„Metan“: Munur á milli breytinga

Efni eytt Efni bætt við
Ekkert breytingarágrip
allnokkrar orðalagsbreytingar
Lína 12:
}}
 
'''Metan''' er lyktarlaust og litlaust [[gas]] sem er léttara en [[andrúmsloft]]ið. Það myndast við [[rotnun]] lífræns úrgangs við loftfirrðar aðstæður og finnst í eða nálægt [[Mýri|mýrum]], blautlendivotlendi, gömlum urðunarsvæðum og gömlu [[skóglendi]].
 
== Eiginleikar ==
Efnaformúla metans er CH<sub>4</sub> og mólmassi þess er 16.,043 g/mól.
 
Metan brennur í lofti með bláum loga. Þegar það brennur þar sem nóg [[súrefni]] er til staðar myndast [[koldíoxíð]] og [[vatn]] samkvæmt:
Lína 24:
Þegar [[súrefni]] er ekki mikið myndast [[kolmónoxíð]].
 
Metan erhvarfast ekki mjög hvarfgjarntauðveldlega, nema meðvið flúor, klóriðklór og fleirufleira. Þau hvörf sem metan tekur þátt í eru skiptihvörf.<ref>Gas Plant Manufacturers. ''Methane Properties''. Sótt af: http://www.gas-plants.com/methane-properties.html</ref>
 
MetanJarðgas inniheldur 75% CH<sub>4</sub>, 15% etan (C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>) og 5% af öðrum kolvatnsefnum, eins og própanprópani (C<sub>2</sub>H<sub>8</sub>) og [[bútan|bútani]] (C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>).
Bræðslumark metans er -183&nbsp;°C og [[suðumark]] er -164&nbsp;°C. Það leysist ekki vel í vatni.<ref>Methane. Sótt af: http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/METHANE/Methane.html</ref>
 
== Metan í andrúmslofti ==
[[Mynd:Methane-structure.png|thumb|Uppbygging metans]]
MetansMetan fyrirfinnst í [[Andrúmsloft jarðar|veðrahvolfinu]] bæði á Norður - og SuðurheimsskautunumSuðurheimsskautssvæðunum. Líftími þess í veðrahvolfinu er um tólf ár. Metan dregur í sig geislun á bilinu 3300-2800 cm<sup>-1</sup> og 1400-1200 cm<sup>-1</sup> .
Aukning metans í andrúmslofti var 20 ppbvppb (rúmmál) á ári til 1998 ogen minnkaði í 8 ppbvppb á(rúmmál) áriárið 2003. Þetta hefur taliðverið verarakið vegnatil bætts viðhalds og viðgerða á gasbrunnum og leiðslukerfum í löndum fyrrverandi Sovétríkjanna.
 
Árið 2003 losaðivoru metangróðurhúsaáhrif af völdum losaðs metans 1,7 W/m<sup>2</sup> til gróðurhúsaáhrifa.
 
Metan er það kolvatnsefni sem er í hæstum styrk í andrúmsloftinu. Blandhlutfall þess er 1,8 ppmvppm (rúmmál). Á flestum stöðum er algengast að kolvatnsefni með meiri mólmassa eru í minna hlutfalli en metan í andrúmsloftinu.
 
Oxunarhvarf metans er hægara en hjá öðrum kolvatnsefnum og líftími þess í andrúmslofti er um tíu ár. [[Oxun]] metans gefur af sér [[koldíoxíð]] sem loka stöðuga sameindlokasameind úreftir mörgumröð hvörfumhvarfa.
 
=== Losun ===
Lína 46:
# Rotnun lífrænna efna þar sem magn fer eftir hitastigi, gróðri og jarðvegsgerð
# Vinnslu, flutning og brennslu [[jarðefnaeldsneyti]]s
# Í gegnum meltingarsvæðimeltingarfæri [[jórturdýr]]a (nautgripir, kindur, geitur) og termíta.
 
30-40% af heildarlosun metans er talin vera vegna náttúrulegra aðstæðnanáttúruleg sem er þá fyrsta leiðin hér að ofan og vegna jórturdýra.<ref>Gary W. vanLoon og Stephen J. Duffy. (2005). Environmental Chemistry</ref>
 
Talið er framað allt að 60% af metanlosunmetanlosunar sé vegna mannlegra aðgerða sem eru þá til dæmis jarðefnaeldsneytisframleiðsla, hrísgrjónaræktun og lífmassabrennsla.
 
Náttúruleg losun metans í andrúmsloftið er um 190 Tg á ári. BlautlendiVottlendi og mýrar erueiga um 76% af þessari losun, termítar um 11%, höf um 8% og metanhýdröt um 5%. Þessi hlutföll erueiga fyrirvið allanjörðina heiminnalla, en eru mjög breytileg eftir löndum og svæðum innan þeirralandsvæðum.
 
=== Eyðing ===
Þegar metan fer út í andrúmsloftið tekurer það um tíu ár að eyðast aftur. Það getur gerst með mismunandi aðferðum sem ákalla enskumætti eruniðurföll kallaðar(á ensku „sinks“). JafnvægiðStyrkur ámetans millií metanlosunarandrúmsloftinu ogræðst metaneyðingaraf skilgreinirjafnvæginu styrkmilli metansmetanlosunar íog andrúmsloftimetaneyðingar. Algengasta leiðinástæða metaneyðingar er [[oxun]] sem geristverður fyrir vegna tilstilli hýdroxíl hýdroxýl<nowiki/>[[radikalar|radikalastakeinda]] (OH) sem eru í andrúmsloftinu. Metan hvarfast við OH og þá verður til CH<sub>3</sub> og vatn í veðrahvolfi andrúmsloftsins. Metan er fjarlægthverfur í litlum mæli með [[oxun]] við OH radikala-stakeindir í heiðhvolfiheiðhvolfinu. ÞessarÞetta tværtvennt oxanir valdaveldur um 90% metaneyðingumetaneyðingar í andrúmslofti. TværVitað aðrarer leiðirum erutvær þekktaraðrar leiðir, upptakaörverur metansí meðjarðvegi örverumtaka íupp jarðvegimetan (7%) og hvarfmetan metanshvarfast við klóríð atómklóratóm í hafihafinu.
 
=== Sem gróðurhúsalofttegund ===
Metan er 20 sinnum virkari [[gróðurhúsalofttegund]] en [[koldíoxíð]] og gleypir innrauða geislun sem annars myndi faratapaðist úr veðrahvolfinu og út í geim. Þetta er ástæða þess að metan er talin vera [[gróðurhúsalofttegund]].
 
Mælingar á styrk metans í andrúmslofti hafa verið gerðar með greiningu loftbólna inninni í jökulbreiðumjökulís. Þessar mælingar gefa til kynna að styrkur metans er í hámarki í dag miðað við síðustu 400.000 ár. Frá 1750 hefur meðaltal styrks metansmetanstyrks í andrúmslofti aukisthækkað um 150%, frá um 700 ppbvppb (rúmmál) í 1,7451745 ppb ppbv(rúmmál) árið 1998. Á síðasta áratug hefur styrkur metans haldið áfram að aukast en heildaraukning metans hefuraukningarhraðinn minnkað. Í lok 8. áratugsins var aukningin um 20 ppvppb (rúmmál) á ári en í lok 9. áratugsins var hann um 9-13 ppbvppb (rúmmál) á ári. Frá 1999 til 2002 hefur styrkur metans haldist stöðugur í kringum 1751 ppbvppb (rúmmál).<ref>Methane. Sótt af: http://www.epa.gov/methane/index.html</ref>
 
Metan er um 9% af heildarlosun gróðurhúsalofttegunda út í andrúmsloftið.<ref>Greenhouse Gases, Climate Change, and Energy. Sótt af: https://archive.is/20120530051114/www.eia.doe.gov/bookshelf/brochures/greenhouse/Chapter1.htm</ref>
 
=== Eyðing ósonlagsins ===
Gastegundir í [[Andrúmsloft jarðar|heiðhvolfinu]] draga í sig hættulega geislun frá sólinni og þar er [[óson]] er eitt mikilvægasta efnið í því. Margar gastegundir, til dæmis vetnisklóríð, draga valdaúr minnkunmagni þess í heiðhvolfinu sem leiðir til ósoneyðingar, til. dæmis vetnisklóríð. Metan tekurvið þáttsögu í einu hvarfiþeirra efnahvarfa í heiðhvolfinu þar sem vetnisklóríð verður til:
 
Cl + CH<sub>4</sub>-> HCl + CH<sub>3</sub>
 
KlóríðKlórgas er talintalið vera eineitt hvarfgjarnasta tegundinefnið í heiðhvolfinu semog hveturhvati til [[óson]]eyðingar.
 
ÞaðEkki er ekki mikið af vatnivatnsgufu í heiðhvolfinu en eitthvað metan sleppur þar upp. Vetni myndastklofnar úrfrá metaninu og endar á því að mynda vatn sem fersíðan þágetur íorðið búa til H- og OH -<nowiki/>[[radikalar|radikalastakeindum]]. ÞessirÞessar radikalarstakeindir spilaleika mikilvægt hlutverk í eyðingu ósonlagsins þar sem þeir breyta því í súrefni. Nettóhvörfin fyrir bæðibáðar radikalanastakeindirnar eru:
 
O + O<sub>3</sub> -> 2O<sub>2</sub>
Lína 79:
== Framleiðsla ==
[[Mynd:Brno, Autotec, Citelis CNG II.jpg|thumb|Rúta sem gengur fyrir metani]]
Hægt er að framleiða gas úr lífmassa með nokkrum aðferðum og fá þá út eldsneyti eða rafmagn. Metan semSem lífeldsneyti er metan til dæmis notað á bíla.
 
[[Gösun]] er aðferð til að búa til gas úr föstum lífmassa með efnafræðilegum aðferðum. Grunnurinn fyrirGrundvöllur [[gösun|gösunar]] er að heit gufa og súrefni hvarfast við fastan lífmassa. Þetta ferli gerist ekki auðveldlega og hitastig þarf að vera frá nokkur hundruð gráðum á Celsius og yfir þúsund gráður á Celsius. Þrýstingur getur verið frá því að vera aðeins fyrir ofan loftþrýstingstaðalloftþrýsting sem er 1 atm og upp í 30 atm.
 
Gösun byrjar þannig að rokgjörn efni eru leyst upp úr fasta lífmassanum. Rokgjörnu efnin og það sem eftir var af lífmassanum fara í gegnum hvörf með gufu og súrefni sem leiðirframleiðir að lokum af sér framleitt gas. Þetta framleidda gas sem þannig er blandaframleitt afer brennanlegumblanda þáttumbrennsluefna, koldíoxíðikoldíoxíðs og vatnivatns. MeiriMeð meiri meðhöndlun getur gefið hreinna gas með því að brjóta niðurbrennsluefnin brennanleguenn þættinabetur enn meiraniður. Út úr þessuþannig ferli fæst þá metangas sem hægt er að nota sem eldsneyti.
 
== Notkun ==
[[Mynd:Liquid lakes on titan.jpg|thumb|Vötn með fljótandi metani á Títan, tungli Satúrnus]]
Metan getur verið notaðbrenna sem eldsneyti með bruna. Við bruna þarf að koma til súrefni, ástandsbreytinguog ástandsbreyting og þá losnar orka. Metan er aðalhluti [[Jarðgas|jarðgass]] og þegar það hvarfast við súrefni myndast koldíoxíð, vatn og orka.
 
CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O + orka
 
Varminn sem losnar hér er mismunur efnafræðilegrar orku upprunalegs eldsneytis og súrefnis og efnafræðilegrar orku koldíoxíðs og vatns. Þessi mismunur er þá kallaður orkuinnihald eldsneytis,eldsneytisins metans. Við brennslu 16 tonna af metani fástlosna 44 tonn koldíoxíðs. Þar sem orkuinnihald jarðgass er 55 Gj/t þá losna 2,75 tonn af koldíoxíði við framleiðslu 55 GJ af varma eða orku.<ref>Godfrey Boyle. (2004). Renewable Energy</ref>
 
[[NASA]] hefur verið að þróa vél í eldflaugeldflaugavél sem gengur fyrir fljótandi metani en hún er ekki tilbúin til notkunar. Kosturinn við metan er að það er til víða í sólkerfinu, TítanÁ Títani, sem er tungleitt Satúrnustungla erSatúrnusar, meðeru vötn og ár afúr fljótandi metani. AndrúmsloftLofthjúpar Júpíters, SatúrnusSatúrnusar, ÚranusÚranusar og NeptúnusNeptúnusar innihalda öllallir eitthvað af metani. Kosturinn við metanið er að það er öruggara en fljótandi vetni þar sem það er ekki eitrað og geymistmá einnig geyma við hærra hitastig líka eða -161.,6&nbsp;°C.
 
Kraftur vélarinnar í prufuskoti í Mojave eyðimörkinni var 7.500 pund.<ref>NASA. (2007). Methane Blast. Sótt af: http://science.nasa.gov/headlines/y2007/04may_methaneblast.htm</ref>
Lína 100:
Samkvæmt Metan hf. er
1 Nm<sup>3</sup> hauggas = 0,57 Nm<sup>3</sup> af 97% hreinu metani = 0,41 kg af 97% hreinu metani = 5,8 kWh af hráorku.
Einnig erjafngildir 1 Nm<sup>3</sup> af hreinsuðu metani jafnt og 1,12 l af 95 oktan bensíni.
 
== Áhætta ==
Þar sem engin lykt er af metani er lyktarefni sett saman við það ef leki skyldi verða í bifreiðum. Metan er heldurþó ekki eitrað og af því það er léttara en loftið gufar það snöggt upp við leka.
 
Ef geymsluflöskur hitna mikið stafar sprengihætta af metani þar sem rúmmál þess eykst. Engin dæmi eru um slys af völdum metaneldsneytis.
 
== Metan á Íslandi ==
Metangasi er safnað á urðunarstaðurðunarstaðnum í [[Álfsnesi]] og notað sem eldsneyti á bíla. [[Hauggas]]ið sem myndast þar er blanda af nokkrum lofttegundum, meðal annars metani (55%) og koldíoxíði (42%).
 
=== Söfnun ===
Lóðrétt safnrör eru sett með um það bil 25 metra millibili á urðunarrein með jarðvegi þar sem yfirborð er slétt. Þessi safnrör eru 65 mm, breið og þéttboruð götum. Rörin eru tengd í þrjár safnkistur sem eru í 20 feta skipagámum með rörum úr plasti. Safnkisturnar eru tengdar við dælustöð þar sem gasið er sogað úr haugnum þannig að súrefni úr andrúmsloftinu komi þó ekki með inn úr andrúmslofti.
 
=== Hreinsun ===
Til þess að hægt sé að nota hauggas sem eldsneyti þarf að aðskiljaskilja metanið úr því. Það er hægt að gera með þremur aðgerðum sem heita ísogsaðferð (PSA), síuaðferð og þvegilsaðferð. Þvegilsaðferð er notuð í Álfsnesinu. Þar er hreinsistöð notuð til að skilja metanið frá með vatni, það er þá þurrkað í daggarmark -30&nbsp;°C og því þjappað á flöskur sem fara svo á áfyllingarstöð. Þrýstingur við aðskiljunina er um 30 bör, við flutninginn um 260 bör og áí eldsneytisgeymslum hámark 200 bör. Hreinleiki þessa metans er um 95-98%.
 
=== Dreifing ===
[[N1]] hf. selur metan á Íslandi og það er stöð við Bíldshöfða í Reykjavík. Áfylling bíla tekur lengri tíma en þegar venjulegt bensín eða [[dísilolía]] er notað en erfer gerðfram á svipaðan hátt. Metangasið er mælt í Nm<sup>3</sup> eða normalrúmmetrum. Þessi eining er einnig notuð viðí verðverðlagningu, kr/Nm<sup>3</sup>.
 
=== Framleiðsla ===
[[Mynd:Chevrolet Cavalier sedan CNG.jpg|thumb|Chevrolet Cavalier metanbíll]]
Óhreinsað hauggas er hægt að nota til rafmagnsframleiðslu meðí mótorumvélum. Samstarf hefur verið á milli Metan hf. og Orkuveitu Reykjavíkur um metangasknúið orkuver með uppsett afl 840 kW og framleiðsla er áætluð um 4,3 GWh/ár. Gasvél er knýjuðknúin með [[hauggas]]i sem er meðinniheldur um 50-55% metan. Með þessu fæst hreinna afgas heldur en þegar umframumframhauggasi hauggasi hefur veriðer brennt í brennara og losað til aðlosunin veldur minni gróðurhúsaáhrifgróðurhúsaáhrifum.
 
Hægt er að nota [[hauggas]] sem orkugjafa í '''iðnaði''' en þá þarf iðnaðurinn að vera frekar nálægt urðunarstaðnum. Samsstarf hófst með MetaniMetan hf. og Borgarplasti hf. hófu samstarf árið 2002 tilum að skoða notkun hauggass fyrirí iðnaðiðnaði. Niðurstaða verkefnisins var að metangasið væri góður kostur, sérstaklega hvað varðar umhverfi starfsmanna. Múli, bílaréttingar og sprautun ehf. hefur rekið metanþurrkklefa, framleiddansem framleiddur var á Ítalíu, frá árinu 2004 til '''bílasprautunar'''. Þannig nota þeir aðeins íslenska orku, metan, [[Jarðhiti|jarðvarma]] og rafmagn.
 
== Metaneldsneyti á Íslandi ==
Metaneldsneyti hefur verið notað til að knýja bíla á Íslandi frá árinu 2000. Eldsneytið er 95-98% hreint metan.
 
MinniMetanknúnar hávaðibifreiðar ereru frá metanknúðum bifreiðumhljóðlátari og mengun erfrá þeim töluvert minni. Koldíoxíð myndast við brennslu metangass í bílvél en þá er verið að flytja koldíoxíð sem hefði hvort eð er orðið til á urðunarstaðnum út í andrúmsloftið. Heildaraukning koldíoxíðs í andrúmslofti er því engin og á móti kemur líka að [[koldíoxíð]] sem hefði myndast í venjulegri bifreið sparast. Þessi sparnaður er um það bil 260 g koldíoxíð á km.
 
ÚblástursefniÚtblástursefni eru í töluvert minna magni við brennslu metans en bensíns eða dísel. Koldíoxíð er 20% minna ífrá metanbílum en venjulegum bílum.<ref>Metan ehf. (2003). Sótt af: http://wayback.vefsafn.is/wayback/20041102104735/www.metan.is/user/home/</ref>
 
=== Metanbílar ===
[[Mynd:VW Touran EcoFuel 2008 front.jpg|thumb|Volkswagen Tourino Ecofuel, 2008 gerð]]
[[Mynd:Mercedes-Benz W245 B170 NGT BlueEfficiency Facelift.JPG|thumb|Mercedes-Benz 170 NGT BlueEFFICIENCY metanbíll]]
Í Reykjavík eru nokkrir Volkswagen EcoFuel bílar í notkun hjá [[Sorpa|Sorpu]]. Þeir ganga fyrir metani og eru þrefalt langdrægnari en eldri kynslóðir. Árið 2006 voru um 60 metanbílar í notkun á höfðuborgarsvæðinuhöfuðborgarsvæðinu. Íslensk stjórnvöldstjórnsýslan í Reykjavík notanotar einnig nokkra metanbíla.
 
Tvær nýjar tegundir komu hingað árið 2006, ogen það voru VW Caddy EcoFuel og VW Touran Trendline EcoFuel. Þeir eru með tvíbrennihreyfil sem gengur bæðieinkum fyrir metani ogen bensíni til vara. Caddy -gerðin getur farið 430 km á hverri fyllingu af metani og Touran-bíllinn 310 km. Þessir nýju bílar eru kraftmeiri og plássmeirirýmri en eldri gerðir.
 
Hér á landi hefur ríkið fellt niður 240.000 kr af vörugjaldi bíla sem ganga fyrir metani til þess að ýta undir notkun þeirra. Sparnaður við að aka metanbíl miðað við bensínbíl er 50 kr á hverja eldsneytiseiningu.
Lína 143:
Þar sem metan er framleitt á Álfsnesi er það innlendur eldsneytisgjafi og því yrði gífurlegur gjaldeyrissparnaður ef fleiri metanbílum yrði skipt út fyrir bensínbíla.
 
Umhverfislegur sparnaður af metanbílum er mikill. Það er 90% minni útblástur koldíoxíðs úr metanvél samanborið viðen bensínvél. <ref>Ný kynslóð metanbíla. Hekla. Sótt af: http://wayback.vefsafn.is/wayback/20071210193854/www.hekla.is/Pages/19?NewsID=392</ref>Einnig erlosnar 60% minna köfnunarefnisoxíð sem losnar við bruna metans en við bruna koldíoxíðsannars jarðefnaeldsneytis. Sót og ryk er 80% minna úr metanvél en dísilvél.
 
Það þyrfti um 120 metanbíla til að ná að menga jafn mikið og venjulegur fólksbíll sem gengur fyrir venjulegu eldsneyti. Verð metanbíla er svipað og á hefðbundnum bílum og eiga þeir ekki að vera mikið dýrari en venjulegir bensín- og dísilbílar.
 
Samkvæmt frétt frá Septemberseptember 2008 hefur metanbílum fjölgað mikið og á annað hundrað metanbílar eru skráðir á Íslandi. Flestir þessara bíla eru Volkswagen bílar. Langdrægni bíla eykst líka með hverri árgerð sem er framleidd og árið 2009 á að koma ný gerð sem heitir VW Passat EcoFuel og á að komast 420 km á hverri metanfyllingu og 400 km á bensíntanknum.
 
Metanframleiðslan á Álfsnesi er sögð duga sem eldsneyti á um 2.500-3.500 fólksbíla ef fullum afköstum yrði náð árið 2012. Einnig mun áfyllingarstöðvum fjölga eftir því sem metanbílarnir verða fleiri á götum höfuðborgarsvæðisins,. íÍ dag er aðeins ein.
 
Ölgerðin á þrjá metanbíla sem eru Caddy og Touran, eins og bílarnir sem Sorpa fékk 2006. <ref>Umhverfisvænir metanbílar til Ölgerðarinnar. (2008). Sótt af: http://www.billinn.is/index.php?menu=news&article=1101</ref>