Metan

Metan, któremu poświęcony jest niniejszy artykuł, to najprostszy węglowodór nasycony (alkan). Jego wzór chemiczny to CH4 – cząsteczka metanu składa się z jednego atomu węgla i czterech atomów wodoru. Znamy go jako bezwonny, lżejszy od powietrza, bezbarwny gaz (taką formę ma w temperaturze pokojowej), który doskonale się pali, oddając przy tym mnóstwo energii. Pali się ładnym, błękitnym płomieniem.

Dość powszechnie występuje w przyrodzie. Jest podstawowym składnikiem gazu ziemnego, który może go zawierać nawet ponad 95% (w przypadku gazu ziemnego tzw. wysokometanowego). Powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu biomasy przez bakterie (fermentacja metanowa). Ponieważ ten proces występuje m.in. na bagnach, metan znany jest również jako gaz błotny. Ponieważ wydziela się często w kopalniach węgla kamiennego, niekiedy określa się go mianem gazu kopalnianego. Kilka procent metanu znajdziemy też w gazie drzewnym.

Własności metanu

Metan doskonale się pali — łatwo i czysto. W przypadku spalania tego gazu w czystym tlenie w idealnych warunkach powstaje tylko i wyłącznie dwutlenek węgla (jedna cząsteczka) i para wodna (dwie cząsteczki). Spalanie w powietrzu w palnikach powoduje powstawanie również tlenków azotu, a niekiedy także tlenku węgla (w przypadku, gdy spalanie prowadzone jest przy niedoborze tlenu).

Dodać należy, że przy spalaniu metanu powstaje duża ilość ciepła!

Palnik na gaz ziemny (metan)

Do kuchenek gazowych z sieci dostarczany jest gaz ziemny, którego podstawowym składnikiem jest metan.

Własności fizykochemiczne metanu:

  • temperatura topnienia -182,6°C
  • temperatura wrzenia -161,7°C
  • temperatura krytyczna -82,5°C
  • ciśnienie krytyczne 46,3 bar
  • gęstość 0,717 kg/m3n
  • wartość opałowa 50 049 kJ/kg = 35 897 kJ/m3n

Mieszanina metanu z powietrzem w stosunku objętościowym 1:10 (+/- 5%) ma własności wybuchowe. To właśnie ta mieszanina odpowiada za dużą część wypadków w kopalniach.

Metan jest gazem cieplarnianym, którego wpływ jest 22 razy większy niż dwutlenku węgla, a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie).

Wykorzystanie metanu

Ponieważ jest łatwo dostępny, powszechnie wykorzystuje się go jako paliwo (do ogrzewania, napędu silników spalinowych, w dużej energetyce do napędu turbin gazowych i opalania kotłów), ale także jako surowiec do niektórych procesów chemicznych, na przykład do produkcji wodoru w procesie reformingu parowego, albo do produkcji amoniaku (metoda Habera i Bosch).

Gaz z odmetanowania kopalń bywa wykorzystywany w energetyce jako zastępstwo dla węgla lub gazu ziemnego. Jego usuwanie z eksploatowanych pokładów węgla jest niezbędne dla bezpieczeństwa górników, dziwi więc, że nie jest wykorzystywany częściej.

Gaz ten powstaje również w oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów (gaz wysypiskowy). Odgazowywanie składowisk pozwala na uchwycenie tego gazu a spalenie do dwutlenku węgla zmniejsza jego wpływ na efekt cieplarniany. Jednocześnie uzyskana energia bywa używana do produkcji ciepła albo energii elektrycznej.

Wytwarzanie metanu

Najprostsze sposoby wytwarzania metanu to poddanie biomasy działaniu bakterii metanowych, które w procesie beztlenowej fermentacji metanowej wytwarzają mieszaninę metanu i dwutlenku węgla — tak zwany biogaz. Odbywa się to w instalacjach nazywanych biogazowniami.

Wbrew pozorom, nie jest to nic specjalnie trudnego, nie wymaga też dużych, drogich i skomplikowanych instalacji. Dowodzi tego poniższy film:

Oczywiście metan można też otrzymywać sztucznie, między innymi poprzez:

  • syntezę z wodoru i CO2 w procesie Sabatier,
  • syntezę z wodoru i CO w procesie Fischera-Tropscha.

Komentarzy do wpisu “Metan”: 2.

  1. Walus says:

    Dobry artykuł daje 6/6 bo tyle dostałem na tescie polecam i pozdrawiam.

  2. Pingback: Wykorzystanie holzgazu do zasilania samochodów

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *