استكشاف عالم غاز الميثان: مصادره، استخداماته، وأثره البيئي

المحتويات

التركيب الكيميائي وخواص غاز الميثان

غاز الميثان، أبسط أنواع الألكانات (الهيدروكربونات)، يتميز بصيغته الكيميائية البسيطة (CH₄). يتكون من ذرة كربون واحدة مرتبطة بأربع ذرات هيدروجين. يُعتبر جزيئًا مستقرًا، عديم اللون والرائحة في حالته النقية، وأقل كثافة من الهواء. ولأغراض تجارية، تُضاف إليه مركبات كبريتية ذات رائحة قوية، مثل إيثيل مركبتان، لتسهيل الكشف عن التسربات.

اكتشف العالم الإيطالي أليساندرو فولتا هذا الغاز عام 1776م، عبر جمع الغاز المنبعث من المستنقعات.

مصدر غاز الميثان: من باطن الأرض إلى الكائنات الحية

يُعدّ الميثان مكوّنًا رئيسيًا للغاز الطبيعي، موجودًا بكميات كبيرة تحت سطح الأرض. ينتج أيضًا من تحلل المواد العضوية بواسطة بكتيريا دقيقة. تشمل هذه المواد أوراق النباتات، وروث الحيوانات، والنفايات، ومخلفات الصرف الصحي. تُنتج الكائنات الدقيقة في التربة المغمورة، مثل تربة حقول الأرز، كميات كبيرة من الميثان. كما يُطلق الميثان من الجهاز الهضمي لبعض الحيوانات مثل الأبقار والأغنام والجاموس نتيجة تخمّر المواد العضوية.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد الميثان بكميات هائلة في صورة متجمدة في قيعان البحار والمحيطات، كما يُلاحظ في الهواء المنبعث من المستنقعات. يوجد أيضًا على بعض الكواكب الأخرى، مثل زحل ونبتون والمشتري والمريخ.

التطبيقات المتنوعة لغاز الميثان

يستخدم الميثان في العديد من الصناعات. فهو المكوّن الرئيسي للغاز الطبيعي (بنسبة تصل إلى 80%)، ويُستخدم كوقود مهم للحصول على الطاقة عبر عملية الاحتراق وفقًا للمعادلة التالية: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + طاقة.

كما يُستخدم في تصنيع العديد من المركبات العضوية، مثل الكلوروفورم (كمخدر ومذيب) ورابع كلوريد الكربون (كمذيب). يدخل في صناعة البلاستيك، والنايلون، وإنتاج أسود الكربون المستخدم في أحبار الطباعة. كما يُستخدم في إنتاج مركب النيتروميثان (CH₃NO₂)، وهو سائل لزج عديم الرائحة، ويُستخدم في صناعة الأدوية والمبيدات الحشرية والمتفجرات.

تأثير غاز الميثان على البيئة

يُعدّ غاز الميثان، إلى جانب غازات أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز، من الغازات الدفيئة التي تُساهم في الاحتباس الحراري. تحتبس هذه الغازات الحرارة المنعكسة من سطح الأرض في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب. يُعتبر الميثان غازًا شديد الخطورة، حيث تفوق قدرته على تسخين الغلاف الجويّ تأثير ثاني أكسيد الكربون بخمس وعشرين مرة.