50)
Oceano10-151519 ± 6
Hidrata5-10--
Fuentes de emisión antropogénica
Energía759711089110 ± 13105 (77-133)111 (81-131)
Rellenos sanitarios4035407355 ± 11 [nb 2]188 (115-243)217 (207-240)
Rumiantes (ganado)8090 [nb 3]11593
Tratamiento de desechos-[nb 3]25-[nb 2]
Agricultura de arroz10088[nb 1]-31 ± 5
Quema de biomasa554040-50 ± 834 (15–53)30 (22-36)
Otro---2090 ± 14 [nb 4]
Fregaderos
Suelos10304021 ± 333 (28–38)38 (27-45)
OH troposférico450489510448 ± 1515518 (474–532)
Pérdida estratosférica464037 ± 1
Desequilibrio entre fuente y sumidero
Fuente total500587600525 ± 8558 (540–568)576 (550-594)
Fregadero total460535580506548556 (501–574)
Fuentes de metano naturales y antropogénicas, según el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA [37]

Fuentes naturales de metano atmosférico [ editar ]

Cualquier proceso que dé como resultado la producción de metano y su liberación a la atmósfera puede considerarse una "fuente". Los dos procesos principales que son responsables de la producción de metano ocurren como resultado de microorganismos que convierten en forma anaeróbica compuestos orgánicos en metano.

Metanogénesis [ editar ]

La mayoría de las emisiones ecológicas de metano se relacionan directamente con los metanógenos que generan metano en suelos cálidos y húmedos, así como en el tracto digestivo de ciertos animales. Los metanógenos son microorganismos productores de metano. Para producir energía, utilizan un proceso anaeróbico llamado metanogénesis. Este proceso se utiliza en lugar de procesos aeróbicos o con oxígeno porque los metanógenos no pueden metabolizarse en presencia de concentraciones de oxígeno incluso pequeñas. Cuando el acetato se descompone en la metanogénesis, el resultado es la liberación de metano al medio ambiente circundante.

La metanogénesis , el término científico para la producción de metano, ocurre principalmente en condiciones anaeróbicas debido a la falta de disponibilidad de otros oxidantes. En estas condiciones, losorganismos microscópicos llamados arqueas usan acetato e hidrógeno para descomponer los recursos esenciales [ vagos ] en un proceso llamado fermentación .

Metanogénesis acetoclástica : ciertas arqueas escinden el acetato producido durante la fermentación anaeróbica para producir metano y dióxido de carbono.

H 3 C-COOH → CH 4 + CO 2

Metanogénesis hidrogenotrófica : las arqueas oxidan el hidrógeno con dióxido de carbono para producir metano y agua.

4H 2 + CO 2 → CH 4 + 2H 2 O

Si bien la metanogénesis acetoclástica y la metanogénesis hidrogenotrófica son las dos principales reacciones de la fuente de metano atmosférico, también ocurren otras reacciones biológicas menores de la fuente de metano. Por ejemplo, se ha descubierto que la cera de la superficie de la hoja expuesta a la radiación ultravioleta en presencia de oxígeno es una fuente aeróbica de metano. [38]

Humedales [ editar ]

Artículo principal: Emisiones de metano en humedales

Los humedales representan aproximadamente el 20 por ciento del metano atmosférico a través de las emisiones de suelos y plantas. [39] Los humedales contrarrestan la acción de hundimiento que normalmente ocurre con el suelo debido al alto nivel freático. El nivel del nivel freático representa el límite entre la producción de metano anaeróbico y el consumo de metano aeróbico. Cuando el nivel freático es bajo, el metano generado dentro del suelo del humedal tiene que subir a través del suelo y atravesar una capa más profunda de bacterias metanotróficas, reduciendo así las emisiones. El transporte de metano por las plantas vasculares puede eludir esta capa aeróbica, aumentando así la emisión. [40] [41]

Animales [ editar ]

Los animales rumiantes, particularmente las vacas y ovejas, contienen bacterias en sus sistemas gastrointestinales que ayudan a descomponer el material vegetal. Algunos de estos microorganismos usan el acetato del material vegetal para producir metano, y debido a que estas bacterias viven en los estómagos e intestinos de los rumiantes, siempre que el animal "eructa" o defeca, también emite metano. Según un estudio en la región de las Montañas Nevadas , la cantidad de metano emitida por una vaca es equivalente a la cantidad de metano que pueden consumir alrededor de 3,4 hectáreas de bacterias metanotróficas . [42]

Las termitas también contienen microorganismos metanogénicos en su intestino. Sin embargo, algunos de estos microorganismos son tan únicos que no viven en ningún otro lugar del mundo excepto en el tercer intestino de las termitas. Estos microorganismos también descomponen los componentes bióticos para producir etanol , así como subproductos de metano. Sin embargo, a diferencia de los rumiantes que pierden el 20 por ciento de la energía de las plantas que comen, las termitas solo pierden el 2 por ciento de su energía en el proceso. [43] Por lo tanto, comparativamente, las termitas no tienen que comer tanta comida como los rumiantes para obtener la misma cantidad de energía y emiten proporcionalmente menos metano.

Plantas [ editar ]

Las plantas vivas (por ejemplo, los bosques) han sido identificadas recientemente como una fuente potencialmente importante de metano, posiblemente responsable de aproximadamente del 10 al 30 por ciento del metano atmosférico. [44] Un documento de 2006 calculó emisiones de 62-236 Tg a -1 , y "esta fuente recientemente identificada puede tener implicaciones importantes". [45] [46] Sin embargo, los autores enfatizan que "nuestros hallazgos son preliminares con respecto a la fuerza de la emisión de metano". [47]

Estos hallazgos han sido cuestionados en un artículo de 2007 que encontró que "no hay evidencia de una emisión aeróbica sustancial de metano por las plantas terrestres, como máximo el 0,3% de los valores publicados anteriormente". [48]

Si bien los detalles de las emisiones de metano de las plantas aún no se han confirmado, las plantas como una fuente importante de metano ayudarían a llenar los vacíos de los presupuestos globales de metano anteriores, así como a explicar las grandes columnas de metano que se han observado en los trópicos. [44] [49]

En los humedales, donde la tasa de producción de metano es alta, las plantas ayudan a que el metano viaje a la atmósfera, actuando como pararrayos invertidos mientras dirigen el gas hacia arriba a través del suelo y hacia el aire. También se sospecha que producen metano ellos mismos, pero debido a que las plantas tendrían que usar condiciones aeróbicas para producir metano, el proceso en sí aún no está identificado. [50]

Gas metano de clatratos de metano [ editar ]

Ver también: Liberación de metano en el Ártico y efecto de pistola de clatrato

A altas presiones, como las que se encuentran en el fondo del océano, el metano forma un clatrato sólido con agua, conocido como hidrato de metano . Una cantidad desconocida, pero posiblemente muy grande, de metano está atrapada de esta forma en los sedimentos oceánicos. La liberación de grandes volúmenes de gas metano de tales sedimentos a la atmósfera se ha sugerido como una posible causa de eventos de calentamiento global rápido en el pasado distante de la Tierra, como el Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno de hace 55 millones de años, [51] y el Gran Moribundo . [52]

Las teorías sugieren que si el calentamiento global hiciera que se calentaran lo suficiente, todo este gas metano podría volver a liberarse a la atmósfera. Dado que el gas metano es veinticinco veces más fuerte (para un peso dado, promediado durante 100 años) que el CO
2como gas de efecto invernadero; esto magnificaría enormemente el efecto invernadero. Sin embargo, la mayor parte de esta reserva de hidratos parece estar aislada de los cambios en el clima de la superficie, por lo que es probable que ocurra una liberación de este tipo en escalas de tiempo geológico de un milenio o más. [53]

Permafrost [ editar ]

Concentraciones de metano en el Ártico hasta septiembre de 2020

El metano que se congela en el permafrost (tierra que se congela durante varios años a la vez) se libera lentamente de los pantanos a medida que el permafrost se derrite. Con el aumento de las temperaturas globales, la cantidad de permafrost que se derrite y libera metano continúa aumentando.

Aunque los registros de permafrost son limitados, en los últimos años (1999 a 2007) se ha observado un descongelamiento récord del permafrost en Alaska y Siberia . Las mediciones realizadas durante 2006 en Siberia muestran que el metano liberado es cinco veces mayor de lo estimado anteriormente. [54] El yedoma de fusión , un tipo de permafrost, es una fuente importante de metano atmosférico (alrededor de 4 Tg de CH 4 por año). [55]

El Woods Hole Research Center , citando dos estudios de 2015 sobre el carbono del permafrost, dice que puede haber un punto de inflexión que se refuerza a sí mismo en el que un equivalente estimado de 205 gigatoneladas de dióxido de carbono en forma de metano podría causar hasta 0,5 ° C (hasta 0,9 ° C). F) calentamiento a finales de siglo, lo que provocaría más calentamiento. El permafrost contiene casi el doble de carbono que el presente en la atmósfera. Algunos investigadores afirman que el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático no tiene en cuenta adecuadamente el metano ártico en el permafrost. [56]

Más recientemente, Dyonisius et al. (2020) encontraron que las emisiones de metano de los antiguos reservorios de carbono de la región fría, como el permafrost y los hidratos de metano, fueron menores durante la última desglaciación. Analizaron la composición isotópica de carbono del metano atmosférico atrapado en burbujas en el hielo antártico y encontraron que las emisiones de metano de esas viejas fuentes de carbono durante el intervalo de calentamiento eran pequeñas. Argumentan que este hallazgo sugiere que las emisiones de metano en respuesta al calentamiento futuro probablemente no serán tan grandes como algunos han sugerido). [57]

Fuentes antropogénicas de metano atmosférico [ editar ]

Algo más de la mitad de la emisión total se debe a la actividad humana. [58] Desde la Revolución Industrial, los seres humanos han tenido un gran impacto en las concentraciones de metano atmosférico, aumentando las concentraciones atmosféricas aproximadamente en un 250%. [59]

Conversión ecológica [ editar ]

La conversión de bosques y ambientes naturales en parcelas agrícolas aumenta la cantidad de nitrógeno en el suelo, lo que inhibe la oxidación del metano , debilitando la capacidad de las bacterias metanotróficas en el suelo para actuar como sumideros. [60] Además, al cambiar el nivel del nivel freático, los humanos pueden afectar directamente la capacidad del suelo para actuar como fuente o sumidero. La relación entre los niveles freáticos y la emisión de metano se explica en la sección de humedales de fuentes naturales.

Animales de granja [ editar ]

Un informe de la FAO de la ONU de 2006 informó que el ganado genera más gases de efecto invernadero, medidos en equivalentes de CO 2, que todo el sector del transporte. El ganado representa el 9 por ciento del CO 2 antropogénico , el 65 por ciento del óxido nitroso antropogénico y el 37 por ciento del metano antropogénico. Un alto funcionario de la ONU y coautor del informe, Henning Steinfeld, dijo que "el ganado es uno de los contribuyentes más importantes a los problemas ambientales más graves de la actualidad". [61]

Investigaciones recientes de la NASA han confirmado el papel vital de la fermentación entérica en el ganado en el calentamiento global. "Entendemos que otros gases de efecto invernadero además del dióxido de carbono son importantes para el cambio climático en la actualidad", dijo Gavin Schmidt , autor principal del estudio e investigador del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA en la ciudad de Nueva York y del Centro de Sistemas Climáticos de la Universidad de Columbia. Investigar. [62] Otra investigación reciente de la NASA revisada por pares publicada en la revista Science también ha indicado que la contribución del metano al calentamiento global ha sido subestimada. [63] [64]

Nicholas Stern, autor de la Stern Review de 2006 sobre el cambio climático, ha declarado que "la gente tendrá que volverse vegetariana si el mundo quiere conquistar el cambio climático". [65] El presidente de la Academia Nacional de Ciencias, Ralph Cicerone (un científico atmosférico), ha indicado que la contribución del metano por la flatulencia y los eructos del ganado al calentamiento global es un "tema serio". Cicerone afirma que "el metano es el segundo gas de efecto invernadero más importante en la atmósfera ahora. La población de ganado de carne y ganado lechero ha crecido tanto que el metano de las vacas ahora es grande. Este no es un tema trivial". [66]

Aproximadamente el 5% del metano se libera a través de los flatos , mientras que el otro 95% se libera a través de los eructos . Se están desarrollando vacunas para reducir la cantidad introducida a través de los eructos. [67] El alga Asparagopsis como aditivo para piensos ha reducido las emisiones de metano en más del 80%. [68]

Agricultura de arroz [ editar ]

Debido a una población mundial en continuo crecimiento, la agricultura del arroz se ha convertido en una de las fuentes antropogénicas más importantes de metano. Con un clima cálido y un suelo anegado, los arrozales actúan como humedales, pero son generados por humanos con el propósito de producir alimentos. Debido al entorno pantanoso de los campos de arroz, estos arrozales producen entre 50 y 100 millones de toneladas métricas de emisiones de metano cada año. [69] Esto significa que la agricultura del arroz es responsable de aproximadamente del 15 al 20 por ciento de las emisiones antropogénicas de metano. [70] Un artículo escrito por William F. Ruddimanexplora la posibilidad de que las emisiones de metano comenzaran a aumentar como resultado de la actividad antropogénica hace 5000 años cuando las culturas antiguas comenzaron a asentarse y utilizar la agricultura, en particular el riego del arroz, como fuente primaria de alimento. [71]

Vertederos [ editar ]

Debido a las grandes colecciones de materia orgánica y la disponibilidad de condiciones anaeróbicas, los vertederos son la tercera fuente más grande de metano atmosférico en los Estados Unidos, representando aproximadamente el 18,2% de las emisiones de metano a nivel mundial en 2014. [72] Cuando los desechos se agregan por primera vez a un relleno sanitario, el oxígeno es abundante y por lo tanto sufre descomposición aeróbica; durante ese tiempo se produce muy poco metano. Sin embargo, en general, en un año, los niveles de oxígeno se agotan y las condiciones anaeróbicas dominan el vertedero, lo que permite que los metanógenos se apoderen del proceso de descomposición. Estos metanógenos emiten metano a la atmósfera e incluso después de que se cierra el vertedero, la cantidad masiva de materia en descomposición permite que los metanógenos continúen produciendo metano durante años. [73]

Tratamiento de aguas residuales [ editar ]

Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales actúan para eliminar la materia orgánica, los sólidos, los patógenos y los peligros químicos como resultado de la contaminación humana. La emisión de metano en las instalaciones de tratamiento de residuos se produce como resultado de los tratamientos anaeróbicos de compuestos orgánicos y la biodegradación anaeróbica de los lodos. [74]

Quema de biomasa [ editar ]

La quema incompleta de materia orgánica viva y muerta da como resultado la emisión de metano. Si bien los incendios forestales naturales pueden contribuir a las emisiones de metano, la mayor parte de la quema de biomasa se produce como resultado de los seres humanos, lo que incluye todo, desde quemaduras accidentales por parte de civiles hasta quemaduras deliberadas utilizadas para limpiar la tierra y quemaduras de biomasa que se producen como resultado de la destrucción de desechos. [49]

Cadena de suministro de petróleo y gas natural [ editar ]

El metano es un componente principal del gas natural y, por lo tanto, durante la producción, procesamiento, almacenamiento, transmisión y distribución de gas natural, se pierde una cantidad significativa de metano en la atmósfera. [74]

Según el Inventario de Emisiones y Sumideros de Gas de Efecto Invernadero de EE. UU. De la EPA : informe 1990–2015 , las emisiones de metano de 2015 de los sistemas de gas natural y petróleo totalizaron 8.1 Tg por año en los Estados Unidos. Individualmente, la EPA estima que el sistema de gas natural emitió 6.5 Tg por año de metano mientras que los sistemas de petróleo emitieron 1.6 Tg por año de metano. [75] Las emisiones de metano se producen en todos los sectores de la industria del gas natural, desde la perforación y la producción, pasando por la recolección, el procesamiento y la transmisión, hasta la distribución. Estas emisiones se producen a través del funcionamiento normal, el mantenimiento de rutina, las fugas fugitivas, las averías del sistema y la ventilación del equipo. En la industria petrolera, algo de crudo subterráneocontiene gas natural que es arrastrado por el petróleo a altas presiones del yacimiento. Cuando se extrae petróleo del depósito, se produce el gas asociado .

Sin embargo, una revisión de los estudios de emisiones de metano revela que el informe de Inventario de emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero de la EPA : 1990–2015 probablemente subestimó significativamente las emisiones de metano de 2015 de la cadena de suministro de petróleo y gas natural. La revisión concluyó que en 2015 la cadena de suministro de petróleo y gas natural emitió 13 Tg por año de metano, que es aproximadamente un 60% más que el informe de la EPA para el mismo período de tiempo. Los autores escriben que la causa más probable de la discrepancia es un muestreo insuficiente por parte de la EPA de las llamadas "condiciones de funcionamiento anormales", durante las cuales se pueden emitir grandes cantidades de metano. [76]

Emisiones de metano de 2015 de la cadena de suministro de petróleo y gas natural en los Estados Unidos (Tg por año)
Segmento de cadena de suministroInventario de gases de efecto invernadero de la EPA de EE. UU.

Emisiones y sumideros: informe 1990-2015 [75]

Álvarez et al. 2018 [76]
Producción de petróleo y gas natural3,57,6
Recolección de gas natural2.32.6
Transporte y almacenamiento de gas natural1.41.8
Procesamiento de gas natural0,440,72
Distribución local de gas natural0,440,44
Refino y transporte de petróleo0.0340.034
Total (intervalo de confianza del 95%)8,1 (6,7-10,2)13 (11,3-15,1)

Deslizamiento de metano de motores de gas [ editar ]

El uso de gas natural y biogás en ICE ( motor de combustión interna ) para aplicaciones tales como producción de electricidad / cogeneración / CHP ( Combined Heat and Power ) y vehículos pesados ​​o embarcaciones marinas como los buques de GNL que utilizan el gas de ebullición para propulsión, emite una cierto porcentaje de UHC, hidrocarburo no quemado del cual el 85% es metano. Los problemas climáticos del uso de gas para alimentar el ICE pueden compensar o incluso anular las ventajas de tener menos CO 2 y las emisiones de partículas se describen en este documento temático de la UE de 2016 sobre el deslizamiento de metano de los motores marinos.: "Las emisiones de metano no quemado (conocido como 'deslizamiento de metano') fueron de alrededor de 7 g por kg de GNL con cargas de motor más altas, y aumentaron a 23-36 g con cargas más bajas. Este aumento podría deberse a la combustión lenta a temperaturas más bajas, lo que permite que pequeñas cantidades de gas eviten el proceso de combustión ”. Los vehículos de carretera funcionan más con poca carga que los motores marinos, lo que provoca un deslizamiento de metano relativamente mayor.

Minería de carbón [ editar ]

En 2014, los investigadores de la NASA informaron del descubrimiento de una nube de metano de 2.500 millas cuadradas (6.500 km 2 ) flotando sobre la región de Four Corners en el suroeste de los Estados Unidos. El descubrimiento se basó en datos del espectrómetro de absorción de imágenes de barrido para el instrumento de cartografía atmosférica de la Agencia Espacial Europea de 2002 a 2012. [77]

El informe concluyó que "es probable que la fuente provenga de la extracción y el procesamiento de gas, carbón y metano de capas de carbón establecidas ". La región emitió 590.000 toneladas métricas de metano cada año entre 2002 y 2012, casi 3,5 veces las estimaciones ampliamente utilizadas en la base de datos de emisiones de la Unión Europea para la investigación atmosférica global. [77] En 2019, la Agencia Internacional de Energía (AIE) estimó que las emisiones de metano que se escapan de las minas de carbón del mundo están calentando el clima global al mismo ritmo que las industrias de transporte marítimo y aviación combinadas. [78]

Procesos de eliminación [ editar ]

Cualquier proceso que consuma metano de la atmósfera puede considerarse un "sumidero" de metano atmosférico. El más prominente de estos procesos ocurre como resultado de que el metano se destruye en la atmósfera o se descompone en el suelo. Los seres humanos todavía tienen que actuar como sumideros importantes de metano atmosférico.

Un gráfico circular que demuestra los efectos relativos de varios sumideros de metano atmosférico.

Reacción con el radical hidroxilo : el principal mecanismo de eliminación de metano de la atmósfera implica la química de los radicales ; reacciona con el radical hidroxilo (· OH) en la troposfera o estratosfera para crear el · CH 3Radicales y vapor de agua. Además de ser el sumidero más grande conocido de metano atmosférico, esta reacción es una de las fuentes más importantes de vapor de agua en la atmósfera superior. Después de la reacción del metano con el radical hidroxilo, existen dos vías dominantes de oxidación del metano: [1] que conduce a una producción neta de ozono y [2] que no provoca ningún cambio neto de ozono. Para que la oxidación del metano tome la vía que conduce a la producción neta de ozono, el óxido nítrico (NO) debe estar disponible para reaccionar con el CH 3 O 2 ·. De lo contrario, el CH 3 O 2 · reacciona con el radical hidroperoxilo (HO 2·), Y la oxidación sigue el camino sin cambio neto de ozono. Ambas vías de oxidación conducen a una producción neta de formaldehído y vapor de agua.

[1] Producción neta de O 3

CH 4 + · OH → CH 3 · + H 2 O

CH 3 · + O 2 + M → CH 3 O 2 · + M

CH 3 O 2 · + NO → NO 2 + CH 3 O ·

CH 3 O · + O 2 → HO 2 · + HCHO

HO 2 · + NO → NO 2 + · OH

(2x) NO 2 + hv → O ( 3 P) + NO

(2x) O ( 3 P) + O 2 + M → O 3 + M

[NETO: CH 4 + 4O 2 → HCHO + 2O 3 + H 2 O]

[2] Sin cambio neto de O 3

CH 4 + · OH → CH 3 · + H 2 O

CH 3 · + O 2 + M → CH 3 O 2 · + M

CH 3 O 2 · + HO 2 · + M → CH 3 O 2 H + O 2 + M

CH 3 O 2 H + hv → CH 3 O · + · OH

CH 3 O · + O 2 → HO 2 · + HCHO

[NETO: CH 4 + O 2 → HCHO + H 2 O]

Tenga en cuenta que para la segunda reacción, habrá una pérdida neta de radicales en el caso de que el CH 3 O 2 H se pierda por deposición húmeda antes de que pueda someterse a fotólisis de manera que: CH 3 O 2 H + H 2 O → deposición húmeda. También tenga en cuenta que M representa una molécula aleatoria que facilita la transferencia de energía durante la reacción [17]

Esta reacción en la troposfera da al metano una vida media de 9,6 años. Dos sumideros menores más son los sumideros de suelo (vida media de 160 años) y la pérdida estratosférica por reacción con · OH, · Cl y · O 1 D en la estratosfera (vida media de 120 años), lo que da una vida media neta de 8,4 años. [33] La oxidación del metano es la principal fuente de vapor de agua en la estratosfera superior (a partir de niveles de presión de alrededor de 10 kPa ).

El radical metilo formado en la reacción anterior, durante las condiciones diurnas normales en la troposfera, normalmente reaccionará con otro radical hidroxilo para formar formaldehído . Tenga en cuenta que esto no es estrictamente pirólisis oxidativa como se describió anteriormente. El formaldehído puede reaccionar nuevamente con un radical hidroxilo para formar dióxido de carbono y más vapor de agua. Las cadenas laterales en estas reacciones pueden interactuar con compuestos de nitrógeno que probablemente producirán ozono , reemplazando así los radicales requeridos en la reacción inicial. [79]

Sumideros naturales de metano atmosférico [ editar ]

La mayoría de los sumideros naturales ocurren como resultado de reacciones químicas en la atmósfera, así como de la oxidación de las bacterias que consumen metano en los suelos de la Tierra.

Metanótrofos en suelos [ editar ]

Los suelos actúan como un importante sumidero de metano atmosférico a través de las bacterias metanotróficas que residen en ellos. Esto ocurre con dos tipos diferentes de bacterias. Las bacterias metanotróficas de "alta capacidad y baja afinidad" crecen en áreas de alta concentración de metano, como suelos anegados en humedales y otros ambientes húmedos. Y en áreas de baja concentración de metano, las bacterias metanotróficas de "baja capacidad y alta afinidad" utilizan el metano en la atmósfera para crecer, en lugar de depender del metano en su entorno inmediato. [80]

Los suelos forestales actúan como buenos sumideros para el metano atmosférico porque los suelos están óptimamente húmedos para la actividad metanótrofos y el movimiento de gases entre el suelo y la atmósfera (difusividad del suelo) es alto. [80] Con un nivel freático más bajo, cualquier metano en el suelo tiene que pasar las bacterias metanotróficas antes de que pueda llegar a la atmósfera.

Sin embargo, los suelos de los humedales son a menudo fuentes de metano atmosférico en lugar de sumideros porque el nivel freático es mucho más alto y el metano se puede difundir con bastante facilidad en el aire sin tener que competir con los metanótrofos del suelo.

Bacterias metanotróficas en el suelo : las bacterias metanotróficas que residen en el suelo utilizan metano como fuente de carbono en la oxidación del metano. [80] La oxidación del metano permite que las bacterias metanotróficas utilicen el metano como fuente de energía, reaccionando el metano con oxígeno y, como resultado, produciendo dióxido de carbono y agua.

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

Troposfera [ editar ]

El sumidero más eficaz de metano atmosférico es el radical hidroxilo en la troposfera, o la porción más baja de la atmósfera terrestre. A medida que el metano se eleva al aire, reacciona con el radical hidroxilo para crear vapor de agua y dióxido de carbono. La vida media del metano en la atmósfera se estimó en 9,6 años en 2001; sin embargo, el aumento de las emisiones de metano con el tiempo reduce la concentración del radical hidroxilo en la atmósfera. [49] Con menos OH˚ para reaccionar, la vida útil del metano también podría aumentar, dando como resultado mayores concentraciones de metano atmosférico. [81]

Estratosfera [ editar ]

Si no se destruye en la troposfera, el metano durará aproximadamente 120 años antes de que finalmente se destruya en la siguiente capa atmosférica de la Tierra: la estratosfera. La destrucción en la estratosfera ocurre de la misma manera que en la troposfera: el metano se oxida para producir dióxido de carbono y vapor de agua. Según las mediciones realizadas en globos desde 1978, la abundancia de metano estratosférico ha aumentado en13,4% ± 3,6% entre 1978 y 2003. [82]

Reacción con cloro libre [ editar ]

La reacción de los átomos de metano y cloro actúa como un sumidero primario de átomos de Cl y es una fuente primaria de ácido clorhídrico (HCl) en la estratosfera. [17]

CH 4 + Cl → CH 3 + HCl

El HCl producido en esta reacción conduce a la destrucción catalítica del ozono en la estratosfera. [83]

La eliminación de metano en la troposfera inferior puede lograrse mediante radicales de cloro producidos por aerosoles de sales de hierro, que podrían aumentarse artificialmente sin riesgo para el ozono estratosférico. [84]

Tendencias en los niveles de metano a lo largo del tiempo [ editar ]

Desde el siglo XIX, las concentraciones de metano atmosférico han aumentado anualmente a una tasa de aproximadamente 0,9%. [39]

Tendencias globales en los niveles de metano [ editar ]

Las mediciones atmosféricas a largo plazo del metano realizadas por la NOAA muestran que la acumulación de metano se estabilizó durante la década anterior a 2006, después de casi triplicarse desde la época preindustrial. [85] Aunque los científicos aún tienen que determinar qué causó esta reducción en la tasa de acumulación de metano atmosférico, parece que podría deberse a la reducción de las emisiones industriales y la sequía en las áreas de humedales.

Las excepciones a esta caída en la tasa de crecimiento ocurrieron en 1991 y 1998 cuando las tasas de crecimiento aumentaron repentinamente a 14-15 nmol / mol por año durante esos años, casi el doble de las tasas de crecimiento de los años anteriores. [44]

Se entiende que el pico de 1991 se debe a la erupción volcánica del monte. Pinatubo en junio de ese año. Los volcanes afectan las emisiones atmosféricas de metano cuando entran en erupción, liberando cenizas y dióxido de azufre al aire. Como resultado, la fotoquímica de las plantas se ve afectada y se reduce la eliminación de metano a través del radical hidroxilo troposférico. Sin embargo, las tasas de crecimiento cayeron rápidamente debido a las temperaturas más bajas y la reducción global de las precipitaciones.

La causa del pico de 1998 no está resuelta, pero los científicos actualmente la atribuyen a una combinación de mayores emisiones de humedales y campos de arroz, así como a una mayor cantidad de quema de biomasa. 1998 también fue el año más cálido desde que se registraron por primera vez las temperaturas de la superficie, lo que sugiere que temperaturas anormalmente altas pueden inducir una elevada emisión de metano. [86]

Los datos de 2007 sugirieron que las concentraciones de metano estaban comenzando a aumentar nuevamente. [87] Esto se confirmó en 2010 cuando un estudio mostró que los niveles de metano aumentaron durante los 3 años 2007 a 2009. Después de una década de crecimiento casi nulo en los niveles de metano, "el metano atmosférico promedio global aumentó en [aproximadamente] 7 nmol / mol por año durante 2007 y 2008. Durante el primer semestre de 2009, el CH 4 atmosférico promediado a nivel mundial fue [aproximadamente] 7 nmol / mol mayor que en 2008, lo que sugiere que el aumento continuará en 2009 ". [88] De 2015 a 2019 se han registrado fuertes aumentos en los niveles de metano atmosférico. [89]

Los niveles de emisiones de metano varían mucho según la geografía local. Tanto para fuentes naturales como antropogénicas, las temperaturas más altas y los niveles de agua más altos dan como resultado el ambiente anaeróbico que es necesario para la producción de metano.

Ciclos naturales del metano [ editar ]

Las emisiones de metano a la atmósfera están directamente relacionadas con la temperatura y la humedad. Por lo tanto, los cambios ambientales naturales que ocurren durante el cambio estacional actúan como un control importante de la emisión de metano. Además, incluso los cambios de temperatura durante el día pueden afectar la cantidad de metano que se produce y consume.

Por ejemplo, las plantas que producen metano pueden emitir de dos a cuatro veces más metano durante el día que durante la noche. [39] Esto está directamente relacionado con el hecho de que las plantas tienden a depender de la energía solar para realizar procesos químicos.

Además, las emisiones de metano se ven afectadas por el nivel de las fuentes de agua. Las inundaciones estacionales durante la primavera y el verano aumentan naturalmente la cantidad de metano liberado al aire.

Cambios debidos a la actividad humana [ editar ]

Parte de una serie sobre el
Ciclo del carbono
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  • mi

Cambios debidos a la actividad humana preindustrial [ editar ]

El aumento más claramente identificado del metano atmosférico como resultado de la actividad humana ocurrió en el siglo XVIII durante la revolución industrial. A medida que la tecnología aumentó a un ritmo considerable, los seres humanos comenzaron a construir fábricas y plantas, quemar combustibles fósiles para obtener energía y talar bosques y otra vegetación con el propósito de la construcción y la agricultura. Este crecimiento siguió aumentando a una tasa de casi el 1 por ciento anual hasta alrededor de 1990, cuando las tasas de crecimiento se redujeron a casi cero. [44]

Sin embargo, un artículo de 2003 de William F. Ruddiman indica que el cambio antropogénico en el metano puede haber comenzado 5000 años antes de la revolución industrial. [71] Los ciclos de insolación de metano del núcleo de hielo permanecieron estables y predecibles hasta hace 5000 años, probablemente debido a algún efecto antropogénico. [71]Ruddiman sugiere que la transición de los humanos de cazadores recolectores a la agricultura agrícola fue el primer caso en que los humanos afectaron la concentración de metano en la atmósfera. La hipótesis de Ruddiman está respaldada por el hecho de que el riego temprano del arroz ocurrió hace aproximadamente 5000 años, al mismo tiempo que los ciclos del núcleo de hielo perdieron su previsibilidad. Debido a la ineficiencia de los humanos que aprendieron primero a cultivar arroz, se habrían necesitado extensos arrozales para alimentar incluso a una pequeña población. Estos, inundados y llenos de malezas, habrían resultado en enormes humedales emisores de metano. [71]

Cambios debidos a la actividad humana industrial [ editar ]

Los aumentos en los niveles de metano debido a las actividades humanas modernas surgen de una serie de fuentes específicas.

  • Emisiones de metano de la actividad industrial
  • Emisiones de metano de la extracción de petróleo y gas natural de reservas subterráneas [90]
  • Emisiones de metano del transporte a través de oleoductos y gas natural
  • Emisiones de metano del derretimiento del permafrost en las regiones árticas, debido al calentamiento global causado por el uso humano de combustibles fósiles.

Emisiones debidas a la extracción de petróleo y gas [ editar ]

Tuberías de gas natural [ editar ]

Se ha identificado una fuente de emisiones de metano como gasoductos que transportan gas natural; un ejemplo son los gasoductos desde Rusia a los clientes en Europa. Cerca de Yamburg y Urengoy existen campos de gas con una concentración de metano del 97 por ciento. [91]El gas que se obtiene de estos campos se toma y se exporta a Europa occidental y central a través de un extenso sistema de gasoductos conocido como sistema de gasoductos transiberiano. De acuerdo con el IPCC y otros grupos de control de emisiones de gas natural, se tuvieron que tomar medidas en todo el ducto para medir las emisiones de metano de las descargas tecnológicas y fugas en los accesorios y respiraderos del ducto. Aunque la mayoría de las fugas de gas natural eran dióxido de carbono, también se estaba liberando una cantidad significativa de metano del gasoducto como resultado de fugas y averías. En 2001, las emisiones de gas natural del gasoducto y el sistema de transporte de gas natural representaron el 1 por ciento del gas natural producido. [91]Afortunadamente, entre 2001 y 2005, esta cifra se redujo al 0,7 por ciento, e incluso el valor de 2001 sigue siendo significativamente menor que el de 1996. [91]

Causas industriales generales [ editar ]

Sin embargo, el transporte por tuberías es solo una parte del problema. Howarth [92] y col. han argumentado que:

Creemos que la preponderancia de la evidencia indica que el gas de esquisto tiene una mayor huella de GEI [gas de efecto invernadero] que el gas convencional, considerado en cualquier escala de tiempo. La huella de GEI del gas de esquisto también supera la del petróleo o el carbón cuando se considera en escalas de tiempo decenales, […]

Para trabajos posteriores que confirmen estos resultados, consulte "Un puente a ninguna parte: emisiones de metano y la huella de gases de efecto invernadero del gas natural", [93] "Emisiones de metano y riesgo de calentamiento climático de la fracturación hidráulica y el desarrollo de gas de esquisto: implicaciones para la política". [94] Un estudio de 2013 [95] de Miller et al. indica que las políticas actuales de reducción de gases de efecto invernadero en los EE. UU. se basan en lo que parecen ser subestimaciones significativas de las emisiones antropógenas de metano. Los autores declaran:

Encontramos que las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura y la extracción y el procesamiento de combustibles fósiles ( es decir, petróleo y / o gas natural) son probablemente un factor de dos o más que los citados en estudios existentes.

Liberación de metano ártico almacenado debido al calentamiento global [ editar ]

El calentamiento global debido a las emisiones de combustibles fósiles ha provocado la liberación de metano en el Ártico , es decir, la liberación de metano de los mares y suelos en las regiones de permafrost del Ártico . Aunque a largo plazo, este es un proceso natural, la liberación de metano está siendo exacerbada y acelerada por el calentamiento global . Esto tiene como resultado efectos negativos, ya que el metano es en sí mismo un potente gas de efecto invernadero .

La región ártica es una de las muchas fuentes naturales de metano, un gas de efecto invernadero. [96] El calentamiento global acelera su liberación, debido tanto a la liberación de metano de los depósitos existentes como a la metanogénesis en la biomasa en descomposición . [97] En el Ártico se almacenan grandes cantidades de metano en depósitos de gas natural , permafrost y como clatratos submarinos . El permafrost y los clatratos se degradan con el calentamiento, [98] por lo que pueden surgir grandes liberaciones de metano de estas fuentes como resultado del calentamiento global. [99] [100] [101] Otras fuentes de metano incluyen taliks submarinos, transporte fluvial, retirada de complejos de hielo, permafrost submarino y depósitos de hidratos de gas en descomposición. [102]

Impactos atmosféricos [ editar ]

El efecto de forzamiento radiativo directo de los gases de efecto invernadero se ha estimado en 0,5 W / m 2 . [103]

El metano es un GEI fuerte con un potencial de calentamiento global 84 veces mayor que el CO 2 en un período de 20 años. El metano no es un gas tan persistente y se reduce a unas 28 veces más que el CO 2 durante un período de 100 años. [6]

El impacto de las concentraciones de metano atmosférico de CH4 sobre el aumento de la temperatura global puede ser mucho mayor de lo que se había estimado anteriormente. [2] [104]

Además del efecto de calentamiento directo y las reacciones normales, el metano se descompone en dióxido de carbono y agua. Esta agua está a menudo por encima de la tropopausa, donde suele llegar poca agua. Ramanathan (1988) [105] señala que tanto las nubes de agua como las de hielo, cuando se forman a bajas temperaturas estratosféricas bajas, son extremadamente eficientes para aumentar el efecto invernadero atmosférico. También señala que existe una clara posibilidad de que grandes aumentos en el metano futuro puedan conducir a un calentamiento de la superficie que aumenta de forma no lineal con la concentración de metano.

Capa de ozono [ editar ]

El metano también afecta la degradación de la capa de ozono , cuando el metano se transforma en agua en la estratosfera. Este proceso se ve reforzado por el calentamiento global, porque el aire más cálido contiene más vapor de agua que el aire más frío, por lo que la cantidad de vapor de agua en la atmósfera aumenta a medida que se calienta por el efecto invernadero. Los modelos climáticos también indican que los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano pueden mejorar el transporte de agua hacia la estratosfera; aunque esto no se comprende completamente. [106]

Técnicas de gestión del metano [ editar ]

Véase también: Gas_flare § Environmental_benefit

En un esfuerzo por mitigar el cambio climático, los seres humanos han comenzado a desarrollar métodos y medicinas alternativos.

Por ejemplo, para contrarrestar la cantidad de metano que emiten los rumiantes, se ha desarrollado un tipo de fármaco llamado monensina (comercializado como rumensin ™). Este medicamento se clasifica como ionóforo , que es un antibiótico producido naturalmente por una cepa de bacterias inofensivas. Este medicamento no solo mejora la eficiencia de la alimentación, sino que también reduce la cantidad de gas metano emitido por el animal y su estiércol. [107]

Además de la medicina, se han desarrollado técnicas específicas de gestión del estiércol para contrarrestar las emisiones del estiércol de ganado. Se han comenzado a proporcionar recursos educativos para las pequeñas explotaciones. Las técnicas de manejo incluyen la recolección y almacenamiento diario de estiércol en una instalación de almacenamiento completamente cerrada que evitará que la escorrentía llegue a los cuerpos de agua. Luego, el estiércol puede almacenarse hasta que se reutilice como fertilizante o se retire y se almacene en un compost externo. Los niveles de nutrientes de varios abonos animales se proporcionan para un uso óptimo como abono para jardines y agricultura. [108]

Para reducir los efectos sobre la oxidación del metano en el suelo, se pueden tomar varios pasos. Controlar el uso de fertilizantes que mejoran el nitrógeno y reducir la cantidad de contaminación por nitrógeno en el aire puede reducir la inhibición de la oxidación del metano. Además, el uso de condiciones de crecimiento más secas para cultivos como el arroz y la selección de variedades de cultivos que produzcan más alimentos por unidad de área puede reducir la cantidad de tierra con condiciones ideales para la metanogénesis. La selección cuidadosa de áreas de conversión de tierras (por ejemplo, arar bosques para crear campos agrícolas) también puede reducir la destrucción de áreas importantes de oxidación de metano.

Para contrarrestar las emisiones de metano de los vertederos, el 12 de marzo de 1996, la EPA (Agencia de Protección Ambiental) agregó la "Regla de los vertederos" a la Ley de Aire Limpio. Esta regla requiere grandes rellenos sanitarios que alguna vez hayan aceptado desechos sólidos municipales , que se hayan utilizado hasta el 8 de noviembre de 1987, que puedan contener al menos 2.5 millones de toneladas métricas de desechos con un volumen superior a 2.5 millones de metros cúbicos y / o que tengan compuestos orgánicos sin metano. (NMOC) de al menos 50 toneladas métricas por año para recolectar y quemar el gas de vertedero emitido . [109] Este conjunto de requisitos excluye el 96% de los vertederos de EE. UU. Si bien el resultado directo de esto es que los rellenos sanitarios reducen las emisiones de compuestos distintos del metano que forman el smog, el resultado indirecto es también la reducción de las emisiones de metano.

Además, en un intento por absorber el metano que ya se está produciendo en los vertederos, se han realizado experimentos en los que se agregaron nutrientes al suelo para permitir que prosperen los metanótrofos . Se ha demostrado que estos vertederos suplementados con nutrientes actúan como un sumidero de metano a pequeña escala, lo que permite que la abundancia de metanótrofos esponje el metano del aire para usarlo como energía, reduciendo efectivamente las emisiones del vertedero. [110]

Para reducir las emisiones de las industrias del gas natural, la EPA desarrolló el Programa Natural Gas STAR, también conocido como Gas STAR. [74]

La EPA también desarrolló otro programa para reducir las emisiones de la minería del carbón. El programa Coalbed Methane Outreach Program (CMOP) ayuda y alienta a la industria minera a encontrar formas de usar o vender metano que de otra manera se liberaría de la mina de carbón a la atmósfera. [74]

Monitoreo de emisiones de metano [ editar ]

Se ha desarrollado un detector de metano portátil que, montado en un vehículo, puede detectar niveles excesivos de metano en la atmósfera ambiental y diferenciar entre el metano natural de la vegetación en descomposición o las fugas de estiércol y gas. A partir de 2013, la tecnología estaba siendo implementada por Pacific Gas & Electric . [111]

El Instrumento de Monitoreo Troposférico a bordo de la nave espacial Sentinel-5P de la Agencia Espacial Europea , lanzada en octubre de 2017, proporciona el monitoreo de emisiones de metano más detallado que está disponible públicamente. Tiene una resolución de unos 50 kilómetros cuadrados. [112]

MethaneSat está siendo desarrollado por el Fondo de Defensa Ambiental en asociación con investigadores de la Universidad de Harvard , para monitorear las emisiones de metano con una resolución mejorada de 1 kilómetro. MethaneSAT está diseñado para monitorear 50 importantes instalaciones de petróleo y gas, y también podría usarse para monitorear rellenos sanitarios y agricultura. Recibe financiación de Audacious Project (una colaboración de TED y la Fundación Gates ) y se prevé que se lance en 2020. [112] [113] [114]

Medición de metano atmosférico [ editar ]

Cromatografía de gases [ editar ]

El metano se mide típicamente mediante cromatografía de gases . La cromatografía de gases es un tipo de cromatografía que se utiliza para separar o analizar compuestos químicos. Es menos costoso en general, en comparación con los métodos más avanzados, pero requiere más tiempo y trabajo.

Método espectroscópico [ editar ]

Los métodos espectroscópicos son el método preferido para las mediciones de gases atmosféricos debido a su sensibilidad y precisión. Además, los métodos espectroscópicos son la única forma de detectar de forma remota los gases atmosféricos. La espectroscopia infrarroja cubre un amplio espectro de técnicas, una de las cuales detecta gases basándose en la espectroscopia de absorción . Existen varios métodos para los métodos espectroscópicos, incluida la espectroscopia de absorción óptica diferencial , la fluorescencia inducida por láser y la transformada infrarroja de Fourier .

Espectroscopía de anillo de cavidad [ editar ]

La espectroscopia de anillo de cavidad es la técnica de absorción IR más utilizada para detectar metano. Es una forma de espectroscopia de absorción láser que determina la fracción molar del orden de partes por billón. [115]

Ver también [ editar ]

  • Cambio climático
  • Calentamiento global

Notas [ editar ]

  1. ^ a b Arroz incluido en humedales.
  2. ^ a b El total de los vertederos incluye las aguas residuales domésticas y los desechos animales.
  3. ^ a b Tratamiento de residuos incluido en rumiantes.
  4. ^ Contiene una pequeña cantidad de emisiones naturales de rumiantes salvajes.

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • "El metano en la tundra y los océanos se liberará en la atmósfera"
  • "Estabilidad del hidrato de metano y cambio climático antropogénico" Discusiones de Biogeosciences , 4, 993–1057, 2007
  • "Metano: Un viaje científico de la oscuridad al súper estrellato climático" Informe de antecedentes de septiembre de 2004 del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA (GISS)
  • El papel del metano en el cambio climático: si el gas natural es un salvador o un destructor del clima depende de cuánto se está filtrando a la atmósfera , por Jeff Johnson, Chemical & Engineering News .
  • Un estudio sugiere que la EPA puede subestimar seriamente las emisiones de gas metano
  • Los niveles de metano están aumentando y los científicos no saben por qué , por Roni Dengler | 6 de junio de 2019
  • Muy fuerte crecimiento del metano atmosférico en los 4 años 2014-2017: implicaciones para el Acuerdo de París , 5 de febrero de 2019.
  • ¿Por qué sube el metano? , Julia Fahrenkamp-Uppenbrink, 7 de junio de 2019.
  • Las emisiones de metano de la exploración de petróleo y gas no se informan correctamente el 26 de junio de 2019.