Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Метане: Метан — Что такое Метан?

Содержание

считаем выгоду и ищем заправку — журнал За рулем

Полтора года назад президент страны заявил, что нужно развивать использование приоритетного для России альтернативного топлива — метана, а отнюдь не электричество. А где заправляться-то?

От сотен к тысячам

Материалы по теме

Локомотивом развития сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) выступает Газпром. Он же фактически монополист: из 423 работающих в стране метановых заправок ему принадлежат 312. В 2015–2018 годах Газпром построил 86 и реконструировал 13 АГНКС. План на уходящий год — 43 станции. В следующем году сеть должна вырасти до 500 комплексов. Лет через десять, глядишь, будем считать уже тысячами.

В стратегии развития значатся 17 приоритетных регионов. В частности, в Белгородской области число АГНКС вырастет к 2022 году с 8 до 39, в Ростовской — с 11 до 39 к 2021‑му. И это только станции Газпрома.

Появляются заправки, появляются и автомобили. Сейчас на российском рынке продается 229 метановых моделей. Почти все они коммерческие: автобусы, легкие, средние и тяжелые грузовики, спецтехника. Есть чисто метановые и битопливные версии российских и иностранных марок, заводские и переоборудованные спецфирмами.

Новеньких АГНКС в фирменной раскраске Газпрома становится больше с каждым месяцем.

Новеньких АГНКС в фирменной раскраске Газпрома становится больше с каждым месяцем.

Вам сжать или налить?

Десятидневный автомобильный пробег «Газ в моторы — 2019» стартовал в Краснодарском крае и завершился в Санкт-Петербурге. В нем приняли участие Лады, автобусы четырех классов, включая туристический Volgabus Марафон, и грузовики — от УАЗа Профи до магистральных тягачей. И весь маршрут (2760 км) караван прошел исключительно на метане. Мы оказались в числе участников пробега.

Материалы по теме

Scania выставила два седельных тягача нового поколения. Один работает на компримированном (сжатом до 200 бар) природном газе — КПГ (по-английски — CNG). Говоря проще, это классический вид метана как автомобильного топлива. Вторая машина питается сжиженным природным газом (СПГ, латинская аббревиатура — LNG). Чтобы метан перевести в жидкое состояние, его охлаждают до —161,5 °C. Поэтому в автомобилях он хранится не в простых баллонах, а в криобаках под давлением до 16 бар. В чем преимущества? При сжижении метан уменьшается в объеме в 600 раз, и запаса газа в криобаке хватает примерно на столько же километров, сколько можно проехать на солярке в сравнимом по размеру топливном баке.

Классно? Разумеется! Но вот беда: СПГ-заправок в России — по пальцам можно пересчитать. Например, на всю Москву и область лишь одна, причем открыли ее только минувшей весной. А во всей стране — хорошо если пара десятков. Поэтому автомобили, пита­ющиеся сжиженным метаном (в караване такой была не только Scania), сопровождал мобильный заправщик. Кстати, некоторые перевозчики, чьи машины работают вблизи заветной АГНКС, уже рискнули купить себе грузовики на СПГ.

Баллоны для сжатого метана (фото слева) и криобак для сжиженного (фото справа) на примере одной и той же модели Скании. И те и другие баки стоят с обеих сторон рамы и требуют равных объемов для размещения. Запас хода различается более чем вдвое: 500 км на сжатом метане против 1100 км на сжиженном.

Баллоны для сжатого метана (фото слева) и криобак для сжиженного (фото справа) на примере одной и той же модели Скании. И те и другие баки стоят с обеих сторон рамы и требуют равных объемов для размещения. Запас хода различается более чем вдвое: 500 км на сжатом метане против 1100 км на сжиженном.

Брать будете?

С 2014 по 2018 год в России куплено 15 тысяч метановых автомобилей заводского исполнения. Поскольку ежегодно у нас продается около 200 тысяч единиц коммерческой техники — показатель неплохой.

Запас хода у газовых машин разный: Веста проезжает 350 км, туристический Volgabus Марафон и фуры на сжатом метане — до 450–600 км. По европейской части страны уже вполне можно передвигаться исключительно на метане, дотягиваясь от одной заправки до другой. Но есть еще одна проблема: львиная доля АГНКС расположена неудачно — на городских окраинах (это неудобно жителям города) либо в стороне от трассы (а это неудобно перевозчикам).

Разношерстная колонна пробега «Газ в моторы — 2019» заезжала в городá по маршруту следования.

Разношерстная колонна пробега «Газ в моторы — 2019» заезжала в городá по маршруту следования.

Я проехал с колонной газовых машин от Ростова-на-Дону до Москвы. На 500‑кило­метровом перегоне от Воронежа до столицы непосредственно на трассе ни одной метановой заправки нет. Есть только в Новомосковске, в 16 километрах от М4. Пришлось делать крюк, иначе многие машины не дотянули бы.

Материалы по теме

С сопутствующими удобствами беда. Заправка в Россоши — это разбитая дорога, удручающая советская архитектура, нулевой сервис. Комплексы в Белгороде и Семилуках новенькие, с иголочки, но даже воды попутно не купишь. Зато везде исправно требуют документы на ГБО: 200 бар в баллоне — не шутки.

Со сжиженным метаном всё сложнее, чем со сжатым. Магистральные тягачи на сжиженном природном газе даже на одном криобаке проходят до 750–800 км, но для них инфраструктуры нет совсем — Газпром только планирует создать ее. Для начала — на трассах М1, М4, М10 и М7 до Новосибирска. Заправки обойдутся дорого. Сами машины дороже дизельных примерно на треть.

А еще СПГ расходуется даже на стоянке! При нагреве криобака автоматика начинает стравливать давление, выпуская лишнее топливо. Расти температура будет неизбежно. Хорошо, если заправился и сразу поехал в рейс, - а как быть при вынужденном простое фуры или в жару?

* * *

Материалы по теме

Для частников вся эта история пока что не слишком привлекательна: экономить можно, но неудобно. И мизерные продажи метановых Лад это подтверждают. В коммерческом сегменте экономит хозяин (ему важно минимизировать расходы, а проблемы водителя его мало интересуют), поэтому спрос на газовую технику будет уверенно расти.

С муниципальными парками проще. Например, в Москве строят АГНКС непосредственно у конечных остановок автобусов — их водителям удобно. Впрочем… В пробеге я невольно подслушал рассказ представителя липецкого автобусного парка: он сетовал на дорогое обслуживание газовых моторов. И на то, что в городе никто не проводит поверку баллонов, приходится гонять машины в другие областные центры.

Расширение сети АГНКС — дело хорошее и перспективное. И газовая тема наверняка получит продолжение. Тем более что за процессом наблюдает президент.

Газовые нюансы

На битопливном Ларгусе CNG в этом году я проехал больше 1000 километров, поэтому в пробеге сразу уселся в Весту. Двигатели у машин идентичные — 1.6 мощностью 106 л.с. (на бензине). Но при работе на метане Веста чуть мощнее: 96 против 94 л.с. у Ларгуса. Предельный крутящий момент у машин одинаковый: 148 Н·м на бензине и 135 Н·м на метане.

У Весты лучше аэродинамика, она легче, а передаточное отношение главной пары — 3,9 против 4,2 у Ларгуса. Поэтому Веста экономичнее: по трассе на 22 кубометрах метана можно пройти до 400 км, а Ларгус проезжает на сотню меньше.

По части эргономики между Вестой и Ларгусом — пропасть, а перевод на метан ее лишь увеличил. На Ларгусе шайба управления ГБО перекрыта правым коленом водителя, а штатный топливомер показывает только остаток бензина.

На Весте блок управления установлен на виду.

При переключении с бензина на газ меняется и положение стрелки на панели приборов. Правда, уровень метана она умеет показывать с шагом в четверть бака — идентично четырем лампочкам на кругляше ГБО.

Просадка мощности на газовом топливе (- 10 %) есть, и она чувствуется. В очередной раз поразился тому, сколь разительно отличаются новые вазовские моторы от побегавших. В колонне ехали две Весты CNG — с пробегами 1500 и 45 000 км. По отклику на педаль газа создавалось впечатление, что на них установлены моторы разного объема: вторая машина явно живее.

  • О том, как едет битопливная Лада Веста, читайте тут.

Метан в автомобиле: экономично или опасно?

Метан — один из самых мощных парниковых газов, вредящих экологии. Почему же нам все равно стоит переводить на него все не электрические машины?

Смотрите на эту статью как на предсказание из будущего: новая волна борьбы с глобальным потеплением и парниковыми газами в частности сместится с двигателей внутреннего сгорания и СО2 на автомобили на метане, автокомпании начнут душить за «метановые выбросы». Тем не менее, метан – идеальное топливо для автомобилей, и стоит присмотреться к автопроизводителям, которые сейчас разрабатывают двигатели, совместимые именно с метаном. Почему так? Сейчас разберемся.

Экология против автомобилей

В последние годы экологи прочно застолбили важнейший пункт повестки в инфополе — снижение выбросов парниковых газов. И под этим термином, как правило, подразумевают пресловутый CO2. Но все чаще звучат напоминания о другом веществе, ускоряющем глобальное потепление – метане, который уверенно прописывается и в ГБО российских автомобилей.

В последние 150-200 лет единственная пока заселенная людьми планета — Земля — здорово нагревается. Главные виновники процесса – парниковые газы. Сильнее всего на глобальное потепление влияют водяной пар, углекислый газ, метан и озон. Первые два составляют львиную долю выхлопных газов наших любимых автомобилей, а третий — является весьма перспективным топливом.

Главная проблема, что полностью избежать выбросов газообразных h3O и CO2 без отказа от привычных видов топлива невозможно: это основные продукты сгорания углеводородов. Поэтому все усилия инженеров тех автопроизводителей, что еще не начали разрабатывать электромобили, направлены на повышение топливной эффективности двигателей. Чем полнее мотор использует энергию сгорания бензина, солярки или газа, тем меньше ему нужно горючего для производства необходимого усилия.

Автомобили с электродвигателями, скорее всего, уже к середине XXI века будут составлять подавляющее большинство парка легковых и грузовых транспортных средств. Но полностью вытеснить ДВС у них не получится — углеводороды проще транспортировать туда, где нет инфраструктуры. Так что спецтехника и машины для разных «медвежьих углов» по-прежнему будут работать на горючем. Вопрос только на каком.

Метан как угроза всему живому

Одна тонна Ch5, по разным оценкам, производит в 25-28 раз больший парниковый эффект, чем аналогичное количество углекислого газа. Причем это в расчете на 100 лет, то есть учитываются долгосрочные последствия присутствия этого соединения в атмосфере. Сам по себе метан под действием солнечного излучения и химических реакций в воздухе полностью распадается примерно за десятилетие. А если брать более короткий срок, например, 20 лет, то эффект от него в 84 раза больше, чем от CO2, который пусть и «живет» почти вечно, пока его не поглотит обратно биосфера, но гораздо слабее задерживает инфракрасное излучение от Земли.

В атмосферу метан попадает несколькими путями, часть из которых естественная, часть — связана с человеческой деятельностью. Люди нашли сразу несколько возможностей повысить содержание метана в воздухе.

Во-первых, мы копаем глубокие угольные шахты и таким образом высвобождаем огромное количество Ch5, запертого в породах (11% антропогенных выбросов метана). Во-вторых, мы разводим скот, в желудках которого симбиотические бактерии вырабатывают много этого газа (около трети всех выбросов). В-третьих, человечество потребляет огромное количество риса (поля для его выращивания обеспечивают 8% антропогенных выбросов Ch5) и прочих продуктов сельского хозяйства. В-четвертых, мы выбрасываем еду, которая, разлагаясь, выдает 18% от общего числа поступающего в атмосферу в результате человеческой деятельности метана. Наконец, газо- и нефтедобывающая отрасль теряет часть добытого ископаемого сырья либо в результате утечек, либо в ходе контролируемого сброса в атмосферу (еще 22% от всех выбросов).

Источники выбросов метана

Причем, что самое опасное, общее повышение годовых температур в результате деятельности человека провоцирует и природные механизмы производства парниковых газов. Например, очень много углекислого газа и метана высвобождается в результате таяния вечной мерзлоты. Это еще не говоря о том, что чем теплее, тем больше воды испаряется из мирового океана, а пар оказывает самый сильный парниковый эффект.

На метановую проблему уже начинают все энергичнее обращать внимание ведущие экологические активисты мира. Об этом, например, можно судить по недавней публикации в журнале The Economist. Издание авторитетное, и его редакторы провели большую работу, собирая все данные воедино. Результатом стала подробная статья о том, откуда в атмосфере Земли берется метан, насколько он опасен и что с ним можно сделать. В этом году вышла новая книга Билла Гейтса «Как избежать климатической катастрофы». В интервью порталу MIT Technology Review известнейший миллиардер и филантроп отдельно отмечает существенный вклад сельского хозяйства в общие выбросы парниковых газов, особенно — метана.

Ch5 как спасение автомобильной отрасли

На этом месте впечатлительный читатель воскликнет что-то вроде «Вы таки что, там с ума посходили, еще и все машины на этот яд переводить». А скептично настроенный подумает (небезосновательно), что скоро автомобильную отрасль могут начать душить еще и за выбросы метана. Для последнего опасения действительно есть причины. Какие-нибудь излишне эмоциональные политики помимо «углеродного налога» могут ввести еще один, учитывающий утечки Ch5 во время производства топлива.

Автобус на метане для Челябинска

Но на самом деле, метан действительно имеет все шансы стать тем самым спасением для оставшихся ДВС на фоне повального отказа от ископаемых видов топлива. У него для этого есть все необходимые преимущества, и потенциальные поборы экологов тут не помеха. Потому что любые утечки — это убытки нефтедобывающей и перерабатывающей индустрии. На деле, даже при том, что при Трампе в США сняли ранее введенные штрафы за превышение выбросов метана, крупные компании платят «частникам» за поиск мест, где газопроводы «травят». Отрасль таких услуг только растет, так что «метановый налог» если и появится, то существенное влияние на стоимость топлива оказать не должен.

С точки зрения топливных качеств Ch5 почти идеален.

Среди всех углеводородов он сгорает наиболее полно и не производит сажи. Она, кстати говоря (а не отдаленные эффекты потепления), уже стоила многих миллионов человеческих жизней. Подробнее о «смертельном следе» тепловых электростанций и автомобилей с ДВС писал в свое время, например, Forbes. Если кратко, то при сгорании большинства видов топлива возникают мельчайшие твердые частицы, которые не фильтруются легкими. В организме они накапливаются и приводят к заболеваниям органов дыхания, а также сердечно-сосудистой и нервной систем.

Существующие двигатели внутреннего сгорания (как бензиновые, так и дизельные) сравнительно легко можно перенастроить или переделать для работы на метане. Его легко транспортировать, технологии добычи, хранения и очистки Ch5 хорошо известны. К тому же газовые ТЭС никуда не денутся ближайшие несколько десятилетий, да и химической промышленности он нужен, так что всегда будет доступен.

Наконец, метан — побочный продукт нефтедобычи, которая жизненно необходима для производства пластмасс. Поэтому даже если электростанции перестанут его потреблять в больших количествах, Ch5 все равно будет откуда брать.

В России

С 2020 года в 23 пилотных регионах России, где развита заправочная инфраструктура, действует программа господдержки. Автовладелец может установить в свою машину ГБО и получить компенсацию до двух третей его стоимости и еще 30% от перевода машины на метан. Также Минпромторг упрощает сертификацию автомобилей, переведенных на газ.

Matador.tech

Параллельно с выделением средств на газификацию в пилотных регионах расширяют сеть газовых заправок: как пропан-бутановых, так и метановых. При всем этом потребители жалуются, что цены на газ значительно выросли за последнее время - в процентах больше, чем на бензин и дизель. Читайте подробнее тут.
В сухом остатке

Судя по всему, ближайшие месяцы (а может даже и годы) ознаменуются очередной волной борьбы с парниковыми газами, теперь — с метаном. Рядовым автомобилистам, тем более российским, пока что беспокоиться не о чем. Зато если в течение 10-20 лет они хотят продолжить ездить на машинах с ДВС, стоит присмотреться к тем производителям, что разрабатывают двигатели, котоыре совместимы с метаном. А они есть не только в грузовом, но и в легковом сегменте. Проблема только в том, что выбора будет немного — места на рынке хватит лишь на пару марок. Как мы уже отметили выше, сегмент не электрических автомобилей с каждым годом сокращается и этот тренд, похоже, не переломить.

Сжиженный шахтный метан – альтернативный вид топлива

Н.Г.Кириллов, к.т.н., Военный инженерно-космический университет, Санкт-Петербург

В связи с истощением запасов нефти и ужесточением требований к экологии автотранспорта все большую актуальность приобретают вопросы создания и внедрения на автомобильном транспорте альтернативных моторных топлив. Одним из новых направлений в этом отношении представляется использование шахтного метана в качестве моторного топлива в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств.

Практика применения сжатого (до 20 МПа) шахтного метана в качестве моторного топлива для автомобилей имеет достаточно давнюю историю. К 1990 году в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов угольных регионов страны.

Анализ зарубежных исследований показывает, что выброс токсичных составляющих (г/км) в окружающую атмосферу при замене бензина на шахтный метан в зависимости от типа автомобиля снижается по оксиду углерода в 5–10 раз, углеводородам – в 3 раза, окислам азота – в 1.5–2.5 раза, полиароматических углеводородов – в 10 раз, дымности – в 8–10 раз.

В ряде стран, среди которых Чехия, Англия, США, Польша, утилизируется практически весь попутный шахтный газ. В Германии утилизируется более 200 млн.м3/год (70%) каптируемого газа, который применяется на ТЭС, в шахтных котельных, для подогрева доменных коксовых печей. Прогнозируется, что добыча шахтного газа в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96–135 млрд.м3.

Общие ресурсы шахтного метанасодержащего газа в угольных пластах России составляют по различным источникам 48–65 трлн.м3 с учетом восточных и северо-восточных бассейнов. Ежегодно в России дегазационными установками из угольных шахт извлекается и выбрасывается в атмосферу более 900 млн. м3 шахтного газа. Однако в России шахтный газ в незначительных объемах (47 млн.м3/год) используется лишь в Печерском бассейне, и только в последние годы работы по промышленному получению и применению шахтного газа начаты в Кузнецком и Донецком бассейнах [1].

Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. В качестве моторного топлива целесообразно применять шахтный метан – шахтный газ с высоким содержанием метана (до 98%). Наиболее перспективным направлением получения шахтного метана является метод добычи шахтного газа вне полей действующих шахт, путем бурения с поверхности специальных скважин с применением искусственных методов повышения газопроницаемости угольных пластов (гидроразрыв, кавитация, специальные методы обработки и т. д.). Например, в США за период 1988–2000 гг. добыча шахтного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд.м3 до 40 мрлд.м3, и в будущем ожидается удвоение этих объемов.

В качестве моторного топлива шахтный метан может применяться в автомобильных двигателях в сжатом (компримированном) или в сжиженном (криогенном) состоянии.

При этом сжатый шахтный метан как моторное топливо имеет ряд недостатков, которые в значительной мере сдерживают его широкое применение:

•    необходимость использования баллонов высокого давления для хранения компримированного газа, что приводит к значительному увеличению веса топливной системы двигателя;

•    снижение дальности пробега автомобиля на одной заправке;

•    повышенная опасность газобаллонной аппаратуры высокого давления;

•    необходимость выполнения периодического освидетельствования оборудования, работающего под высоким давлением и т.д.

Вышеперечисленные недостатки могут быть устранены при использовании в качестве моторного топлива сжиженного шахтного метана (СШМ). Сжижение уменьшает объем газа почти в 600 раз, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, снизить массу системы хранения шахтного метана на автомобиле в 2–4 раза, а объем – в 1.5–3 раза. Так, например, для грузового автомобиля ЗИЛ-138А, конвертированного на СШМ и оборудованного криогенной емкостью объемом 300 л, пробег на одной заправке увеличивается в 1.8 раз, а суммарная масса оборудования и топлива уменьшается почти на 600 кг по сравнению с тем же автомобилем, работающим на сжатом шахтном метане.

Сжижение шахтного метана происходит при достаточно низкой криогенной температуре (–162°С) и низком давлении (0.1 МПа). Поэтому до настоящего времени отсутствовала сравнительно дешевая технология получения СШМ.

Проведенные автором исследования по созданию индивидуальных и гаражных заправочных станций сжиженного природного газа показали, что наиболее эффективной технологией получения СШМ является применение стирлинг-технологий [2, 3], в основе которых лежит идея создания установок по сжижению метаносодержащих газов с применением работающих по циклу Стирлинга криогенных газовых машин (КГМ). Криогенные газовые машины Стирлинга представляют собой криогенераторы, основанные на принципе внешнего охлаждения, и предназначены для ожижения газов, температура конденсации которых не ниже –200°С. КГМ Стирлинга наиболее эффективны в области температуры –162°С, то есть именно той температуры, при которой происходит фазовый переход газообразного шахтного метана в жидкость [4].

Процесс ожижения шахтного метана в КГМ Стирлинга идет при атмосферном давлении, без его предварительного сжатия. Это позволяет делать установки по сжижению метана компактными и простыми в обслуживании. Важной особенностью КГМ Стирлинга является возможность сжижения 100% подаваемого газа низкого давления, в отличие от ожижителей традиционного типа (дроссельно-детандерных установок и вихревых труб), для работы которых необходимо высокое давление и наличие продукционных газопроводов для сброса несжижившейся части (до 97%) первичного газа.

В настоящее время в России серийно выпускаются и эксплуатируются несколько модификаций КГМ Стирлинга, которые входят в состав воздухоразделительных установок ЗИФ-700, ЗИФ-1002, ЗИФ-2002 и АжКж-0. 05. Производительность по сжиженному шахтному метану указанных КГМ Стирлинга находится в пределах от 14 до 70 л/ч.

В диапазоне такой производительности зарубежными аналогами являются одно- и четырехцилиндровые криогенераторы SGL-1 и SGL-4 фирмы Stirling Cryogenics & Refrigeratio, позволяющие получать 19 и 80 л/ч СШМ, соответственно. Кроме того, фирмами Philips и Werkspoor освоено серийное производство более мощных многоцилиндровых КГМ Стирлинга с производительностью до 700 л/ч СШМ.

Широкий диапазон производительности существующих КГМ Стирлинга позволяет создавать различные по своему функциональному назначению станции по производству и заправке автотранспорта угольных регионов сжиженным шахтным метаном. На основе стирлинг-технологий могут быть созданы:

•    индивидуальные пункты с производительностью до 40 л/ч СШМ;

•    гаражные заправочные станции производительностью до 700 л/ч СШМ;

•    городские (муниципальные) комплексы по сжижению шахтного метана производительностью свыше 1 т/ч СШМ.

Создание заправочных станций по производству СШМ производительностью до 500 л/ч предполагается только за счет использования КГМ Стирлинга. Для привода КГМ Стирлинга возможно использование как штатных электродвигателей, так и газовых двигателей (двигателей внутреннего сгорания или двигателей Стирлинга). Последние позволят обеспечить полную автономность заправочных станций СШМ от внешнего электроснабжения [5].

При создании установок с производительностью свыше 1 т/ч СШМ предполагается использовать как традиционные способы сжижения на основе дроссельно-детандерного цикла и вихревого эффекта (трубка Ранка), так и новый цикл сжижения природного газа (ПГ), основанный на принципе комбинированного внутреннего и внешнего охлаждения ПГ [6,7]. Внутреннее охлаждение достигается за счет изобарного расширения шахтного метана и его частичного ожижения, после чего неожиженная часть, представленная в виде насыщенных паров низкого давления, подвергается внешнему охлаждению в конденсаторе КГМ Стирлинга.

Необходимо отметить, что газобаллонное оборудование автомобиля, работающего на сжиженном шахтном метане, полностью соответствует оборудованию автомобиля, который работает на сжиженном природном газе.

На рис. 1 представлена принципиальная схема ожижительной установки, реализующая способ получения дешевого и экологически чистого горючего – сжиженного шахтного метана. Шахтный газ из скважины 1 с помощью компрессора 2 подается в блок очистки 3, где очищается от воздуха и других примесей. Остаточные примеси шахтного метаносодержащего газа (Н2О, СО2 и др.) отделяются в вымораживателе 4. В конденсаторе 6 криогенной машины Стирлинга 5 сухой и чистый шахтный метан сжижается за счет внешнего охлаждения и самотеком по линии слива 7 поступает в емкость 8 для хранения сжиженного шахтного метана. Для поддержания равного давления в газовой полости емкости 8 для хранения сжиженного шахтного метана и в конденсаторе 6 предусмотрена перемычка 9 с обратным клапаном 10, соединяющая газовую полость емкости 8 с вымораживателем 4.

Использование заправочных станций СШМ на основе КГМ Стирлинга, расположенных на территории потенциального потребителя, позволяет ежедневно заправлять транспорт перед выходом его в рейс, а после возвращения в парк сливать остаток жидкого топлива в накопительную емкость заправочной станции. В результате отпадает необходимость в баках с вакуумной изоляцией и вместо нее можно использовать другие, более дешевые виды тепловой изоляции.

На рис. 2 представлен один из вариантов новых криогенных баков для автотранспортных средств.

При эксплуатации во внутреннюю оболочку 1, изготовленную из алюминиевого сплава, заливается криогенное моторное топливо. Для изоляции топлива от внешних теплопритоков предусмотрен основной слой теплоизоляции 2, состоящий из пенополиуретана. Для дальнейшего уменьшения количества теплопритоков поверх пенополиуретанового слоя 2 накладывается дополнительный слой теплоизоляции 3, изготовленный из композиционного материала, например, стеклопластика или армированного стекловолокна. При эксплуатации транспортных средств прочный теплоизолирующий слой 3, играя роль герметичной защитной оболочки, предотвращает механическое разрушение пенополиуретанового теплоизоляционного слоя 2 и попадания в него влаги.

Широкое использование стирлинг-технологий и новых криогенных баков позволит:

•    уже в ближайшее время обеспечить рынок России и стран СНГ достаточно дешевым и высокоэффективным оборудованием для производства СШМ и перевода автотранспорта угольных регионов на экологически чистый и дешевый вид моторного топлива – сжиженный шахтный метан;

•    обеспечить конкурентоспособность газозаправочной техники на СШМ по отношению с традиционной;

•    гарантировать устойчивое, надежное снабжение автотранспортных средств газовым топливом;

•    проводить автопредприятиями угольных регионов и отдельными шахтами независимую политику поэтапного перевода автотранспортного парка на дешевое и экологически чистое моторное топливо;

•    создать индивидуальные и гаражные заправочные станции производства СШМ при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах, что обеспечит привлечение средств мелких и средних инвесторов;

•    стимулировать предварительную дегазацию угольных пластов и обеспечить ее окупаемость, снизить опасность угольных полей по внезапным выбросам и взрывам газа.

Использование шахтного метана в качестве моторного топлива является наиболее приоритетным направлением в решении проблемы утилизации шахтного газа и в полной мере соответствует принятым странами-участниками Киотского протокола решениям, определяющим значительное сокращение выбросов парниковых газов в XXI веке.  

Журнал "Горная Промышленность" №1 2002

Различия между пропаном и метаном. Типы ГБО. Особенности работы на газе и бензине

По материалам компании "Астрон-Автогаз" приводим наиболее распространенные вопросы о газоболонном оборудовании с ответами на них.

Что выбрать? Метан или пропан?
Различия между пропаном и метаном
Существуют два типа газового топлива - пропан и метан. Пропан - это сжиженный нефтяной газ (транспортируется под давлением 10-15 атмосфер). Метан - это природный газ (в машине под давлением 200-250 атмосфер). Из-за такой разницы давления этим двум топливам требуются разные баллоны. Для пропана достаточно будет металлического баллона с толщиной стенок 4-5 мм, а для метана баллоны нужны гораздо толще. Это накладывает ограничение на использование метана в легковых автомобилях. Для метана требуются прочные баллоны, способные выдержать такое давление. Чтобы облегчить массу баллонов, их делают металлопластиковыми. Теперь о запасе хода. В стандартный (50-ти литровый) пропановый баллон входит 40 литров сжиженного газ, расход пропана чуть выше расхода бензина (на 10-20%). Метан измеряется не в литрах, а в кубометрах. Кроме того, у метановых установок более высокие требования к безопасности. Исходя их этого, чаще всего на легковые автомобили ставят пропановое оборудование.

Какому виду топлива отдать предпочтение?
Для владельца личной легковушки мы посоветуем сжиженный нефтяной газ. Затраты на переоборудование минимальные, заправок много, пробег на одной заправке приличный. Для коммерсантов, активно эксплуатирующих транспорт, и расположенных неподалеку от АГНКС, разумным выбором будет метан. Несмотря на дорогую установку, экономия на топливе будет намного выше.

Какое бывает газобаллонное оборудование? Экономичность ГБО
Типы ГБО
Газовое оборудование автомобиля бывает двух типов ИНЖЕКТОРНОЕ и ЭЖЕКТОРНОЕ. Отличие у них принципиальное: у инжекторного газового оборудования газ подается в двигатель автомобиля под давлением, а у эжекторного оборудования газ "засасывается" в двигатель разряжением (как бензин в карбюраторе). Для перевода на газ инжекторных моторов предназначены газовые установки автомобиля третьего и четвертого поколений. Они подают газ через смеситель, встроенный во впускной воздуховод (газовые установки 3-го поколения), или через специальные газовые форсунки (газовые установки 4-го поколения) автомобиля. Бензиновые форсунки при этом отключаются ЭБУ.

Время установки ГБО
Установка комплекта газобаллонного оборудования на автомобиль в сервисном центре занимает до одного дня.
Самостоятельная установка газового оборудования автомобиля грозит ошибками, что негативно скажется на деталях Вашего автомобиля и сложностью получения техосмотра.

Окупаемость ГБО
Для пропана нужны такие исходные данные: цена бензина, который Вы заливаете, и цена газа.
Поделите месячный пробег Вашего авто на расход бензина и умножьте на его цену. Таким образом Вы подсчитаете затраты на этот вид топлива в месяц. Эти же вычисления проведите для газа с учетом того, что на системах моновпрыска расход газа, как правило, на 10-20% больше расхода бензина. Разница этих двух цифр - и есть экономия в месяц. Последний шаг - сравнить ее со стоимостью газовой установки оборудования.

Особенности работы на газе и бензине
Какой расход газа относительно бензина?
По многочисленному опыту и по описанию множества установок принято считать, что нормальный расход газа составляет от 100 до 110 % расхода бензина, то есть если у вас расход газа больше расхода бензина более чем на 10% - надо искать причину такого явления. Иногда (на продвинутых системах) расход газа равен расходу бензина. По поводу динамики - в идеале динамика на газе должна быть одинаковой с динамикой на бензине. Очень редко бывает так, что динамика на газе лучше, чем на бензине (хотя бы потому что на бензине машина едет хуже, чем должна). Чаще всего бывает так, что динамика на газе чуть хуже, чем на бензине, это нормально и с этим надо смириться или поменять свое ГБО.

Как меняется динамика автомобиля на газовом топливе?
Газ сгорает немного медленнее, чем бензин. Использование газа в качестве моторного топлива снижает нагрузку на поршневую группу и коленчатый вал, двигатель работает "мягче". Однако это вызывает ухудшение динамики разгона примерно на 2-5% (в зависимости от степени сжатия).

Как изменяется моторесурс двигателя при работе на газу?
Износ двигателя на газу меньше, чем на бензине. При правильной установке и настройке ГБО моторесурс двигателя не изменяется, наоборот, появляются дополнительные плюсы:
- снижаются ударные нагрузки на цилиндро-поршневую группу за счет более плавного сгорания газо-воздушной смеси;
- при работе на газу не смывается масляная пленка с цилиндров двигателя;
- моторное масло не так интенсивно окисляется и чернеет.

Сколько газа входит в баллон?
Основное правило безопасности заключается в том, что баллон должен быть заполнен не более чем на 80% своего объема, остальное пространство заполнит образующаяся паровая подушка, за счет которой при нагревании объем жидкого газа увеличивается, не вызывая опасного увеличения давления в баллоне. На практике давление газа в баллоне при (-40°) - (+45)°С находится в пределах 0,2 - 1 МПа.

Не опасно ли ГБО?
Что произойдет при повреждении газовой магистрали?
В блоке арматуры имеется специальный вентиль, называемый "скоростной клапан". Он предназначен для закрытия расходной магистрали в случае обрыва трубки, проложенной от баллона в моторный отсек.

Правда ли, что установка системы газового питания ведет к увеличению риска возгорания автомобиля?
Две топливных системы в одном автомобиле - это усложнение конструкции, и, если не следить за состоянием трубок и шлангов (что как для бензиновой, так и для газовой системы входит в перечень работ, выполняемых в рамках ТО), возможно появление неисправностей, которые могут служить причиной возгорания. Газовый баллон, оснащенный запорной арматурой с предохранительными клапанами, способен выдержать сильнейший удар, и даже обрыв магистральных трубок не вызовет значительной и пожароопасной утечки.

Как влияет ГАЗ на клапаны?
На этот вопрос нет однозначного ответа. По теории, клапаны работают в более теплонагруженном режиме, поэтому их ресурс должен уменьшаться. Однако практика показывает, что езда на газе никак не влияет на состояние клапанов, если оборудование настроено правильно.

Влияет ли наличие ГБО на работу на бензине?
Ответ на этот вопрос однозначен - правильно установленное оборудование НИКАК не влияет на работу на бензине. Хотя допускается такой момент - если смеситель установлен над карбюратором, он может немного обогащать смесь на бензине, так как частично перекрывает подачу воздуха. Но это может сказаться только на расходе бензина, но никак не на качестве работы мотора на бензине.

ГБО и свечи зажигания
Иногда распускаются слухи, что для газа нужны свечи, отличающиеся от обычных, некоторые фирмы даже делают свечи с надписью LPG (для газа). Но опыт показывает, что для езды на газе подходят обычные свечи. Самое главное - чтобы эти свечи были исправными, так как плохая свеча - это вероятность "обратного хлопка", последствия которого для инжекторного мотора могут быть плачевными.

Купить ГБО в Украине - компания "Астрон-Автогаз". В настоящее время "Астрон-Автогаз" является ведущим предприятием в Украине по установке и обслуживанию автомобильного газобаллонного оборудования. Компания "Астрон-Автогаз" гарантирует высокое качество как газобаллонного оборудования, так и его установки на Ваш автомобиль. Компания "Астрон-Автогаз" заинтересована в развитии сети сервис-центров, работающих под маркой "Астрон-Автогаз". Компания приглашает к сотрудничеству СТО, желающие заняться установкой на автомобили газобаллонного оборудования.

Каталог товаров – IVECO на метане

В наличии Специальное предложение Хит продаж

Год выпуска 2020
Двигатель Работающий на CNG (CompressedNaturalGas) – сжатый природный газ (метан)
Мощность 460 л. с. ЕВРО 6
КПП РОБОТИЗИРОВНАЯ 12 скоростей + ретардер
Колесная база 3800 мм
Колесная формула 4x2
Кабина HI-WAYвысокая крыша / 2 спальных места
Цена Уточняйте
Год выпуска 2020
Двигатель Газовый / Natural Power CNG / 3,0 л
Мощность 136 л.с
КПП Механическая / 6+1
Колесная база 4100 h3/4100 h4/4100L h3
Колесная формула 4х2
Цена Уточняйте
Год выпуска 2020
Двигатель Газовый / Natural Power CNG / 3,0 л
Мощность 136 л. с.
КПП Механическая / 6+1
Колесная база 3000/3450/3750/4100
Колесная формула 4х2
Объем кузова 12 - 18 м3
Кабина Дневная/ трехместная 1+2
Цена Уточняйте
Год выпуска 2020
Двигатель Газовый / Natural Power CNG / 3,0 л
Мощность 136 л.с.
КПП Механическая / 6+1
Колесная база 3520 h2/3520 h3/3520L h3/3520L h4/4100 h3/4100 h4/4100L h3/4100L h4
Колесная формула 4х2
Объем кузова 9-19. 6 м3
Кабина Дневная/ трехместная 1+2
Цена Уточняйте

ЕДИНСТВЕННАЯ ПОЛНАЯ ГАЗОВАЯ ГАММА НА РЫНКЕ ОТ 3,5 ДО 40 ТОНН

Компания IVECO является единственным производителем в мире, предлагающим весь спектр надежных коммерческих автомобилей, работающих на природном газе, — от легких цельнометаллических фургонов и среднетоннажных грузовиков до тяжелых грузовиков для перевозок на дальние расстояния. Применяемая газовая технология появилась в результате многолетних интенсивных исследований и разработок, которые теперь приносят пользу вам: независимо от того, ищите ли вы решение для курьерской экспресс-доставки внутри города, для работы в интересах муниципальных служб, для обслуживания строительной площадки или для международных перевозок, вы обязательно найдете подходящий газовый автомобиль в нашем широком ассортименте узкоспециализированных моделей.

ПЕРВЫЙ В РОССИИ СОРТИМЕНТОВОЗ НА МЕТАНЕ: НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ СУРОВЫХ УСЛОВИЙ СЕВЕРА

В марте 2021 года приступил к работе первый и пока единственный автомобиль-сортиментовоз Scania G410B6x4HZ с двигателем на сжатом природном газе (КПГ). Техника Scania на метане давно хорошо себя зарекомендовала для городских, междугородних перевозок и даже для утилизации отходов, пришла пора и лесной промышленности.

Scania G410B6x4HZ имеет 6-цилиндровый газовый двигатель OC13 101 экологического стандарта «Евро-6» с крутящим моментом до 2000 Нм. Автомобиль оснащен всеми необходимыми опциями для эффективного управления и комфорта водителя: кабиной CG17N с откидным спальным местом для отдыха, автоматизированной КПП Scania OptiCruise GRS905R с гидравлическим тормозом-замедлителем (ретардером) 4100 Нм. Барабанные тормозные механизмы с электронным управлением EBS повысят удобство и безопасность при торможении, снизят износ узлов агрегатов, а электронная системой курсовой устойчивости (ESP) поможет водителю предотвращать заносы и боковое скольжение на поворотах. Что же касается других не менее важных технических характеристик, то на первопроходце передний мост 9.0 тонн, задняя ведущая тележка – 30.0 тонн.

Снаружи установлен комплект аэродинамических спойлеров. Лесовозная надстройка V-Forest от компании «ВКР» (В-КРАН) для перевозки 6-ми метрового сортимента изготовлена из алюминия – такой материал позволяет облегчить вес конструкции, при этом увеличив прочность и продлив срок службы. Полная масса автопоезда составит до 60 тонн. 

«Все больше российских компаний делают выбор в пользу техники на метане: это важно не только с точки зрения оптимизации транспортных расходов, но и заботы об окружающей среде. Scania всегда была у руля перемен, и мы сделали большой шаг, начав тестирование лесовоза на КПГ в реальных условиях – автомобиль отправился на работу в Иркутскую область, где суровые погодные условия и большие нагрузки. Мы уверены, что удачный опыт эксплуатации такой комбинации, будет способствовать активному внедрению газомоторной лесовозной техники и в других регионах России», – прокомментировал Михаил Гришко, руководитель направления продаж лесовозной техники ООО «Скания-Русь».

 

Двигатель на метане | Сахалин-Запчастьсервис

История появления двигателя

В 1860 году был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания (сокращенно, ДВС). Его творец - Бельгиец Ленуар. Данный двигатель работал на метане. Тем не менее, в силу различных обстоятельств немного позже начали широко использовать бензиновые двигатели. Именно они вскоре заняли лидирующие позиции среди ДВС в мире. Однако в наше время ситуация коренным образом меняется, и преобладающее большинство экспертов заявляют об определенном «реванше» двигателей на метане.

Преимущества метана

Природный газ - метан в качестве топлива для двигателей вдвое дешевле, чем бензин, благодаря этому расходы на установку для транспортного средства газобалонного оборудования (или ГБО) окупаются достаночно быстро. Ещё более выгодным является приобретение автомобиля КАМАЗ с газовым двигателем работающим исключительно на метане.

Еще одно важное преимущество метана в качестве автомобильного топлива заключается в его чистоте.

Статистические данные свидетельствуют то, что на каждого жителя больших городов России ежегодно приходится приблизительно 100 кг вредных выбросов. Около восьмидесяти процентов выбросов в атмосферу составляют отработавшие газы автомобильного транспорта. Повышение общего количества автомобилей на улицах крупных городов страны приводит к увеличению объемов вредных выбросов в атмосферу, и, в результате, к пропорциональному росту числа заболеваний их жителей.

Двигатель на метане КАМАЗ 820.62-300.

Выхлопные газы автомобилей КАМАЗ, двигатели которых работают на природном газе, содержат меньше двуокиси углерода и угарного газа, соответственно, на 25% и 80%. Отсутствие таких веществ, как сера, сажа и свинец, в выхлопных газах считается одним из важнейших достоинств метана в качестве топлива.

В общем, отработанные газы двигателей на метане практически на 60% менее вредны для здоровья человека, к тому же они фактически не содержат в своем составе канцерогенных веществ. Двигатели КАМАЗ, функционирующие на метане, содействуют сокращению многих неблагоприятных и опасных явлений. Среди таковых: кислотные дожди, смог и парниковый эффект.

Еще одно важное преимущество метана по сравнению с бензином содержится в том, что его резервы в нашем государстве в несколько раз превышают общие мировые запасы нефти. По оценкам различных экспертов, нефтяных ресурсов Российской Федерации хватит примерно на 30-50 лет, тогда как запасы природного газа способны обеспечить державу, по меньшей мере, на 80-100 лет. Именно поэтому метан располагает большими шансами на продолжительное использование, чем бензин и пропан, которые представляют собой продукты нефтепереработки.

Таким образом, мы можем сделать вывод что двигатели на метане являются более перспективными нежели бензиновые.

Обзор парниковых газов | Выбросы парниковых газов (ПГ)

Общие выбросы в США в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн CO 2 эквивалента (без земельного сектора). Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

Изображение большего размера для сохранения или печати Газы, улавливающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами. В этом разделе представлена ​​информация о выбросах и удалении основных парниковых газов в атмосферу и из нее. Для получения дополнительной информации о других факторах воздействия климата, таких как черный углерод, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: воздействие на климат».

6,457 миллионов метрических тонн CO

2 : Что это означает?

Объяснение единиц:

Миллион метрических тонн равен примерно 2,2 миллиардам фунтов или 1 триллиону граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

В реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10%), чем американская «короткая» тонна.

Выбросы парниковых газов часто измеряются в эквиваленте двуокиси углерода (CO 2 ). Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

Значения GWP, отображаемые на веб-страницах Emissions, отражают значения, используемые в U.S. Перечень, составленный из Четвертого оценочного доклада МГЭИК (AR4). Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов ПГ с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 Реестра США и обсуждение ПГП МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ). Выход

  • : Двуокись углерода попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти), твердых отходов, деревьев и других биологических материалов, а также в результате определенных химических реакций (например, при производстве цемента). Углекислый газ удаляется из атмосферы (или «улавливается»), когда он поглощается растениями в рамках биологического цикла углерода.
  • : Метан выделяется при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти. Выбросы метана также возникают в результате животноводства и других методов ведения сельского хозяйства, землепользования и разложения органических отходов на полигонах твердых бытовых отходов.
  • : Закись азота выделяется в результате сельскохозяйственной деятельности, землепользования, промышленной деятельности, сжигания ископаемого топлива и твердых отходов, а также при очистке сточных вод.
  • : Гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы и трифторид азота - это мощные синтетические парниковые газы, которые выбрасываются в результате различных промышленных процессов. Фторированные газы иногда используются в качестве заменителей стратосферных озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов и галонов). Эти газы обычно выбрасываются в меньших количествах, но, поскольку они являются мощными парниковыми газами, их иногда называют газами с высоким потенциалом глобального потепления («газы с высоким ПГП»).

Воздействие каждого газа на изменение климата зависит от трех основных факторов:

Сколько находится в атмосфере?

Концентрация или содержание - это количество определенного газа в воздухе. Более высокие выбросы парниковых газов приводят к более высоким концентрациям в атмосфере. Концентрации парниковых газов измеряются в частях на миллион, частях на миллиард и даже частях на триллион. Одна часть на миллион эквивалентна одной капле воды, растворенной примерно в 13 галлонах жидкости (примерно в топливном баке компактного автомобиля).Чтобы узнать больше о возрастающих концентрациях парниковых газов в атмосфере, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов».

Как долго они остаются в атмосфере?

Каждый из этих газов может оставаться в атмосфере в течение разного времени, от нескольких лет до тысяч лет. Все эти газы остаются в атмосфере достаточно долго, чтобы хорошо перемешаться, а это означает, что количество, измеряемое в атмосфере, примерно одинаково во всем мире, независимо от источника выбросов.

Насколько сильно они влияют на атмосферу?

Некоторые газы более эффективны, чем другие, согревая планету и «сгущают земное покрывало».

Для каждого парникового газа был рассчитан потенциал глобального потепления (ПГП), отражающий, как долго он в среднем остается в атмосфере и насколько сильно он поглощает энергию. Газы с более высоким ПГП поглощают больше энергии на фунт, чем газы с более низким ПГП, и, таким образом, вносят больший вклад в нагревание Земли.

Примечание. Все оценки выбросов взяты из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 гг.

Начало страницы

Выбросы двуокиси углерода

Двуокись углерода (CO 2 ) является основным парниковым газом, выбрасываемым в результате деятельности человека. В 2019 году на CO 2 приходилось около 80 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Углекислый газ естественным образом присутствует в атмосфере как часть углеродного цикла Земли (естественная циркуляция углерода в атмосфере, океанах, почве, растениях и животных).Деятельность человека изменяет углеродный цикл - как путем добавления в атмосферу большего количества CO 2 , так и путем воздействия на способность естественных поглотителей, таких как леса и почвы, удалять и накапливать CO 2 из атмосферы. В то время как выбросы CO 2 происходят из различных естественных источников, выбросы, связанные с деятельностью человека, являются причиной увеличения выбросов в атмосферу после промышленной революции. 2

Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и сток парниковых газов: 1990–2019 гг. (Без земельного сектора).

Увеличенное изображение для сохранения или печати Основная деятельность человека, в результате которой выделяется CO 2 , - это сжигание ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть) для производства энергии и транспорта, хотя некоторые промышленные процессы и изменения в землепользовании также выделяют CO. 2 . Основные источники выбросов CO 2 в США описаны ниже.

  • Транспорт . Сжигание ископаемых видов топлива, таких как бензин и дизельное топливо, для перевозки людей и грузов было крупнейшим источником выбросов CO 2 в 2019 году, что составляет около 35 процентов от общего количества U.S. CO 2 выбросы и 28 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. В эту категорию входят такие источники транспорта, как автомобильные и пассажирские транспортные средства, авиаперелеты, морские перевозки и железнодорожный транспорт.
  • Электроэнергия . Электричество является важным источником энергии в Соединенных Штатах и ​​используется для питания домов, бизнеса и промышленности. В 2019 году сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии было вторым по величине источником выбросов CO 2 в стране, что составляет около 31 процента от общего количества U.S. CO 2 выбросы и 24 процента от общего объема выбросов парниковых газов в США. Типы ископаемого топлива, используемого для производства электроэнергии, выделяют разное количество CO 2 . Для производства определенного количества электроэнергии при сжигании угля будет выделяться больше CO 2 , чем природного газа или нефти.
  • Промышленность . Многие промышленные процессы выделяют CO 2 в результате потребления ископаемого топлива. Некоторые процессы также производят выбросы CO 2 в результате химических реакций, не связанных с сжиганием, и примеры включают производство минеральных продуктов, таких как цемент, производство металлов, таких как железо и сталь, и производство химикатов.На сжигание ископаемого топлива в различных промышленных процессах приходилось около 16 процентов от общих выбросов CO 2 в США и 13 процентов от общих выбросов парниковых газов в США в 2019 году. Многие промышленные процессы также используют электричество и, следовательно, косвенно приводят к выбросам CO 2 от электричества. поколение.

Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, океаном и поверхностью суши, поскольку он продуцируется и поглощается многими микроорганизмами, растениями и животными.Однако выбросы и удаление CO 2 в результате этих естественных процессов имеют тенденцию к уравновешиванию, без антропогенного воздействия. С начала промышленной революции около 1750 года деятельность человека внесла существенный вклад в изменение климата, добавив в атмосферу CO 2 и другие улавливающие тепло газы.

В Соединенных Штатах с 1990 года управление лесами и другими землями (например, пахотные земли, луга и т. Д.) Действовало как чистый сток CO 2 , что означает, что больше CO 2 удаляется из атмосфере и хранится в растениях и деревьях, чем выбрасывается.Это компенсация поглотителя углерода составляет около 12 процентов от общих выбросов в 2019 году и более подробно обсуждается в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

Чтобы узнать больше о роли CO 2 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы углекислого газа в США увеличились примерно на 3 процента в период с 1990 по 2019 год. Поскольку сжигание ископаемого топлива является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, изменения в выбросах от сжигания ископаемого топлива исторически были доминирующим фактором. влияющие на общий U.Тенденции выбросов S. На изменения выбросов CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива влияют многие долгосрочные и краткосрочные факторы, включая рост населения, экономический рост, изменение цен на энергоносители, новые технологии, изменение поведения и сезонные температуры. В период с 1990 по 2019 год увеличение выбросов CO 2 соответствовало увеличению использования энергии растущей экономикой и населением, включая общий рост выбросов в результате повышения спроса на поездки.

Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов углекислого газа

Самый эффективный способ сократить выбросы CO 2 - снизить потребление ископаемого топлива. Многие стратегии по сокращению выбросов CO 2 от энергетики являются сквозными и применимы к домам, предприятиям, промышленности и транспорту.

EPA принимает разумные регулирующие меры для сокращения выбросов парниковых газов.

Примеры возможностей сокращения выбросов двуокиси углерода
Стратегия Примеры сокращения выбросов
Энергоэффективность

Улучшение теплоизоляции зданий, использование более экономичных транспортных средств и использование более эффективных электроприборов - все это способы сократить потребление энергии и, следовательно, выбросы CO 2 .

Энергосбережение

Снижение личного потребления энергии за счет выключения света и электроники, когда они не используются, снижает потребность в электроэнергии.Сокращение пройденного расстояния в транспортных средствах снижает потребление бензина. Оба способа сокращают выбросы CO 2 за счет энергосбережения.

Узнайте больше о том, что вы можете делать дома, в школе, в офисе и в дороге, чтобы экономить энергию и сокращать выбросы углекислого газа.

Переключение топлива

Производство большего количества энергии из возобновляемых источников и использование топлива с более низким содержанием углерода являются способами сокращения выбросов углерода.

Улавливание и связывание углерода (CCS)

Улавливание и связывание диоксида углерода - это набор технологий, которые потенциально могут значительно сократить выбросы CO 2 от новых и существующих угольных и газовых электростанций, промышленных процессов и других стационарных источников CO 2 . Например, улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 по трубопроводу и закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно выбранные и подходящие геологические геологические условия. формация, такая как близлежащее заброшенное нефтяное месторождение, где она надежно хранится.

Узнайте больше о CCS.

Изменения в землепользовании и практике управления земельными ресурсами

Узнайте больше о землепользовании, изменении землепользования и лесном хозяйстве.

1 Атмосферный CO 2 является частью глобального углеродного цикла, и поэтому его судьба является сложной функцией геохимических и биологических процессов. Часть избыточного углекислого газа будет быстро поглощаться (например, поверхностью океана), но часть останется в атмосфере в течение тысяч лет, отчасти из-за очень медленного процесса переноса углерода в океанические отложения.

2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Выход Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.

Начало страницы

Выбросы метана

В 2019 году на метан (CH 4 ) приходилось около 10 процентов всего U.S. Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека. Деятельность человека с выбросом метана включает утечки из систем природного газа и разведение домашнего скота. Метан также выделяется из естественных источников, таких как естественные водно-болотные угодья. Кроме того, естественные процессы в почве и химические реакции в атмосфере помогают удалить CH 4 из атмосферы. Время жизни метана в атмосфере намного короче, чем у углекислого газа (CO 2 ), но CH 4 более эффективно улавливает радиацию, чем CO 2 .Фунт за фунтом, сравнительное влияние CH 4 в 25 раз больше, чем CO 2 за 100-летний период. 1

В глобальном масштабе 50-65 процентов общих выбросов CH 4 приходится на деятельность человека. 2, 3 Метан выделяется в результате деятельности в сфере энергетики, промышленности, сельского хозяйства, землепользования и обращения с отходами, описанных ниже.

  • Сельское хозяйство . Домашний скот, такой как крупный рогатый скот, свиньи, овцы и козы, вырабатывает CH 4 как часть нормального процесса пищеварения.Кроме того, при хранении или обработке навоза в лагунах или резервуарах для хранения образуется CH 4 . Поскольку люди выращивают этих животных для еды и других продуктов, выбросы считаются связанными с деятельностью человека. При объединении выбросов домашнего скота и навоза сельскохозяйственный сектор является крупнейшим источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США» «Сельское хозяйство». Хотя это не показано и менее значимо, выбросы CH 4 также происходят в результате землепользования и деятельности по управлению земельными ресурсами в секторе землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (e.грамм. лесные и пастбищные пожары, разложение органических веществ на прибрежных заболоченных территориях и т. д.).
  • Энергетика и промышленность . Системы природного газа и нефти являются вторым по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан - это основной компонент природного газа. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа, а также при производстве, переработке, транспортировке и хранении сырой нефти.Добыча угля также является источником выбросов CH 4 . Для получения дополнительной информации см. Раздел «Реестр выбросов и стоков парниковых газов США » по системам природного газа и нефтяным системам.
  • Домашние и деловые отходы . Метан образуется на свалках при разложении отходов и при очистке сточных вод. Свалки являются третьим по величине источником выбросов CH 4 в США. Метан также образуется при очистке бытовых и промышленных сточных вод, при компостировании и анэробном сбраживании.Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов парниковых газов в США и их стоки» «Отходы».

Метан также выделяется из ряда природных источников. Природные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 от бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.

Чтобы узнать больше о роли CH 4 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы метана в Соединенных Штатах снизились на 15 процентов в период с 1990 по 2019 год. В течение этого периода выбросы увеличились из источников, связанных с сельскохозяйственной деятельностью, в то время как выбросы снизились из источников, связанных со свалками, добычей угля, а также из систем природного газа и нефти.

Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990-2019 . В этих оценках используется потенциал глобального потепления для метана, равный 25, на основании требований к отчетности в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов метана

Есть несколько способов уменьшить выбросы CH 4 . Некоторые примеры обсуждаются ниже. EPA имеет ряд добровольных программ по сокращению выбросов CH 4 в дополнение к нормативным инициативам. EPA также поддерживает Global Methane Initiative Exit, международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.

Примеры возможностей сокращения выбросов метана
Источник выбросов Как снизить выбросы
Промышленность

Модернизация оборудования, используемого для добычи, хранения и транспортировки нефти и природного газа, может уменьшить многие утечки, которые способствуют выбросам CH 4 . Метан угольных шахт также можно улавливать и использовать для получения энергии. Узнайте больше о программе EPA Natural Gas STAR и программе охвата метана из угольных пластов.

Сельское хозяйство

Метан от методов обращения с навозом можно уменьшить и улавливать путем изменения стратегии обращения с навозом. Кроме того, изменение практики кормления животных может снизить выбросы в результате кишечной ферментации. Узнайте больше об улучшенных методах обращения с навозом в программе EPA AgSTAR.

Домашние и деловые отходы

Поскольку выбросы CH 4 из свалочного газа являются основным источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах, меры контроля выбросов, которые улавливают выбросы CH 4 на свалках, являются эффективной стратегией сокращения.Узнайте больше об этих возможностях и программе EPA по распространению метана на свалках.

Список литературы

1 МГЭИК (2007). Изменение климата 2007: основы физических наук Выход. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета.Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Выход Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 The Global Carbon Project Exit (2019).

Начало страницы

Выбросы оксида азота

В 2019 году на закись азота (N 2 O) приходилось около 7 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Деятельность человека, такая как сельское хозяйство, сжигание топлива, удаление сточных вод и промышленные процессы, увеличивает количество N 2 O в атмосфере. Закись азота также естественным образом присутствует в атмосфере как часть круговорота азота Земли и имеет множество природных источников.Молекулы закиси азота остаются в атмосфере в среднем 114 лет, прежде чем удаляются стоком или разрушаются в результате химических реакций. Воздействие 1 фунта N 2 O на нагревание атмосферы почти в 300 раз превышает воздействие 1 фунта углекислого газа. 1

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг. (Без учета земельного сектора).

Увеличить изображение для сохранения или печати В глобальном масштабе около 40 процентов общих выбросов N 2 O приходится на деятельность человека. 2 Закись азота выделяется в результате деятельности сельского хозяйства, землепользования, транспорта, промышленности и других видов деятельности, описанных ниже.

  • Сельское хозяйство . Закись азота может образовываться в результате различных мероприятий по управлению сельскохозяйственными почвами, таких как внесение синтетических и органических удобрений и другие методы земледелия, обработка навоза или сжигание сельскохозяйственных остатков. Управление сельскохозяйственными почвами является крупнейшим источником выбросов N 2 O в Соединенных Штатах, составляя около 75 процентов от общего количества U.S. N 2 Выбросы O в 2019 году. Хотя не показаны и менее значительны, выбросы N 2 O также происходят в результате землепользования и деятельности по управлению земельными ресурсами в секторе землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства. (например, лесные пожары и пожары на пастбищах, внесение синтетических азотных удобрений в городские почвы (например, газоны, поля для гольфа) и лесные угодья и т. д.).
  • Сгорание топлива. Закись азота выделяется при сжигании топлива. Количество N 2 O, выделяемое при сжигании топлива, зависит от типа топлива и технологии сжигания, технического обслуживания и методов эксплуатации.
  • Промышленность. Закись азота образуется в качестве побочного продукта при производстве химических веществ, таких как азотная кислота, которая используется для производства синтетических коммерческих удобрений, и при производстве адипиновой кислоты, которая используется для производства волокон, таких как нейлон, и других синтетических продуктов.
  • Отходы. Закись азота также образуется при очистке бытовых сточных вод во время нитрификации и денитрификации присутствующего азота, обычно в форме мочевины, аммиака и белков.

Выбросы закиси азота происходят естественным образом из многих источников, связанных с круговоротом азота, который представляет собой естественную циркуляцию азота в атмосфере, среди растений, животных и микроорганизмов, обитающих в почве и воде. Азот принимает различные химические формы на протяжении всего азотного цикла, включая N 2 O. Естественные выбросы N 2 O происходят в основном от бактерий, разрушающих азот в почвах и океанах. Закись азота удаляется из атмосферы, когда она поглощается определенными типами бактерий или разрушается ультрафиолетовым излучением или химическими реакциями.

Чтобы узнать больше об источниках N 2 O и его роли в потеплении атмосферы, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы закиси азота в США оставались относительно стабильными в период с 1990 по 2019 год. Выбросы закиси азота от мобильных устройств сгорания снизились на 60 процентов с 1990 по 2019 год в результате введения стандартов контроля выбросов для дорожных транспортных средств. Выбросы закиси азота от сельскохозяйственных почв в этот период варьировались и были примерно на 9 процентов выше в 2019 году, чем в 1990 году, в основном за счет увеличения использования азотных удобрений.

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов оксида азота

Существует несколько способов снижения выбросов N 2 O, которые обсуждаются ниже.

Примеры возможностей сокращения выбросов оксида азота
Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
Сельское хозяйство

На внесение азотных удобрений приходится большая часть выбросов N 2 O в Соединенных Штатах.Выбросы можно сократить за счет сокращения внесения азотных удобрений и более эффективного внесения этих удобрений, 3 , а также путем изменения практики использования навоза на ферме.

Сгорание топлива
  • Закись азота является побочным продуктом сгорания топлива, поэтому снижение расхода топлива в автомобилях и вторичных источниках может снизить выбросы.
  • Дополнительно внедрение технологий борьбы с загрязнением (e.g., каталитические нейтрализаторы для снижения выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах легковых автомобилей) также могут снизить выбросы N 2 O.

Промышленность

Список литературы

1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: основы физических наук Exit. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата .[С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 EPA (2005). Потенциал смягчения воздействия парниковых газов в лесном и сельском хозяйстве США Exit. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

Начало страницы

Выбросы фторированных газов

В отличие от многих других парниковых газов, фторсодержащие газы не имеют естественных источников и образуются только в результате деятельности человека. Они выбрасываются в атмосферу при использовании в качестве заменителей озоноразрушающих веществ (например,g. в качестве хладагентов) и в различных промышленных процессах, таких как производство алюминия и полупроводников. Многие фторированные газы имеют очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП) по сравнению с другими парниковыми газами, поэтому небольшие атмосферные концентрации могут иметь непропорционально большое влияние на глобальную температуру. Они также могут иметь долгую жизнь в атмосфере - в некоторых случаях - тысячи лет. Как и другие долгоживущие парниковые газы, большинство фторированных газов хорошо перемешано в атмосфере и после выброса распространяется по всему миру.Многие фторированные газы удаляются из атмосферы только тогда, когда они разрушаются солнечным светом в дальних верхних слоях атмосферы. В целом, фторированные газы являются наиболее мощным и долговременным типом парниковых газов, выделяемых в результате деятельности человека.

Существует четыре основных категории фторированных газов: гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF 6 ) и трифторид азота (NF 3 ). Ниже описаны крупнейшие источники выбросов фторированного газа.

  • Замена озоноразрушающих веществ. Гидрофторуглероды используются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов, пенообразователей, растворителей и антипиренов. Основным источником выбросов этих соединений является их использование в качестве хладагентов, например, в системах кондиционирования воздуха как в транспортных средствах, так и в зданиях. Эти химические вещества были разработаны для замены хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), поскольку они не разрушают стратосферный озоновый слой.Хлорфторуглероды и ГХФУ постепенно сокращаются в соответствии с международным соглашением, называемым Монреальским протоколом. ГФУ - это мощные парниковые газы с высоким ПГП, и они выбрасываются в атмосферу во время производственных процессов, а также в результате утечек, обслуживания и утилизации оборудования, в котором они используются. Недавно разработанные гидрофторолефины (ГФО) представляют собой подгруппу ГФУ и характеризуются коротким временем жизни в атмосфере и более низкими ПГП. HFO в настоящее время вводятся в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и пенообразователей.Закон об инновациях и производстве в США (AIM) 2020 года предписывает EPA решать проблемы ГФУ путем предоставления новых полномочий в трех основных областях: поэтапное сокращение производства и потребления перечисленных ГФУ в Соединенных Штатах на 85 процентов в течение следующих 15 лет, управление этими факторами. ГФУ и их заменители, а также способствуют переходу к технологиям следующего поколения, которые не зависят от ГФУ.
  • Промышленность. Перфторуглероды производятся как побочный продукт при производстве алюминия и используются в производстве полупроводников.ПФУ обычно имеют длительный срок службы в атмосфере и ПГП около 10 000. Гексафторид серы используется при обработке магния и производстве полупроводников, а также в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек. ГФУ-23 производится как побочный продукт производства ГХФУ-22 и используется в производстве полупроводников.
  • Передача и распределение электроэнергии. Гексафторид серы используется в качестве изоляционного газа в оборудовании для передачи электроэнергии, включая автоматические выключатели. ПГП SF 6 составляет 22 800, что делает его самым сильным парниковым газом, который оценила Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

Чтобы узнать больше о роли фторированных газов в нагревании атмосферы и их источниках, посетите страницу «Выбросы фторированных парниковых газов».

Выбросы и тенденции

В целом выбросы фторсодержащих газов в США увеличились примерно на 86 процентов в период с 1990 по 2019 год. Это увеличение было вызвано 275-процентным увеличением выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) с 1990 года, поскольку они широко использовались в качестве заменителей. для озоноразрушающих веществ.Выбросы перфторуглеродов (ПФУ) и гексафторида серы (SF 6 ) фактически снизились за это время благодаря усилиям по сокращению выбросов в промышленности по производству алюминия (ПФУ) и в сфере передачи и распределения электроэнергии (SF 6 ).

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов фторсодержащих газов

Поскольку большинство фторированных газов имеют очень долгое время жизни в атмосфере, потребуется много лет, чтобы увидеть заметное снижение текущих концентраций.Однако существует ряд способов уменьшить выбросы фторированных газов, описанных ниже.

Примеры возможностей восстановления фторированных газов
Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
Замена озоноразрушающих веществ в домах и на предприятиях

Хладагенты, используемые на предприятиях и в жилых домах, выделяют фторированные газы.Выбросы можно сократить за счет более эффективного обращения с этими газами и использования заменителей с более низким потенциалом глобального потепления и других технологических усовершенствований. Посетите сайт EPA по защите озонового слоя, чтобы узнать больше о возможностях сокращения выбросов в этом секторе.

Промышленность

Промышленные пользователи фторированных газов могут сократить выбросы за счет внедрения процессов рециркуляции и уничтожения фторированного газа, оптимизации производства для минимизации выбросов и замены этих газов альтернативными.EPA имеет следующие ресурсы для управления этими газами в промышленном секторе:

Передача и распределение электроэнергии

Гексафторид серы - это чрезвычайно мощный парниковый газ, который используется для нескольких целей при передаче электроэнергии по электросети. EPA работает с промышленностью над сокращением выбросов в рамках Партнерства по сокращению выбросов SF 6 для электроэнергетических систем, которое способствует обнаружению и ремонту утечек, использованию оборудования для рециркуляции и обучению сотрудников.

Транспорт

Гидрофторуглероды (ГФУ) выделяются в результате утечки хладагентов, используемых в системах кондиционирования воздуха транспортных средств. Утечка может быть уменьшена за счет более совершенных компонентов системы и за счет использования альтернативных хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления, чем те, которые используются в настоящее время. Стандарты EPA на легковые и тяжелые транспортные средства стимулировали производителей производить автомобили с более низким уровнем выбросов ГФУ.

Начало страницы

Список литературы

1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: Выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Великобритания 996 с.

метана | Определение, свойства, использование и факты

Метан , бесцветный газ без запаха, который широко встречается в природе и является продуктом определенной деятельности человека.Метан - простейший член парафинового ряда углеводородов и один из самых сильных парниковых газов. Его химическая формула - CH 4 .

Подробнее по этой теме

глобальное потепление: метан

Метан (Ch5) - второй по значимости парниковый газ. Ch5 более мощный, чем CO2 ...

Химические свойства метана

Метан легче воздуха, его удельный вес равен 0.554. Он слабо растворяется в воде. Легко горит на воздухе с образованием углекислого газа и водяного пара; пламя бледное, слегка яркое и очень горячее. Температура кипения метана составляет -162 ° C (-259,6 ° F), а температура плавления -182,5 ° C (-296,5 ° F). Метан в целом очень стабилен, но смеси метана и воздуха с содержанием метана от 5 до 14 процентов по объему взрывоопасны. Взрывы таких смесей часто случаются на угольных шахтах и ​​угольных шахтах и ​​являются причиной многих аварий на шахтах.

структура метана

Тетраэдрическая структура метана (CH 4 ) объясняется в теории VSEPR (валентная оболочка-электронная пара отталкивания) молекулярной формы, предполагая, что четыре пары связывающих электронов (представленные серыми облаками) ) занимают позиции, сводящие к минимуму их взаимное отталкивание.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Источники метана

В природе метан образуется в результате анаэробного бактериального разложения растительного вещества под водой (где его иногда называют болотным газом или болотным газом).Водно-болотные угодья являются основным естественным источником производимого таким образом метана. К другим важным природным источникам метана относятся термиты (в результате процессов пищеварения), вулканы, жерла на дне океана и отложения гидрата метана, которые встречаются вдоль окраин континентов и под антарктическими льдами и арктической вечной мерзлотой. Метан также является основным компонентом природного газа, который содержит от 50 до 90 процентов метана (в зависимости от источника) и встречается как компонент горючего газа (горючего газа) вдоль угольных пластов.

химическая структура метана

Тетраэдрическая геометрия метана: (A) модель стержня и шарика и (B) диаграмма, показывающая валентные углы и расстояния. (Простые связи представляют собой связи в плоскости изображения; клин и пунктир обозначают связи, направленные к зрителю и от него, соответственно.)

Encyclopædia Britannica, Inc.

Производство и сжигание природного газа и угля являются основными антропогенные (связанные с деятельностью человека) источники метана. Такие виды деятельности, как добыча и переработка природного газа и разрушающая перегонка битуминозного угля при производстве угольного газа и коксового газа, приводят к выбросу значительных количеств метана в атмосферу.Другая деятельность человека, связанная с производством метана, включает сжигание биомассы, животноводство и управление отходами (где бактерии производят метан, разлагая отстой на очистных сооружениях и разлагающиеся вещества на свалках).

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Использование метана

Метан - важный источник водорода и некоторых органических химикатов. Метан реагирует с паром при высоких температурах с образованием окиси углерода и водорода; последний используется при производстве аммиака для удобрений и взрывчатых веществ.Другие ценные химические вещества, полученные из метана, включают метанол, хлороформ, четыреххлористый углерод и нитрометан. Неполное сгорание метана дает технический углерод, который широко используется в качестве армирующего агента в резине, используемой для автомобильных шин.

Роль как парниковый газ

Метан, который производится и выбрасывается в атмосферу, поглощается стоками метана, которые включают почву и процесс окисления метана в тропосфере (нижний уровень атмосферы).Большая часть метана, производимого естественным путем, компенсируется его поглощением в естественных стоках. Однако антропогенное производство метана может вызвать более быстрое увеличение концентраций метана, чем они компенсируются поглотителями. С 2007 года концентрация метана в атмосфере Земли увеличивалась на 6,8–10 частей на миллиард (частей на миллиард) в год. К 2020 году содержание метана в атмосфере достигло 1873,5 частей на миллиард, что примерно в два-три раза выше, чем доиндустриальные уровни, которые колебались на уровне 600-700 частей на миллиард.

Повышенная концентрация метана в атмосфере способствует парниковому эффекту, в результате чего парниковые газы (особенно углекислый газ, метан и водяной пар) поглощают инфракрасное излучение (чистую тепловую энергию) и повторно излучают его обратно на поверхность Земли, потенциально задерживая тепло и производя существенные изменения климата.Повышенное содержание метана в атмосфере также косвенно увеличивает парниковый эффект. Например, при окислении метана гидроксильные радикалы (OH -) удаляют метан, вступая с ним в реакцию с образованием диоксида углерода и водяного пара, а по мере увеличения концентрации атмосферного метана концентрация гидроксильных радикалов уменьшается, эффективно продлевая срок службы метана в атмосфере. .

The Editors of Encyclopaedia Britannica Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​редактором Джоном П. Рафферти.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

  • глобальное потепление: метан

    Метан (CH 4 ) - второй по значимости парниковый газ. CH 4 более мощный, чем CO 2 , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше.Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH 4 , поэтому больше…

  • парниковый газ: метан

    Метан (CH 4 ) - второй по значимости парниковый газ.CH 4 более мощный, чем CO 2 , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше. Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH 4 , поэтому больше…

  • Климат: Климат и жизнь

    … пар, диоксид углерода, монооксид углерода, метан, озон, диоксид азота, азотная кислота, аммиак и ионы аммония, закись азота, диоксид серы, сероводород, карбонилсульфид, диметилсульфид и сложный набор неметановых углеводородов.Из них…

Метан: решающая возможность в борьбе с изменением климата

Сокращение выбросов метана - это самая быстрая возможность, которая у нас есть, чтобы немедленно замедлить темпы глобального потепления, даже если мы декарбонизируем наши энергетические системы.

Это возможность, которую мы не можем позволить себе упустить.

Метан более чем в 80 раз превосходит углекислый газ по теплотворной способности за первые 20 лет после того, как он достигнет атмосферы.Несмотря на то, что CO2 имеет более продолжительный эффект, метан задает темп потеплению в ближайшем будущем.

По крайней мере 25% сегодняшнего потепления вызвано метаном в результате деятельности человека. Одним из крупнейших источников метана является нефтегазовая промышленность.

Почему сейчас метановый момент

В течение многих лет в дискуссиях о климате не уделялось внимания метану. Но ученые и политики все больше признают, что сокращение выбросов метана имеет решающее значение.

Замедление сегодняшних беспрецедентных темпов потепления может помочь предотвратить наши самые острые климатические риски, включая потерю урожая, лесные пожары, экстремальные погодные условия и повышение уровня моря.

Концентрация метана в атмосфере сейчас растет быстрее, чем когда-либо с 1980-х годов.

Это означает, что настал момент метана: принятие мер по сокращению выбросов метана немедленно принесет климату пользу, которую сокращение выбросов углекислого газа не может обеспечить само по себе.

Как решить проблему с метаном?

До недавнего времени было мало что известно о том, где происходили утечки, и о том, как лучше всего их исправить. В 2012 году мы начали серию исследований, чтобы лучше выявлять утечки и находить решения.Это крупнейшее рецензируемое исследование по данному вопросу.

Обобщение результатов исследования показало, что нефтегазовая промышленность США выбрасывает не менее 13 миллионов метрических тонн метана в год - примерно на 60% больше, чем оценивало Агентство по охране окружающей среды в то время. Объем представляет собой достаточно природного газа, чтобы заправить 10 миллионов домов.

Сегодня у нас есть гораздо более точные данные о том, откуда исходит метан и как его предотвратить. Инструменты наземных измерений вместе с растущим числом спутников, включая один, запускаемый нашей дочерней компанией MethaneSAT, делают поиск, измерение и сокращение выбросов быстрее и дешевле, чем когда-либо.

Фактически, по оценкам Международного энергетического агентства, нефтегазовая промышленность во всем мире может добиться сокращения выбросов на 75%, используя доступные сегодня технологии - две трети из них без себестоимости.

Видя лидерство из Белого дома

Являясь крупнейшим производителем нефти и газа в мире, Соединенные Штаты имеют как возможность, так и ответственность за то, чтобы стать лидером в сокращении выбросов метана. Хорошие новости: метан стал ключевым элементом обновленной стратегии США в области климата при президенте Байдене.Другие страны начинают следовать этому примеру.

Указом от 20 января президент пообещал восстановить и расширить федеральные правила по метану для нефтегазовых объектов, которые были отменены администрацией Трампа.

Пара резолюций, одна принятая в Сенате, а другая ожидающая рассмотрения в Палате представителей, ускорит процесс, восстановит широко поддерживаемые меры защиты от загрязнения метаном и позволит EPA продвигаться вперед с амбициозными стандартами следующего поколения для новых и существующих нефтегазовых объектов. .

Присмотритесь: исследуйте местные утечки

Повышение осведомленности о масштабах и влиянии утечек метана имеет важное значение для разработки эффективной политики.

Наш пилотный проект с Google Earth Outreach помогает визуализировать опасные для климата утечки, обнаруженные в местных сообществах.

Действуйте тогда, когда это важно

Каждый день более 60 человек подписываются на для получения новостей и предупреждений, чтобы узнать, когда их поддержка больше всего помогает. Вы к ним присоединитесь? (Прочтите нашу политику конфиденциальности.)

Помогите поддержать эту работу

Новой Зеландии Фермеры избегают скоплений метана

Чрезвычайная климатическая ситуация

Заключительный совет Комиссии по изменению климата по выбросам в сельском хозяйстве является скорее вероятным, чем возможным. Дэвид Уильямс сообщает

Метан, мощный и недолговечный парниковый газ, в последнее время подвергся некоторому нарастанию.

В прошлом месяце Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде вместе с Коалицией по климату и чистому воздуху показали, что антропогенные выбросы метана, в том числе сельскохозяйственного метана, могут быть сокращены на 45 процентов в этом десятилетии.

Это позволит избежать глобального потепления почти на 0,3 ° C к 2045 году, говорится в докладе, и будет соответствовать цели Парижского соглашения по удержанию повышения средней глобальной температуры на уровне 1,5 ° C по сравнению с доиндустриальным периодом.

«Сокращение выбросов метана - это самый сильный рычаг, который у нас есть, чтобы замедлить изменение климата в течение следующих 25 лет, и он дополняет необходимые усилия по сокращению выбросов углекислого газа», - сказала исполнительный директор ЮНЕП Ингер Андерсен.Она отметила, что выгода «для общества, экономики и окружающей среды» намного превышает затраты.

Отчет ЮНЕП дополняет опубликованную в октябре прошлого года стратегию Европейской комиссии, в которой содержится призыв к более амбициозным планам по сокращению выбросов метана, которые, при нынешней политике, к 2030 году сократятся на 29 процентов по сравнению с уровнями 2005 года.

Мировые выбросы метана тем временем растут. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США отметило, что в период 2020 года, затронутого вирусом Covid, выбросы метана увеличились в год после начала последовательных измерений в 1983 году и достигли 1892 года.3 части на миллиард в декабре прошлого года, увеличившись на 14,7ppb за год.

Тем не менее, Комиссия по изменению климата Новой Зеландии не изменила радикально свои цели по сокращению биогенного метана, что указывает на разрыв с международным мышлением.

Закон о реагировании на изменение климата требует как минимум 10-процентного сокращения по сравнению с уровнями 2017 года к 2030 году и 24-47 процентов к 2050 году. В окончательном рекомендации комиссии правительству, опубликованном вчера, рекомендуется немного больше - на 11 процентов ниже уровня 2017 года к 2030 году. .(Около 10 процентов биогенного метана образуется из отходов. Комиссия рекомендует сократить выбросы на 29 процентов к 2030 году.)

Начните свой день с
из
наших лучших историй в вашем почтовом ящике

Начните свой день с просмотра
наших главных новостей в вашем почтовом ящике

ПРОЧИТАЙТЕ СЕГОДНЯ ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ ПОДПИШИТЕСЬ БЕСПЛАТНО ПРОЧИТАЙТЕ СЕГОДНЯ ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ

«Стремление к сокращению биогенного метана чуть более чем на 10 процентов к 2030 году дает некоторую гибкость в реагировании на неожиданные события и позволяет Аотеароа достичь целей 2050 года.”

Ищу волшебную таблетку

Комиссия приняла к сведению недавний отчет ЮНЕП, в котором говорится о преимуществах раннего сокращения выбросов метана до 2030 года. Но это мало что изменило, несмотря на то, что некоторые из более чем 15 000 представленных материалов призывали к увеличению сокращения выбросов в сельском хозяйстве. (Честно говоря, многие хотели снизить нагрузку на фермеров.)

Предложение комиссии по достижению этих сокращений также не изменилось. По сути, это происходит за счет лучшего управления.Это может означать селективное разведение, корм с низким уровнем выбросов и более эффективное использование азотных «вводимых ресурсов» - удобрений, мочи и навоза домашнего скота. (Как вчера сообщил Марк Даалдер, изменения в управлении фермой, по оценкам, приведут к сокращению поголовья стада на 13 процентов и снижению производства сухого молока на 4 процента.)

Но за этим - фермеры будут надеяться, что далеко-далеко позади - будет наиболее очевидный способ сокращения выбросов: уменьшение количества животных и переход к менее интенсивному земледелию, например, садоводству.Или, как говорится в последнем совете: «Значительное сокращение сельскохозяйственного производства за счет изменения в землепользовании и животноводстве».

По заявлению комиссии, достижение нижнего диапазона целевых показателей по сокращению биогенного метана возможно с использованием существующих методов и технологий. Верхний диапазон мог бы принять волшебную пилюлю.

«Разработка новых технологий, таких как ингибитор метана, обеспечит большую гибкость и откроет верхний диапазон сокращений». (Ингибитор метана «может появиться на рынке в ближайшие несколько лет», а работа по разработке вакцины, снижающей выбросы, «продолжается».)

Аманда Ларссон из агентства «Гринпис»,

, обсуждает комиссию, называя ее последний совет бесплатным пропуском для молочного животноводства, полагаясь на «добровольные меры и будущие технические решения, такие как легендарная метановая вакцина».

Между тем, генеральный директор

DairyNZ Тим Макл по-прежнему обеспокоен тем, что сельскому хозяйству может быть предложено сделать «тяжелую работу», если выбросы углекислого газа не будут в срочном порядке сокращены. По его словам, фермеры полны решимости внести свой «справедливый вклад», но даже минимальный уровень выбросов биогенного метана будет невероятно трудным.

У ученых тоже разногласия.

Профессор Юан Мейсон из Школы лесоводства Кентерберийского университета критикует комиссию за разделение газов на долгоживущий и биогенный метан. По его словам, это вряд ли будет принято международным сообществом. (Отчет комиссии соглашается. В нем говорится, что обещания развитых стран по сокращению выбросов в соответствии с Парижским соглашением - известные как определяемые на национальном уровне взносы - должны быть выражены таким образом, чтобы охватить все сектора и все газы.)

Между тем, профессор изменения климата из Веллингтонского университета Виктории, Дэйв Фрейм, который, как известно, выступает за мягкое сокращение выбросов метана до тех пор, пока выбросы углекислого газа не будут взяты под контроль, критикует комиссию за то, что она не проконсультировалась с экспертами по климату, заявив, что это кажется «гораздо более комфортным в работе». компания активистов ». По словам Фрейма, это проявилось в «заблуждении» о том, как сравнивать газы.

Биогенный метан отрыгивает жвачные животные, такие как коровы и овцы, в результате ферментации в их желудках.Около 90 процентов этих выбросов в Новой Зеландии приходится на сельское хозяйство, почти половина - на молочное животноводство, а остальная часть - на отходы. (Метан также поступает из других источников, таких как добыча ископаемого топлива.)

В этой стране давно ведутся споры о том, как обращаться с углекислым газом и метаном. Эффект потепления метана намного больше, чем эффект углекислого газа - в 84 раза за 20 лет или в 25 раз за 100 лет. Но метан разрушается через 12 лет, а углекислый газ может оставаться в атмосфере веками.

Еще одно соображение для Новой Зеландии, признанное в рекомендации Комиссии по изменению климата, - это чрезмерное влияние сельского хозяйства на нашу землю и экономику. Около 40 процентов территории страны, или 10 миллионов гектаров, занимают фермы, в основном молочные, овцеводческие и мясные. Для сравнения: садоводство и пашня занимают всего 270 000 га, или 1 процент.

Только молочное животноводство составляет около трети экспорта на сумму 20 миллиардов долларов, согласно данным отрасли, которая заявляет, что эта страна является мировым лидером в производстве продуктов питания - с одними из самых низких выбросов парниковых газов на единицу продукции.

Две недели назад в программе TVNZ Q + A исполнительный директор Dairy NZ Тим Макл сказал, что сельскохозяйственные выбросы выросли на 17 процентов в период с 1990 по 2020 год, а выбросы от транспорта почти удвоились.

За тот же период экспорт с поправкой на инфляцию вырос на 400 процентов. «На самом деле, мы приносим гораздо больше пользы стране».

Эта линия могла бы стать популярной после коронавируса, когда туризм задохнется. Однако на конференции Q + A у представителя климата Iwi Chairs Forum Майка Смита не было на это времени, поскольку фермеры хотели особого отношения.«Нет научного решения проблемы эгоизма и жадности».

Зеленые группы тем временем отмечают, что в Новой Зеландии самые высокие в мире выбросы метана на человека и одни из самых высоких в мире выбросов парниковых газов на душу населения.

«Ценообразование может вознаградить фермеров, которые делают больше». - Заключительный совет

Комиссии по изменению климата

В заключительной рекомендации Комиссии по изменению климата говорится, что сельскохозяйственный сектор «должен начать действовать сейчас, чтобы сократить выбросы», добавив, что ценообразование на выбросы фермерских хозяйств является «критическим».«Ценообразование может вознаградить фермеров, которые делают больше, поскольку каждая тонна сокращения выбросов - это тонна, за которую им не нужно платить».

Однако сам по себе он не справится. «Мы ожидаем, что потребуются дальнейшие меры».

Конечно, Правительство поможет аграриям. Комиссия заявляет, что помимо прямых субсидий необходимо профинансировать эффективные консультационные услуги для фермеров, инвестировать в широкополосную связь в сельской местности, чтобы фермеры могли использовать новейшие технологии, и могут потребоваться некоторые государственные инвестиции, чтобы помочь с переходом к садоводству или земледелию.

Однако консультация комиссии показала, что некоторые фермеры откладывают принятие мер, потому что они думают, что их будут «сравнивать» с будущими выбросами. Спорят, зачем сокращать выбросы сейчас, если вам это не дадут?

Министры должны установить механизм ценообразования к концу следующего года, в том числе, сколько помощи будет предоставлено, призвала комиссия. Это «вселило бы в фермеров уверенность в том, что они не будут наказаны за принятие мер по сокращению выбросов».

Комиссия не приняла предложение Гринпис о запрете использования удобрений или призывы к переходу на регенеративное земледелие, поскольку «пока нет надежной доказательной базы». Однако двери для политиков приоткрыты. «Похоже, что нет никаких технических или технико-экономических барьеров для установления цен на выбросы азотных удобрений на уровне производителя и импортера в ETS Новой Зеландии, как только это практически возможно», - говорится в заключительной рекомендации комиссии.

Прямо сейчас Закон о реагировании на изменение климата обязывает к 2025 году ввести учет и отчетность о выбросах на уровне хозяйств, а также планы управления.He Waka Eke Noa, «обязательство по изменению климата» в первичном секторе между промышленностью, Iwi и правительством, стремится предоставить министрам рекомендации по ценообразованию на выбросы на уровне фермерских хозяйств к началу следующего года.

Комиссия, тем временем, должна отчитаться перед министрами в июне следующего года о прогрессе He Waka Eke Noa и о «готовности» отрасли к ценообразованию. (Если был достигнут недостаточный прогресс, Правительство может включить сельское хозяйство в СТВ на «уровне процессора».)

К концу следующего года министры по изменению климата и сельского хозяйства должны отчитаться о ценах на выбросы.

После десятилетий медлительности и бездействия скептицизм растет. Будет ли лейбористское правительство - во имя безъядерного момента этого поколения - предпринять смелые действия по сокращению выбросов в сельском хозяйстве за год до выборов?

Скоро узнаем.

Регулирующий орган США приказывает операторам трубопроводов подготовить ограничения на выбросы метана

Регулирующий орган Министерства транспорта США в понедельник направил операторам нефте- и газопроводов рекомендацию с указанием обновить свои планы инспекций и технического обслуживания для ограничения выбросов метана с сильным парниковым эффектом, поскольку часть более широких усилий администрации Байдена по борьбе с изменением климата.

Управление безопасности трубопроводов и опасных материалов Министерства транспорта США (PHMSA) представило информационным компаниям информационный бюллетень, чтобы они начали соблюдать Закон о PIPES, закон, подписанный в конце 2020 года, который создал десятки новых нормативных требований для агентства, включая контроль утечек метана по трубопроводам и транспортным системам природного газа.

«Сведение к минимуму выбросов метана из трубопроводов поможет повысить безопасность и бороться с изменением климата, одновременно создав рабочие места для рабочих трубопроводов», - сказал исполняющий обязанности администратора PHMSA Тристан Браун.«Операторы трубопроводов обязаны защищать население и окружающую среду, выявляя и устраняя утечки метана».

Метан имеет гораздо более высокий потенциал улавливания тепла, чем диоксид углерода, и его концентрация в атмосфере в последние годы быстро растет, вызывая тревогу у мировых правительств, стремящихся ограничить глобальное потепление в соответствии с Парижским соглашением об изменении климата 2015 года.

Поскольку требования, закрепленные в Законе о трубах, являются новыми и не будут выполняться до конца года, бюллетень делает первый шаг в определении того, что ожидается от операторов, сказал представитель администрации Байдена.

В бюллетене говорится, что операторы должны иметь планы проверок и технического обслуживания до 27 декабря, чтобы минимизировать выбросы метана и отремонтировать или заменить устаревшие протекающие трубы, а также ясно, что агентство будет обеспечивать соблюдение этих требований в январе 2022 года.

Заместитель советника Белого дома по климату Али Заиди сказал Reuters в заявлении, что этот шаг является шагом к «использованию этой возможности для создания рабочих мест в рамках комплексного подхода к борьбе с этими мощными парниковыми газами."

Объединенная ассоциация профсоюзов сантехников и трубопроводщиков, профсоюз, представляющий работников трубопроводов, поддержал это замечание.

" PHMSA и администрация Байдена-Харриса создадут тип хорошо оплачиваемых и качественных рабочих мест, которые получают наши высококвалифицированные члены. ", - сказал президент профсоюза Марк Макманус.

Согласно данным EPA за 2019 год, на транспортировку, хранение и распределение нефти и газа приходится примерно треть выбросов в секторе.

Ожидается, что Агентство по охране окружающей среды к сентябрю обнародовать новые правила, требующие от нефтегазовых компаний к 2025 году сократить выбросы метана как минимум на 45% по сравнению с уровнями 2012 года.

В отчете Организации Объединенных Наций ранее в этом году предупреждалось, что необходимо значительно сократить выбросы метана, чтобы предотвратить самые тяжелые последствия изменения климата.

Наши стандарты: принципы доверия Thomson Reuters.

Как американские ученые превращают метан в возобновляемые источники энергии

Это может показаться видением будущего: превращение метана, одного из крупнейших злодеев парниковых газов, в возобновляемый источник энергии для борьбы с изменением климата. Однако для ученых, работающих в авангарде развития, это уже не научная фантастика, а научный факт.

Оказывается, волшебным ингредиентом является водород.

Большинство активистов рассматривают метан (или Ch5) как ископаемое топливо, и хотя Соединенные Штаты, например, сократили свои выбросы углерода, перейдя с угля на природный газ (который в основном представляет собой метан), беспокойство по поводу выбросов этого газа буквально высокое небо.

Метан ответственен за 23 процента глобального потепления - факт, оцененный доктором Брайаном Уилсоном, директором Энергетического института Университета штата Колорадо, лаборатории которого активно участвуют в исследованиях Ch5 и водорода.«По 20-летнему периоду метан в 81 раз сильнее углекислого газа, а по 100-летнему опыту - примерно в 31 раз. Поэтому, если вы пропускаете более пары процентов природного газа, вы можете компенсировать многие выгоды от перехода с угля на газ », - сказал он.

В то же время д-р Уилсон, который также является консультантом Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США - Энергетика (ARPA-E), добавил, что дело может быть в том, что метан, который в основном поступает из шахт, является наиболее возобновляемым топливом человечества.

Это связано с тем, что почти любое органическое вещество может быть преобразовано в метан естественным путем. «Это происходит в кишечнике животных, когда они производят метан, это происходит на очистных сооружениях, это происходит на свалках», - сказал он, выступая на виртуальном брифинге по борьбе с изменением климата, организованном Государственным департаментом США для иностранных журналистов.

Читать | Солнечная энергия и энергия ветра лишь частично помогают бороться с изменением климата: ученые

«Но есть еще один путь к возобновляемому метану - водород, которому в качестве топлива уделяется много внимания.Но это топливо, которое мы можем производить, используя возобновляемую электроэнергию и расщепляя воду на водород и кислород. И затем мы можем использовать этот водород непосредственно в таких вещах, как топливные элементы, или мы можем смешать его с природным газом, чтобы улучшить характеристики природного газа. Кроме того, когда водород соединяется с диоксидом углерода через катализатор, мы можем производить метан. Таким образом, мы можем использовать энергию ветра для производства возобновляемого метана или возобновляемого природного газа », - добавил он.

К этим приложениям относится еще одно любопытное использование водорода в очистных сооружениях, которое, по словам доцента Нила Салливана из Горной школы Колорадо и директора Центра топливных элементов Колорадо, может показаться несущественным.

Как это работает, это использование водородных топливных элементов для выработки метана и углекислого газа для выработки электроэнергии на очистных сооружениях. «Мы говорим о хорошем количестве в 10 мегаватт на заводе, который просто непрерывно вырабатывает электроэнергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую», - сказал он.

Ученые заявили, что растет количество исследований по использованию самого водорода в качестве экологически чистого источника энергии для использования в планетарном масштабе, даже несмотря на то, что схемы его использования для питания систем общественного транспорта, таких как автобусы, еще не получили широкого распространения из-за отсутствия больших мощностей. масштабные установки по производству водорода.

По словам доктора Салливана, единственное место, где водородные элементы используются в широком масштабе, - это складские помещения Amazon, где вилочные погрузчики в основном работают на водородных топливных элементах.

«Итак, Amazon использует топливные элементы на своих больших складах, потому что конечным продуктом, образующимся при выхлопе, является водяной пар. Вы не собираетесь никого травить водяным паром. [В отличие от этого], вы можете себе представить, если вы будете ездить с небольшим дизельным генератором на вилочном погрузчике, он довольно быстро станет довольно вонючим, особенно если вы находитесь на гигантском складе с двумя сотнями таких вещей », - сказал он.

Также читают | Чистый рост инвестиций, необходимый для достижения климатических целей: IEA

«Использование водородного топлива устраняет образование диоксида углерода. Если у вас не будет углерода в топливе, у вас не будет его и в выхлопе », - добавил он.

Между тем, для Билла Риттера-младшего, бывшего губернатора штата Колорадо, ныне ставшего директором Центра новой энергетики при Университете штата Колорадо, технологические инновации - единственный способ достичь углеродной нейтральности к 2050 году.

«Если бы вы спросили группу руководителей коммунальных предприятий в Соединенных Штатах, у которых сейчас есть цели по сокращению своих выбросов, они ответили бы:« Ну, мы думаем, что можем сократить наши выбросы с 2005 года на 80 процентов к 2030 году. Но мы не знаем, как достичь нуля », - пояснил Риттер.

«Мы не знаем, как перейти с 80% до 100%. Но следующие 20% будут приходиться на инновации ».

Вопрос жизни, смерти

Если водород признается потенциально чистым топливом будущего, почему его распространение так сдерживается? Одна из причин отсутствия прогресса заключается в том, что «в течение последних четырех лет [в США] было федеральное правительство, которое очень враждебно относилось к разговору о глобальном климатическом кризисе», - сказал Риттер.

Еще партизанство. Риттер приравнял климатический кризис к кризису Covid-19. «Вы знаете, это прямо перед нами. Это экзистенциально. Есть технические решения. Но если вы не занимаетесь поведенческими науками и не выясняете психологию принятия, например, вакцинации, тогда вы получаете 40 процентов людей, которые не хотят вакцинироваться. Нам нужны люди, участвующие в этом переходе к чистой энергии, потому что они должны понимать, что это повлияет на их жизнь », - сказал он.

Что дает дополнительный метан на спутнике Сатурна в океане?

Энцелад должен был быть замороженным миром, мертвым куском твердого льда, находящимся на бесконечной орбите вокруг Сатурна. Но когда космический аппарат Кассини посетил систему с 2004 по 2017 год, он обнаружил активную луну, буквально взрывающуюся по швам водой, водородом и метаном: три вещества, которые в земных океанах будут идти рука об руку с жизнью.

Но Энцелад - это не Земля, и планетологи не могли быть уверены, как интерпретировать своеобразный коктейль молекул, который сатурнианская луна выплевывает в космос.Были ли они результатом химии пришельцев или биологии пришельцев? Исследователи до сих пор не уверены. Энцелад может быть домом для чужеродных «метаногенов» - микробов, которые поглощают водород и углекислый газ и изрыгивают метан. Но новый анализ группы биологов, опубликованный вчера в журнале « Nature Astronomy », показывает, что такое количество метана практически невозможно получить в результате одной лишь самой очевидной химической реакции.

«Метаногены могут объяснить количество метана», - говорит Антонин Аффхолдер, докторант-эколог в ENS Paris и ведущий автор нового исследования.

Мир подо льдом

Первое твердое доказательство того, что ледяная кора Энцелада скрывает океан, появилось в 2006 году, когда Кассини заметил водяные гейзеры, хлынувшие в космос.

Десятилетие спустя, кружа вокруг Энцелада, космический корабль нырнул прямо через один из водяных шлейфов, пролетев всего в 30 милях от поверхности Луны. Во время этого смелого погружения зонд собирал пробы молекул, вылетающих в космос, по сути, нюхая океанские брызги.

У него полный нос воды с нотами водорода и метана.Исследователи определили, что водород является признаком не жизни, а ее потенциала. Вероятно, это исходило из глубоководных жерл. Такие выходы на Земле кишат микробами, которые питаются водородом. Эти места даже считаются кандидатами на место первоначальной колыбели земной жизни.

[По теме: у Сатурна сейчас 82 известных луны - так почему мы получили только один?]

А потом был метан. Многие из древних форм жизни, обитающих в морских глубинах, поглощают водород и углекислый газ (CO2) и вырабатывают метан (Ch5), благодаря чему они получили название метаногенов.Открыв всего несколько молекул, Кассини доказал, что на Энцеладе есть все необходимое для поддержания комфорта простых организмов - вода, тепло и еда.

Но доказательства были полностью косвенными. Метан на Земле образуется в результате различных химических реакций, помимо микробного пищеварения. Исследователи также были озадачены обилием водорода, обнаруженного Кассини: обитаемый Энцелад был переполнен потенциальной пищей, но, похоже, никто ее не ел.

Загадочный метан

Аффхолдер и его биологически мыслящие коллеги решили внести в проблему свое понимание популяций и экосистем и намеревались воссоздать все возможные среды, которые могут существовать там, где океан Энцелада встречается с его скалистым ядром.

Они начали с самого очевидного небиологического источника метана. В местах, где горячая вода плещется на определенные минералы (например, в глубоководных каналах), процесс, известный как «серпентинизация», приводит к образованию водорода. Затем другие химические реакции могут объединить водород и углекислый газ в метан, как и метаногены. Используя данные недавних экспериментов по определению скорости серпентинизации, группа вычислила диапазон вероятных количеств водорода и метана, которые Энцелад может производить самостоятельно.

Затем команда подумала, как изменился бы диапазон водорода и метана, если бы Энцелад получил помощь от метаногенов. Исследователи провели моделирование с реальными организмами с Земли, чтобы сохранить разумность своих предположений о жизни на Энцеладе. «Мы не можем просто вообразить то, что хотим вообразить», - говорит Аффхолдер. «Мы должны основывать предположения на том, что мы знаем».

Наконец, они использовали статистическую структуру, известную как байесовский анализ, для сравнения шансов двух наборов теоретических энцеладов.Они обнаружили, что для того, чтобы произвести столько метана, сколько «Кассини» собрал во время погружения в гейзер, цепочки химических реакций, начинающейся с серпентинизации, недостаточно.

«Первая гипотеза полностью опровергнута», - говорит Аффхолдер с «нулевой оценкой».

Исследователи также обнаружили, что обильный водород - это именно то, что можно было бы ожидать от обитаемого Энцелада. Молекулы группируются около вентиляционных отверстий в зоне, слишком горячей для выживания известных метаногенов.Любые организмы, скорее всего, будут грызть молекулы на безопасном расстоянии от вентиляционных отверстий, где они мало повлияют на общее количество водорода.

Неизвестные неизвестные

Аффхолдер подчеркивает, что результат его команды не означает, что Энцелад кишит микробами, изрыгающими метан. Но это действительно означает, что некий неопознанный источник, кажется, производит молекулу в большом количестве.

Например, метан может пузыриться из активной зоны. Если Луна образовалась в основном из сталкивающихся комет, ее следует наполнить резиновыми, богатыми углеродом материалами, которые при нагревании превращаются в метан.Или может работать какой-то совершенно непредвиденный процесс. Исследователи тонут в своем незнании того, что скрывается под ледяной коркой Луны.

«Мы не знаем происхождения Энцелада. Мы не знаем возраста Энцелада. Мы не знаем точной природы метана », - говорит Аффхолдер.

Охота на пришельцев с косвенными выводами

Ни один спускаемый аппарат не будет бурить километры внеземного льда в обозримом будущем, поэтому исследователям, надеющимся выяснить, что происходит на Энцеладе, придется довольствоваться измерениями на расстоянии.

[Связано: на Марсе могли быть недавние извержения вулканов, что является отличной новостью для поиска жизни]

Одна из стратегий - изучить тип выбрасываемого метана. Если его атомы углерода первоначально произошли от комет, в течение миллиардов лет похороненных в ядре Луны, они могут иметь другой вес, чем атомы углерода, поглощенные и изгнанные микробами. Продолжение «Кассини» с обновленными инструментами могло бы различить их.

«Чтобы узнать больше, нам может потребоваться миссия по исследованию метана», - говорит Аффхолдер.

Но поскольку на горизонте нет новых зондов системы Сатурна, исследователи обращают свое внимание на другую ледяную луну - Европу Юпитера. После запуска в конце этого года космический телескоп Джеймса Уэбба, возможно, сможет различать содержимое гейзеров. В разработке также находится орбитальный аппарат, способный непосредственно брать образцы шлейфов, как это сделал Кассини. Сама Европа может быть пригодной для жилья, и если это не так, ответы на некоторые основные вопросы о ее истории могут рассказать предысторию ее ледяного кузена.

Аффхолдер и его сотрудники также работают над разработкой аналогичных анализов для расчета вероятности появления внеземной жизни на экзопланетах, где атмосферные смеси кислорода, углекислого газа и других газов будут еще сложнее интерпретировать, чем молекулы Энцелада.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*
*