Использование метана: Применение метана (CH4) в быту » Все о транспорте газа

Содержание

Применение метана (Ch5) в быту » Все о транспорте газа


Метан применяется во множестве сфер человеческой жизни. Он обеспечивает прогресс/сохранение уровня цивилизации. Это материал для создания полимеров (синтетического каучука), а затем иных весьма гибких и прочных материалов (резина), химическое сырьё, один из основных источников водорода. Главное же его предназначение всё-таки являться топливом. Газ в этом плане набирает популярность, ибо использовать в этих целях метан экономичнее.


Области применения метана


  Метан — топливо автомобилей

  • Сейчас метан всё чаще используется, как топливо в автомобилях в качестве. Однако — в сжатом виде, ведь плотность метана значительно меньше, чем у бензина. Обычно его сжимают до состояния от 200 до 250 атмосфер и помещают в баллоны, которые и размещаются в машине. Некоторое падение мощности применение такого топлива всё-таки может вызвать, но оно крайне не существенно. Зато в отличие от бензина стоит CH4 ощутимо дешевле, да и вредных веществ в атмосферу выделяет поменьше. Так же из этого газа можно получать синтетический бензин.

  Сварка и резка металла метаном

  • Так же метан используется в процессе (газовых) сварки, либо резки металла, в силу способности к горению. Его температура пламени (до 1200 градусов) пониже, чем у ацетилена, поэтому сварка таким газом наиболее подходит для алюминия, меди, её сплавов и чугуна.

  Использование метана в быту

  • Ch5 — основная составляющая природного газа, а значит и большая часть того, что используется в газовых плитах и других подобных конструкциях. Используется в качестве продукта хлорирования в огнетушителях.

  Метан в медицине

  • Он нашёл применение и в медицине. Газ в целом безвреден для человеческого организма, но оказывает на индивидума усыпляющие действие. Поэтому метан используют в качестве снотворного, возможно, с некоторыми примесями.

  Метан как растворитель

  • Используется Ch5 и в качестве растворителя. Вода в этом плане более эффективна, однако этот газ менее химически реактивен и потому способен создавать большие системные образования вроде белков.

Вред: Метан — парниковый газ

Однако не смотря на свою дешевизну, метан имеет большой минус. Он оказывает очень сильное парниковое воздействие на атмосферу, в 21 раз большее, чем оказывает углекислый газ.

Прежде чем задать вопрос прочитайте: FAQ

Общая информация О МЕТАНЕ

Использование природного газа

 в качестве моторного топлива

           Использование природного газа в качестве моторного топлива — важнейшее направление развития мировой газовой индустрии и экономической политики Российской Федерации.

          Расширение применения природного газа (метана) в качестве моторного топлива ведется в рамках подпрограммы «Развитие рынка газомоторного топлива» государственной программы Российской Федерации «Развитие энергетики».        

          Реализация мероприятий, направленных на развитие рынка газомоторного топлива предусмотрены государственной программой Волгоградской области «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Волгоградской области», утверждённой постановлением Администрации Волгоградской области от 31 декабря 2014 г. № 136-п.

До конца 2024 г. на территории Волгоградской области планируется:

— довести количество автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) до 40 ед.;

— увеличить количество транспортных средств использующих компримированный природный газ (КПГ) в качестве моторного топлива на 5200 ед.

         Для   увеличения   автопарка   на    природном   газе программой предусматривалось выделение субсидий на возмещение 30% затрат по переоборудованию техники. Решением Председателя Правительства Российской Федерации Михаила Мишустина размер субсидий на перевод транспорта на природный газ в 2020 году увеличен в два раза: с 30 % до 2/3 затрат.

         Реализация данной программы является эффективным антикризисным инструментом по переходу к использованию наиболее доступного по цене топлива – природного газа.

        Компримированный природный газ (КПГ)  — сжатый природный газ (метан), используемый в качестве моторного топлива полностью заменяемый бензин или пропан, и частичное замещение дизельного топлива. В разы дешевле традиционного топлива, а вызываемый продуктами его сгорания парниковый эффект меньше по сравнению с обычными видами топлива, поэтому он безопаснее для окружающей среды. Компримированный природный газ производят путем сжатия (компримирования) природного газа в компрессорных установках. Хранение и транспортировка компримированного природного газа происходит в специальных накопителях газа под давлением 200−220 бар. Также используется добавление к компримированному природному газу биогаза, что позволяет снизить выбросы углерода в атмосферу.

Преимущества КПГ:

ЭКОНОМИЧНОСТЬ
Стоимость 1 км пробега автомобиля на метане в среднем в 2−3 раза ниже, чем в традиционных видах топлива. Средняя цена на метен (КПГ) по РФ 17 руб/м3.

БЕЗОПАСНОСТЬ
У метана среди моторного топлива самый высокий класс пожарной безопасности 4.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Метан — это чистое моторное топливо без примесей и добавок, что позволяет продлить срок службы двигателя автомобиляв 1,5 раз.

ЭКОЛОГИЧНОСТЬ
Метан соответствует самым высоким стандартам экологической безопасности «EURO — 6». При использование метана в качастве моторного топлива, выброс токсичных веществ в окружающую среду снижается в 10 раз.

      

О переоборудовании автотранспортных средств на использование природного газа (метана) в качестве моторного топлива

   Органами государственной власти Удмурткой Республики проводится работа по стимулированию развития рынка газомоторного топлива в рамках государственной программы Удмуртской Республики «Энергоэффективность и развитие энергетики в Удмуртской Республике». Целью программы является увеличение объема потребления природного газа путем создания условий для приоритетного использования автотранспортными средствами природного газа в качестве моторного топлива в Удмуртской Республике.

   В целях реализации мероприятий вышеуказанной госпрограммы по переводу транспорта на природный газ на сегодняшний день разработан и утвержден порядок предоставления из бюджета Удмуртской Республики субсидий юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям, выполняющим работы по переоборудованию транспортных средств на использование природного газа (метана) в качестве моторного топлива, в части возмещения недополученных доходов в связи с предоставлением такими лицами скидки владельцам транспортных средств на указанные работы.

   Качество атмосферного воздуха населенных мест в Удмуртской Республике является одним из факторов окружающей среды, оказывающих выраженное влияние на состояние здоровья населения. Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Значимую роль в формировании состава выбросов загрязняющих веществ в атмосферу играют виды моторного топлива. При этом особый вред оказывают автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями. Отработанные газы автомобилей содержат, в том числе углекислый газ, который при постоянном накоплении в атмосфере приводит к изменению ее состава, что вызывает долговременные климатические изменения. По сравнению с другими видами топлива природный газ в меньшей степени загрязняет воздух продуктами сгорания.

   Кроме того, стоимость компримированного (сжатого) природного газа в 1,6 раза меньше стоимости бензина. Его использование продлевает ресурс двигателя. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-5. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

   Приглашаем предприятия принять участие в вышеуказанной государственной программе, а также рассмотреть возможность принятия мер по переоборудованию автотранспортных средств на использование природного газа (метана) в качестве природного топлива.

Контакты для вопросов:

Климова Эльмира Рафиковна

тел. (3412) 90-42-66

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

В Сколтехе нашли способ добывать водород из метана с нулевым углеродным следом

29 июня 2021 года

Ученые Центра добычи углеводородов Сколковского университета науки и технологий (Сколтех) работают над созданием технологии получения водорода на основе метана под землей. Такой метод позволяет производить автоматическое захоронение выбросов углекислого газа, полностью исключая их воздействие на атмосферу.


О потенциальной революции в водородной энергетике в интервью ФАН рассказал заместитель директора Центра добычи углеводородов, профессор Сколтеха Алексей Черемисин.

 Заместитель директора Центра добычи углеводородов, профессор Сколтеха Алексей Черемисин. Фото: Sk.ru

«У нас гигантские объемы метана»

«Идея состоит в том, что генерация происходит прямо под землей. Процесс примерно такой же, что и на поверхности: метан, водяной пар и катализатор. А после этого в скважину опускается селективная мембрана, которая позволяет фактически добывать только водород, а остальные газы, включая СО2, можно оставлять под землей. То есть выделение СО2 идет, но он автоматически захоранивается, — рассказал Алексей Черемисин. — Если пилотный проект получится, то это фактически будет получение голубого водорода без всех промежуточных стадий».

На сегодня самым экологичным считается так называемый зеленый водород, который получают путем электролиза воды с использованием энергии возобновляемых источников: солнечных батарей, ветрогенераторов и других. Именно его массовое использование в качестве экологически чистого энергоисточника обсуждается во всем мире в рамках так называемой климатической повестки. Его активно продвигают в том числе страны Евросоюза.

При этом углеродный след производства зеленого водорода может оказаться значительно больше, чем у создаваемой в Сколтехе технологии производства голубого водорода на основе метана.

«Здесь вопрос в том, как мы учитываем экологичность возобновляемых источников энергии (используются для электролиза воды при получении зеленого водорода. — Прим. ФАН). Если оценивать весь их жизненный цикл и связанный с ним углеродный след, то необходимо учитывать и производство самих ветряков либо солнечных батарей, и их утилизацию, и требования на добычу редкоземельных металлов. Если проанализировать весь этот след, то на самом деле паровой риформинг с захоронением углекислого газа будет более экологичным», — пояснил Черемисин.

 

Замдиректора Центра добычи углеводородов отметил, что разработка может успешно использоваться даже на месторождениях с небольшими запасами газа.

«При использовании этой технологии исключается стадия, когда добывается метан, а паровой риформинг при этом делается на поверхности. Это может быть перспективным для истощенных месторождений — тех, которые находятся на последней стадии разработки», — отметил собеседник ФАН.

Сейчас проект находится на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, но несколько крупных игроков нефтегазовой отрасли уже заинтересовались этой идеей.

«Сейчас в мире две-три компании уже активно ведут аналогичные разработки. Планируется пилот в Канаде и второй, насколько я знаю, — в США. В России мы с несколькими корпорациями обсуждаем эту технологию — интерес есть. Но учитывая скорость принятия решений, это может занять два-три года, не меньше», — отметил ученый.

Алексей Черемисин добавил, что в случае успешных испытаний этой технологии удастся решить вопрос по производству экологически чистого голубого водорода в крупных масштабах, в том числе и для зарубежных потребителей. При этом для производства и транспортировки водорода можно задействовать существующую инфраструктуру нефтегазового комплекса.

«У нас гигантские объемы запасов газа (метана. — Прим. ФАН) — мы первые в мире по этому показателю. Кроме того, развита инфраструктура и по добыче газа, и по передаче, в том числе трансграничные, магистральные газопроводы», — добавил Черемисин.

 

 

«Его можно просто жечь»

Между тем, у некоторых экспертов сегодня возникают сомнения в востребованности таких проектов из-за неясных перспектив спроса на энергетический водород.

«Сейчас водород используется в основном в химической промышленности, а для энергетики используется метан. Какой смысл извлекать из него водород, если можно просто его жечь?» — высказал свое мнение в интервью ФАН генеральный директор Института национальной энергетики Сергей Правосудов.

По словам эксперта, даже если рассматривать производство водорода в контексте энергоперехода и взятого Западом курса на «зеленую» энергетику, то спрос на добытый из метана водород за рубежом вызывает сомнения.

«Различные технологии получения водорода существуют в принципе и сейчас. Но они (страны Запада. — Прим. ФАН) говорят о том, что сам подход с использованием углеводородов им в принципе не нравится. И предлагают получать водород из воды», — пояснил собеседник ФАН.

Сергей Правосудов согласился с тем, что производство и использование зеленого водорода выглядит крайне нелогичным с точки зрения энергоэффективности и экологичности. Но более оправданный в этом отношении голубой водород, по словам эксперта, пока не вызывает интереса в ЕС.

«Россия — мировой лидер по запасам метана. Конечно, мы можем из него выделять водород. Вопрос в том, насколько это нужно. Нужно же подписать контракты с кем-то», — отметил Правосудов.

Впрочем, ученые Сколтеха настроены оптимистично. По словам Алексея Черемисина, основными вопросами в развитии масштабного производства голубого водорода сегодня как раз остаются создание эффективных генерирующих мощностей и разработка механизмов утилизации выбросов углекислого газа. Если проект успешно пройдет пилотное тестирование, он может стать готовым решением для обеих задач.

      

Источник: riafan.ru

Антон Инюцын: «Благодаря мерам государственной поддержки в 2020 году появится более 30 тысяч автомобилей на метане»

Москва, 21 ноября. — Заместитель Министра энергетики Антон Инюцын принял участие в межведомственном совещании по вопросам стимулирования использования газомоторного топлива на автомобильном транспорте, которое прошло в рамках X Международного конгресса ROAD TRAFFIC RUSSIA – 2019.

В совещании приняли участие руководители Минтранса России, региональных органов власти в области энергетики и транспорта, а также представители бизнеса и отраслевых ассоциаций, заинтересованных в развитии рынка газомоторного топлива.

В своем выступлении Антон Инюцын отметил, что Президентом Российской Федерации и Правительством Российской Федерации поставлены амбициозные задачи по качественному увеличению использования природного газа в качестве экологически чистого моторного топлива, которые требуют высокого уровня координации деятельности федеральных и региональных органов исполнительной власти, изучения и внедрения успешного регионального опыта, а также эффективного взаимодействия с бизнесом. Отдельно была отмечена готовность бизнеса оказать содействие регионам в реализации на их территории программ льготного перевода техники на использование метана в качестве моторного топлива.

Директор Департамента государственной политики в области автомобильного и городского пассажирского транспорта Минтранса России Алексей Бакирей отметил, что в рамках национального проекта «Безопасные и комфортные автомобильные дороги» панируется предоставить приоритет поддержке экологически чистого транспорта, к которому относится транспорт на газомоторном топливе, а условия получения мер господдержки на обновление транспорта в рамках национального проекта планируется синхронизировать с мерами программы развития рынка газомоторного топлива.

Директор по развитию бизнеса «Яндекс.Такси» Алексей Федотов рассказал о корпоративной  программе поддержки перехода такси на использование метана и отметил, что компаниями «Яндекс» и «Газпром газомоторное топливо» разработана и успешно протестирована услуга по вызову эко-такси на экологически чистом метановом топливе. «Мы готовы к внедрению такой услуги во всех регионах, заинтересованных в расширении использования природного газа как моторного топлива, наличие такого выбора в массовых продуктах компании «Яндекс» вносит серьезный вклад и в популяризацию экологически чистого транспорта на метане в целом» — добавил Алексей Федотов.

Мак-С2-М стационарный газосигнализатор угарного газа CO и метана Ch5 с выносным датчиком метана

Мак-С2-М стационарный газосигнализатор угарного газа CO и метана Ch5 с выносным датчиком метана

«Мак-С2-М» стационарный газосигнализатор угарного газа CO и метана Ch5 с выносным датчиком метана предназначен: 

для непрерывного автоматического измерения концентрации следующих газов: угарного газа CO и метана Ch5 в воздухе рабочей зоны c индикацией численных значений концентрации газа, световой и звуковой сигнализацией о превышении заданных пороговых уровней.

В приборах используются следующие сенсоры угарного газа:

  • 2ФС-9Л — сенсор угарного газа производства Аналитхимавтоматика (Россия), диапазон измерения до 600 мг/м3
  • EcoSure(2e) — сенсор угарного газа производства Sixth Sense (UK), диапазон измерения до 600 мг/м3
  • CO-AE Carbon Monoxide Sensor — сенсор угарного газа производства Alphasense Ltd (UK), диапазон измерения до 12000 мг/м3. Используется для определения высоких концентраций угарного газа.

В приборах устанавливаются следующие пороги срабатывания по угарному газу: первый порог 20 мг/м3- второй 100 мг/м3.

В настоящее время в приборах используются следующие сенсоры метана:

  • ДТЭ 1-0, 15-3,0 А1 (Россия) — термокаталитический сенсор с диапазоном измерения до 5% обьема в воздухе
  • MSH-P/HC/5/V/P/F metane (Dynament UK) — оптический сенсор с диапазоном измерения до 5% обьема в воздухе, этот же сенсор можно использовать на любой другой диапазон измерения вплоть до 100%
  • MSH-P/HR/5/V/P/F 0-100% metane (Dynament UK)- оптический сенсор с двумя диапазонами измерения первый до 10%, второй до 100% обьема.

Порог по умолчанию один 1% обьема. Возможен выпуск приборов с единицей измерения в граммах на метр кубический.
Для справки: 1% обьемной доли метана при нормальных условиях соответствует 7 г/м3.

Выносной датчик имеет маркировку взрывозащиты 1ExdiaIIBT4/h3X
Блок индикации имеет маркировку взрывозащиты [Exia]IIC.

Маркировка взрывозащиты 1ExdiaIIBT4/h3X:

  • 1 — уровень взрывозащиты, взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режмие работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых их условиями эксплуатации
  • Ex — символ взрывозащищенного оборудования
  • d ia — тип защиты, это изделие имеет класс взрывозащиты ia «искробезопасная электрическая цепь» и может устанавливаться во взрывоопасной зоне. Вид взрывозащиты d «взрывонепроницаемая оболочка» относится к сенсору и достигается размещением чувствительных элементов в неразборную оболочку из корпуса и огнепреградителя
  • IIB+h3 — группа взрывоопасности газов и паров, типичный представитель этой группы водород, соответственно включает все газы до водорода по возрастанию взрывоопасности
  • T4 — температурный класс, максимально допустимая температура на поверхности прибора 135 градусов С
  • X — специальные условия применения, при эксплуатации выносного датчика необходимо соблюдать следующие условия:
  1. запрещается проводить заряд блоков питания переносного и индивидуального газоанализаторов во взрывоопасных зонах-
  2. выносной датчик, переносной и индивидуальный газоанализатор следует оберегать от ударов и падений-
  3. монтаж стационарного газосигнализатора с выносным датчиком должен осуществляться согласно условиям, указанным в руководстве по эксплуатации.

«Мак-С2-М» стационарный газосигнализатор угарного газа CO и метана Ch5 с выносным датчиком метана и его конструкция:

 

Конструктивно газосигнализатор выполнен в пластмассовом корпусе, который крепится к стене с помощью кронштейнов.

Питание газосигнализатора осуществляется от внешнего источника постоянного тока (блока питания или сетевого адаптера), обеспечивающего непрерывную работу прибора.

Газосигнализатор имеет возможность выдавать контрольные сигналы также в аналоговом виде (0 – 3 В, 4 – 20 мА).

Угарный газ CO ( монооксид углерода ) — безвкусный, бесцветный, токсичный газ не имеющий запаха. Угарный газ CO является побочным продуктом горения.  Образуется при неполном сгорании топлива из-за нехватки кислорода.
Метан Ch5 является парниковым газом. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5 % до 15 %. Самая взрывоопасная концентрация 9,5 %.

Чтобы заказать и купить газоанализатор от производителя, свяжитесь с нами по телефонам: (812)640-60-25, (499)753-23-10

 

Сопутствующие товары

Мак-С2-М стационарный газосигнализатор угарного газа CO и метана Ch5 с выносным датчиком метана,
заполните заявку и наши специалисты перезвонят Вам в течение часа.

Не могу найти указанный чанк «ajax-fos-product» с формой.

Источники, виды использования и влияние метана на окружающую среду

Метан (CH 4 ) — бесцветный газ без запаха, обычно используемый в качестве топлива — основного компонента природного газа. Это углеводород и, следовательно, органический по природе. Это также один из углеродных газов, играющих важную роль в парниковом эффекте. По заявлению Агентства по охране окружающей среды США (EPA), 10 процентов выбросов парниковых газов связано с использованием метана. Газ легче воздуха и может быть только в газообразном состоянии.

Это форма ископаемого топлива, которое естественным образом встречается под поверхностью земли в качестве конечного продукта анаэробного разложения метаногенами, где оно встречается вместе с другими ископаемыми видами топлива, такими как уголь и нефть. Метан можно также получить в лаборатории путем нагревания смеси этаноата натрия и натронной извести.

Источник: Flickr

Благодаря своему качеству и количеству углеводородов это очень легковоспламеняющийся газ. Он легко горит на воздухе бледным несветящимся пламенем, реагируя с кислородом с выделением углекислого газа, водяного пара и большого количества тепла. В этой статье делается попытка осветить источники, использование и влияние метана.

Источники метана

1. Ископаемое топливо

Ископаемое топливо на сегодняшний день является крупнейшим источником энергии в мире — оно используется для привода двигателей автомобилей, турбин и другого оборудования. Ископаемое топливо извлекается из разложившегося органического вещества, которое разлагалось за миллионы лет под воздействием сильной жары, что привело к распаду вещества на топливо.

В результате он в основном состоит из углерода, основного источника метанового газа.Газообразный метан естественным образом встречается под поверхностью земли, и, поскольку он находится в газообразной форме, его нелегко уловить или извлечь. Он образуется из других углеводородов в жидком и твердом состоянии, таких как нефть и уголь, соответственно.

2. Водно-болотные угодья

Искусственные водно-болотные угодья, такие как плотины и пруды, могут влиять на присутствие метана. Около 30% выбросов метана производится водно-болотными угодьями, включая пруды, озера и реки. Часто бывает, что такие участки очищали от растительности, чтобы использовать их для строительства.После этого мертвое органическое вещество продолжает разлагаться в основании этих структур, что приводит к образованию газообразного метана в воде.

Наличие воды и недостаток свежего открытого воздуха ускоряет процесс гниения мертвого органического вещества. Этот процесс разложения приводит к образованию метана на дне заболоченного участка. Такой же эффект имеют естественные водно-болотные угодья.

3. Термиты

Термиты — важный природный источник метана.Каждый термит ежедневно производит небольшое количество метана. Но когда это умножается на мировую популяцию термитов, их выбросы увеличиваются, создавая в общей сложности 23 миллиона тонн метана в год.

Во время нормального процесса пищеварения термитов вырабатывается метан. Термиты едят целлюлозу, но полагаются на микроорганизмы в кишечнике, чтобы переваривать ее. Эти микроорганизмы производят метан во время процесса, что составляет 12% от естественных выбросов метана.

4. Океаны

Другой значительный природный источник метана — океаны.Эти выбросы создают микробы, производящие метан, живущие в океане. Это создает 10% естественных выбросов метана. Во всем мире океаны производят 19 миллионов тонн метана в год.

Эмиссия метана в океане часто происходит в более глубоких слоях отложений продуктивных прибрежных районов. Это составляет 75% выбросов метана в океан. Метан, создаваемый этими микробами, смешивается с окружающей водой. Через некоторое время он выбрасывается в атмосферу с поверхности океана.

5.Компостирование

Один из наиболее рекомендуемых способов утилизации отходов — композиционный, особенно для органических отходов. Компостирование включает в себя наслоение различных типов органических веществ, чтобы переработать отходы обратно в землю безопасным и дружелюбным способом.

Следовательно, смесь мертвого органического вещества приводит к выделению метана в атмосферу. Однако компостирование выделяет небольшое количество газа по сравнению с другими источниками газа и, следовательно, не представляет опасности.

6.Животноводство

Животноводство производит 90 миллионов тонн метана в год. Поскольку люди выращивают жвачных животных, таких как коровы, овцы и козы, для пропитания, кишечная ферментация у этих сельскохозяйственных животных создает 27% выбросов метана в атмосферу.

Во время нормального процесса пищеварения они производят большое количество метана. Кишечное брожение происходит из-за микроорганизмов в желудке этих животных. При этом образуется метан в качестве побочного продукта, который либо выдыхается животным, либо выделяется через газы.Вот почему мясо, которое мы едим каждый день, оказывает огромное влияние на общие выбросы метана.

7. Отходы животноводства

Стремясь сэкономить на невозобновляемых источниках энергии, мир поощряет системы животноводства к использованию практики производства биогаза для получения дешевой и доступной энергии. Животноводство привело к росту этого возобновляемого источника энергии, поскольку оно обеспечивает все материалы, необходимые для создания завода. Это привело к увеличению выбросов метана в атмосферу в результате ферментации отходов животноводства.

8. Анаэробное разложение

Метан образуется при анаэробном бактериальном разложении. Это означает, что процесс разложения органических веществ не требует кислорода; скорее, для размножения бактерий требуется подходящая среда. Это часто происходит при разложении органических отходов на свалках, разложении органических материалов в сточных водах из бытовых, муниципальных и промышленных источников, а также при управлении большими объемами навоза с использованием больших систем обработки отходов и резервуаров для хранения в животноводстве.

9. Обращение с отходами

Неочищенные сточные воды очищаются для того, чтобы они считались безопасными для сброса обратно в водные пути. Во время обработки ил остается в виде остатка, и поскольку ил часто представляет собой смесь соединений, особенно органических, подходящие бактерии делают его своим домом и помогают в разложении, приводящем к образованию газообразного метана.

10. Добыча угля

Уголь — это самая плотная форма ископаемого топлива, извлекаемого с поверхности земли, поэтому он находится в твердом состоянии и занимает много места, задерживая газообразный метан внизу.Добыча угля приводит к высвобождению газообразного метана в атмосферу, так как его трудно улавливать.

11. Рисовые поля

Рис для выращивания выращивают на мягких полях, залитых водой. Слишком много воды истощает кислород, присутствующий в почве, а также приводит к разложению присутствующих органических материалов, что обеспечивает подходящую среду для производства газообразного метана. Газ выделяется путем диффузии в атмосферу. Поля рисовых полей являются одними из самых больших источников метана, выбрасываемого в окружающую среду.

12. Сжигание древесного топлива

Использование дров и древесного угля является обычным явлением, поскольку это дешевый способ производства энергии для приготовления пищи и отопления. Тем не менее, всякий раз, когда используется древесное топливо, в атмосферу выделяется метан. Лесные пожары также выбрасывают газ в атмосферу.

13. Сжигание биомассы

Биомасса — это материал из живого или мертвого органического вещества. Сжигание биомассы вызывает выбросы большого количества метана. Крупномасштабные открытые пожары, совершаемые людьми для уничтожения растительных остатков и расчистки земель для сельскохозяйственных или других целей, создают 11% выбросов метана от человека.Этому могут способствовать природные пожары. Но подавляющее большинство сжигания биомассы происходит по вине человека. Сжигание биомассы создает 38 миллионов тонн метана в год.

14. Биотопливо

Биотопливо производит 12 миллионов тонн метана ежегодно. Любая биомасса, используемая для производства энергии для бытовых или других целей, считается биотопливом. По оценкам, 80% биотоплива используется для приготовления пищи, отопления и освещения в домашних условиях путем сжигания древесины, сельскохозяйственных отходов или навоза животных. Это самый крупный источник глобальных выбросов биотоплива.

Около 2,7 миллиарда человек, почти половина населения мира, ежедневно используют твердое биотопливо для приготовления пищи и обогрева своих домов. Большинство из них бедны и живут в развивающихся странах. Другими источниками биотоплива являются предприятия с низкой технологией, такие как печи для производства кирпича или плитки, рестораны, транспортные средства и т. Д.

15. Свалки и отходы

Свалки и отходы производят 55 миллионов тонн метана в год. Свалки и открытые свалки мусора полны органических веществ, таких как пищевые отходы, газеты, скошенная трава и листья.Поскольку мы продолжаем сбрасывать новый мусор поверх старого, органические вещества в нашем мусоре остаются в ловушке в условиях, когда нет кислорода. Это создает прекрасные условия для микробов, производящих метан, для разложения отходов, вызывая выбросы большого количества метана. Даже после закрытия свалки бактерии будут продолжать разлагать захороненные отходы и выделять метан в течение многих лет.

Использование метана

1. Используется в кулинарии

Метан — это углеводород, который легче воздуха.Следовательно, он производит больше энергии на единицу веса по сравнению с нефтью и углем. Он также предпочтителен для приготовления пищи, так как не имеет запаха и не оставляет копоти на кухонных принадлежностях.

2. Жилое использование

Метан также используется для обогрева и охлаждения домов. В некоторых домах для нагрева воды используется метан. Еще одно распространенное применение в доме — это газовый камин. Есть еще сушилки для одежды на природном газе, но не очень распространенные.

3.Используется для освещения

Метан можно использовать для выработки электроэнергии для домов, офисов и промышленных предприятий. Благодаря процессу, называемому распределенной генерацией, метан в природном газе может производить электричество. Микротурбины (тепловые двигатели) и топливные элементы на природном газе могут производить достаточно электроэнергии.

Источник: Flickr

4. Используется в производстве других компаундов

Газообразный метан необходим для образования метанола (метилового спирта), который является ключевым компонентом спирта.Это также важно при искусственном производстве водорода для использования в различных отраслях промышленности.

Соляная кислота, одна из наиболее распространенных кислот, используемых в лабораториях, производится с использованием метана в качестве ингредиента. Трихлорметан — еще одно соединение, для которого требуется газообразный метан. Также известный как хлороформ, он широко используется как растворитель и анестетик.

5. Используется для работы промышленного оборудования

Метан, как форма природного газа, важен для различных отраслей промышленности.Это обычный ингредиент ткани, пластика, незамерзания и удобрений. Метан используется для запуска или питания двигателей и турбин на заводах. Такие отрасли, как целлюлозно-бумажная промышленность, переработка пищевых продуктов, нефтеперерабатывающие заводы и компании, работающие с камнем, глиной и стеклом, используют выделяемую энергию. Сжигание на основе метана помогает предприятиям сушить, осушать, плавить и дезинфицировать свою продукцию. Он также используется для выработки энергии для освещения.

6. Используется для производства технического углерода

Метан может сгореть не полностью, что приведет к образованию необычных углеродных отложений.Эти отложения известны как технический углерод и используются для усиления резины, из которой изготавливаются автомобильные шины. Эта же сажа используется для изготовления красок и печатных красок.

7. Это компонент удобрения

С добавлением водорода метан используется для производства аммиака, который является ключевым компонентом при производстве удобрений.

8. Используется в качестве ракетного топлива

Его газообразное состояние приводит к меньшему количеству отложений углерода при сгорании, что делает его идеальным для ракетного топлива.Он также не оставляет следов. Другие виды топлива, такие как керосин, выделяют много углерода, что делает камеру сгорания ракеты неисправной.

Воздействие метана на окружающую среду

1. Взрывы

Смесь метана и воздуха очень взрывоопасна. Около 20% воздуха состоит из кислорода, и он становится очень реактивным при контакте с метаном. Были случаи взрывов, особенно на угольных шахтах, когда шахты разрушались просто из-за реакции между газообразным метаном в шахте и кислородом в воздухе.

Также были зафиксированы взрывы на свалках, где органические отходы были уплотнены, и метан выбрасывался в больших количествах. Сообщалось о самопроизвольной реакции с воздухом вокруг полигона, которая может привести к возникновению пожара.

2. Парниковый эффект

Сам по себе метан не наносит вреда окружающей среде или жизни. Тем не менее, при повышенной концентрации газа в сочетании с присутствием диоксида углерода и водяного пара происходит массовое поглощение и удержание тепла в атмосфере, что вредно для окружающей среды.Результат называется эффектом парниковых газов, связанным с изменением климата и глобальным потеплением.

3. Бернс

В очень холодном виде газообразный метан может вызвать ожоги при попадании на кожу и в глаза.

4. Удушье

В высоких концентрациях и в замкнутом пространстве газ может реагировать со всем присутствующим кислородом и очищать область от всего кислорода, что приводит к удушью.

5. Болезнь

Двигатели выделяют углеводороды и пары из-за сгорания метана, который может быть опасен при вдыхании через тело.С другой стороны, воздействие высоких уровней метана может привести к головным болям, рвоте, тошноте и потере сознания.

6. Изменение климата

По данным НАСА, после углекислого газа на метан приходится около 23% климатических изменений в двадцатом веке. Метан, который выбрасывается в атмосферу перед сгоранием, вреден для окружающей среды. По сравнению с другими парниковыми газами, метан остается в атмосфере относительно недолго, но он более эффективно удерживает тепло, чем другие газы.Поскольку метан способен удерживать тепло в атмосфере, он способствует изменению климата.

Улавливание и использование метана | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Вы, наверное, слышали о трех буквах «Р». Хотя важно сокращать, повторно использовать и утилизировать как можно больше, трудно не выбрасывать мусор каждую неделю. Мусор, который нельзя переработать или повторно использовать, часто попадает на свалки, где при разложении выделяется метан.

Метан — очень мощный парниковый газ. Один фунт метана улавливает в атмосферу в 25 раз больше тепла, чем фунт углекислого газа. Метан также является основным ингредиентом природного газа. Поскольку метан можно улавливать со свалок, его можно сжигать для производства электроэнергии, обогрева зданий или питания мусоровозов. Улавливание метана до того, как он попадет в атмосферу, также помогает уменьшить последствия изменения климата.

Метан также можно улавливать из варочных котлов на фермах, которые представляют собой большие резервуары, содержащие навоз и другие отходы из коровников, в которых содержится домашний скот, такой как коровы и свиньи.

Как это работает

  1. Мусор разлагается (или гниет) на свалках, образуя метан.
  2. Метан поднимается на верхнюю часть свалки и собирается по трубам.
  3. Метан сжигается для производства тепла или электричества.

Интересные факты

  • Как правильно использовать отходы. В настоящее время в Соединенных Штатах действует более 500 проектов по превращению свалок в энергию, а еще 500 свалок являются хорошими кандидатами для превращения метана в энергетический ресурс, который мог бы производить достаточно электроэнергии для питания почти 688 000 домов по всей стране.
  • Ведущий производитель. В 2009 году Германия произвела достаточно электроэнергии из биогаза, чтобы обеспечить электроэнергией 3,5 миллиона домов.
  • Впервые в мире! Швеция эксплуатирует поезд, работающий на биогазе, с 2005 года.Он курсирует между двумя городами, расположенными на расстоянии 75 миль друг от друга.

Начало страницы

Важность метана | Агентство по охране окружающей среды США

Метан (CH 4 ) — это углеводород, который является основным компонентом природного газа. Метан также является парниковым газом (ПГ), поэтому его присутствие в атмосфере влияет на температуру Земли и климатическую систему. Метан выделяется из различных антропогенных (антропогенных) и природных источников.Источники антропогенных выбросов включают свалки, системы добычи нефти и природного газа, сельскохозяйственную деятельность, добычу угля, стационарное и мобильное сжигание, очистку сточных вод и некоторые промышленные процессы.

Метан является вторым по распространенности антропогенным парниковым газом после двуокиси углерода (CO 2 ), на который приходится около 20 процентов глобальных выбросов. Метан более чем в 25 раз сильнее углекислого газа улавливает тепло в атмосфере. За последние два столетия концентрация метана в атмосфере увеличилась более чем вдвое, в основном из-за деятельности человека.Поскольку метан является одновременно мощным парниковым газом и недолговечным по сравнению с углекислым газом, достижение значительных сокращений окажет быстрое и значительное влияние на потенциал атмосферного потепления.


Другая информация о выбросах метана

Кто больше всего выбрасывает метан?

По оценкам, на Китай, США, Россию, Индию, Бразилию, Индонезию, Нигерию и Мексику приходится почти половина всех антропогенных выбросов метана.Основные источники выбросов метана в этих странах сильно различаются. Например, основным источником выбросов метана в Китае является добыча угля, тогда как Россия выбрасывает большую часть метана из систем природного газа и нефти. Крупнейшими источниками выбросов метана в результате деятельности человека в США являются нефтегазовые системы, кишечная ферментация домашнего скота и свалки.

Почему меры по улавливанию и рентабельному использованию выбросов метана не получили широкого распространения?

Несмотря на многочисленные преимущества, добыча метана не получила широкого распространения по нескольким причинам.

  1. Метан обычно является вторичным побочным продуктом промышленных процессов, из которых он выделяется. Например, угольные шахты стремятся выбрасывать метан из горных выработок, потому что он может вызвать взрывы. Исторически сложилось так, что горнодобывающие компании не рассматривали связанный метан как самостоятельный энергетический ресурс.
  2. Лица, ответственные за выбросы, могут быть не знакомы с технологиями, доступными для извлечения метана, или потенциальными прибыльными проектами по извлечению метана.Это особенно верно в отношении развивающихся стран, где улучшенный доступ к информации и техническому обучению будет полезен для обеспечения поддержки проектов по рекуперации метана.
  3. Плохо функционирующие энергетические рынки и финансово неплатежеспособные коммунальные предприятия и муниципалитеты во многих странах не могут обеспечить частному сектору климат, который будет привлекать их инвестиции в проекты по улавливанию и использованию метана.

Использование метана Природный газ

Метан образуется в результате ферментации органических веществ, а также может быть получен в результате перегонки угля и природного газа.Тепло и давление планеты влияют на биомассу мертвых растений, поэтому ее богатые энергией молекулы углерода становятся материалами, из которых может происходить извлечение метана. Метан — основной компонент природного газа. При сгорании метана высвобождается энергия в виде природного газа. Вы можете использовать эту энергию в домах и на работе.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Основное использование природного метана — это производство электроэнергии и выработка энергии. Может питать дома и другие постройки.Природный газ метан также может обеспечивать тепло.

Промышленное использование

Метан в виде природного газа важен для различных отраслей промышленности. Это обычный ингредиент ткани, пластика, незамерзания и удобрений. К промышленным потребителям природного газа относятся компании, производящие целлюлозно-бумажную промышленность. Производители пищевых продуктов, нефтеперерабатывающие заводы и компании, работающие с камнем, глиной и стеклом, используют выделяемую им энергию. Сжигание на основе метана помогает предприятиям сушить, осушать, плавить и дезинфицировать свою продукцию.Использование природного метана в коммерческих целях также иногда напоминает бытовое использование.

The Home Uses

Природный газ дешевле электричества. Это более дешевый вариант для людей и предприятий, которым требуется электричество и тепло. Однако домашнее использование различается. Некоторые потребители используют метан в природном газе в качестве источника энергии во время приготовления пищи. Другие используют его для обогрева и охлаждения своих домов. Например, в некоторых домах для нагрева воды используется метан. Еще одно распространенное применение в доме — это газовый камин.Существуют также сушилки для одежды на природном газе, но они встречаются реже.

Распределенная генерация

Посредством процесса, называемого распределенной генерацией, метан в природном газе может производить электричество. Микротурбины (тепловые двигатели) и топливные элементы, работающие на природном газе, могут производить достаточно электроэнергии для питания дома. Хотя технология распределенной генерации все еще находится в зачаточном состоянии, у нее многообещающее будущее. Ассоциация поставки природного газа прогнозирует, что распределенная генерация обеспечит домовладельцам энергетическую независимость.Первая такая система была внедрена в доме в Латэме, штат Нью-Йорк. Дом строго полагается на топливный элемент и линию природного газа для удовлетворения своих потребностей в энергии.

Метан — Энергетическое образование

Рисунок 1. Модель заполнения пространства метаном; белые сферы представляют атомы водорода, а черные сферы представляют атомы углерода. [1]

Метан представляет собой алкан с химической формулой CH 4 . Как углеводород, он может подвергаться сгоранию с выделением тепла.Метан является основным углеводородным компонентом природного газа, который является одним из видов ископаемого топлива. [2]

При типичных температурах и давлениях это газ, составляющий около 95% сжиженного природного газа и около 80-90% природного газа. [3] Метан также является парниковым газом, как и диоксид углерода (CO 2 ). Он имеет более короткий срок службы в атмосфере, чем CO 2 , 12 лет, [4] , но это «уравновешивается» тем фактом, что он более эффективен в улавливании тепла, чем CO 2 , поскольку метан имеет GWP ( Потенциал глобального потепления) 21. [5]

Сжигание метана (см. Моделирование внизу страницы) обеспечивает значительную часть мировой первичной энергии и используется для отопления дома, приготовления пищи, нагрева воды и выработки электроэнергии. Он может даже обеспечивать энергией транспорт. Однако это означает, что он также вносит значительный вклад в изменение климата, поскольку этот метан производит значительное количество углекислого газа, который люди выбрасывают в атмосферу.

Недвижимость

Ниже приводится таблица некоторых основных свойств метана.

Анимация горения

Метан выделяет свою химическую энергию при сгорании углеводородов. Ниже приведена анимация горения углеводородов, показывающая чистую реакцию, которая происходит при соединении метана с кислородом.

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O Тепловая энергия (энтальпия)

Реакция горения углеводородов выделяет тепловую энергию и является примером экзотермической реакции. Реакция также имеет отрицательное значение изменения энтальпии (ΔH).

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Авторы и редакторы

Сема Амин, Эллисон Кэмпбелл, Джордан Ханания, Джеймс Дженден, Кейлин Стенхаус, Дэниел Суше, Джейсон Донев
Последнее обновление: 31 января 2020 г.
Получить ссылку

Извините! Проблема с метаном

Когда дело доходит до парниковых газов, заголовки, как правило, сосредотачиваются на двуокиси углерода (CO 2 ). Тем не менее, есть еще один газ, который, несмотря на относительно низкий уровень публичности, играет ключевую роль в изменении климата.Метан (CH 4 ) является причиной примерно одной пятой усиленного парникового эффекта. Несмотря на то, что метан широко распространен в атмосфере, о метане еще много неизвестно, и ученые не всегда соглашаются с тем, что влияет на его уровни в атмосфере.

Что такое метан?

Метан легче воздуха, бесцветен и, несмотря на то, что вы думаете, учитывая, что животные его отрыгивают, не имеет запаха.Это поистине универсальный газ: он естественным образом встречается в окружающей среде, вырабатывается животными и может выделяться в результате человеческой деятельности, такой как сельское хозяйство, производство ископаемого топлива и гниющие свалки.

Химически метан представляет собой соединение, состоящее из одного атома углерода и четырех атомов водорода (CH 4 ). Это основной компонент природного газа.

Молекулы метана (CH 4 ) имеют четыре атома водорода и центральный атом углерода.

Метан в атмосфере

В атмосфере Земли CO 2 намного больше, чем метана.Однако потенциал глобального потепления (ПГП) метана — его потенциал потепления по сравнению с CO 2 — составляет около 30. Это означает, что он в 30 раз эффективнее удерживает тепло в атмосфере, чем CO 2 за 100-летний период. Таким образом, за 100 лет добавление одной молекулы метана в атмосферу будет иметь тот же эффект, что и добавление 30 молекул CO 2 .

Увеличение или уменьшение концентрации метана в атмосфере зависит от баланса между человеческими и природными источниками, с одной стороны, и натуральные раковины с другой.

В то время как для CO 2 этот баланс был положительным в течение многих десятилетий, вызывая неумолимый рост, история с метаном более сложна.

Атмосферные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота в атмосфере резко возросли после начала промышленной деятельности человека. Источник: Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

После промышленной революции (примерно с 1750 г.) количество метана в атмосфере увеличилось на 250%.Уровни метана в доиндустриальную эпоху составляли около 715 частей на миллиард (ppb). После неуклонного роста до 2000 года концентрации стабилизировались, почти не увеличиваясь в период с 2000 по 2006 год, вероятно, из-за сокращения выбросов ископаемого топлива. Теперь они снова начали расти. Тропические водно-болотные угодья, Арктика вечная мерзлота и расширение мировой газовой промышленности — все были предложены как источники увеличения метана, но не было окончательно идентифицировано ни одной причины.

В 2014 году атмосферный метан составлял около 1800 частей на миллиард. Образцы керна льда показывают, что нынешние уровни являются самыми высокими за последние 650 000 лет.

К счастью, метан задерживается в атмосфере всего около 10 лет по сравнению с 200 годами для CO 2 . Хотя это звучит как хорошая новость, метан в конечном итоге превращается в CO 2 , поэтому в конечном итоге просто добавляет в атмосферу больше CO 2 . Сокращение выбросов метана является заманчивой целью для борьбы с изменением климата, но, как и CO 2 , контроль атмосферного метана является сложной задачей.

Наши производственные процессы выбрасывают в атмосферу метан, но это не единственный источник этого парникового газа. Источник изображения: Thomas Hawk / Flickr.

Источники метана

Метан может поступать из многих источников. Он вырабатывается естественным образом в окружающей среде, животными и в результате деятельности человека.

Рассмотрим подробнее.

Природные источники

Самым известным природным источником метана являются водно-болотные угодья, отсюда и название «болотный газ». Он образуется, когда растения и другие органические вещества разлагаются в отсутствие кислорода (анаэробно), например, когда они находятся под водой. Это анаэробное разложение микроорганизмами (называемыми метаногенами) происходит на заболоченных территориях, болотах и ​​болотах и, по оценкам, производит до 70 процентов природного метана в атмосфере. Максимальное производство метана наблюдается при температурах от 37 до 45 ° C, а это означает, что повышение глобальной температуры может также увеличить производство метана на водно-болотных угодьях.

На наши океаны приходится около 2 процентов мировых выбросов метана. Метан вырабатывается некоторыми типами микробов, которые живут в пищеварительном тракте (а затем в фекальных гранулах) зоопланктона, обитающего в океане.

Еще один источник метана, вызывающий беспокойство, — это огромное количество метана, запертое под океанами и в вечной мерзлоте Арктики. При очень низких температурах и / или высоких давлениях газообразный метан соединяется с водой с образованием твердой структуры, известной как клатрат метана (также известный как гидрат метана, лед метана или гидрат природного газа).Метан удерживается внутри кристаллической структуры замороженной воды.

Этот «замороженный» метан под землей не проблема — если он остается там в ловушке. В условиях низкой температуры и / или высокого давления клатраты метана остаются стабильными. Однако из-за деятельности человека глобальные температуры быстро меняются, вызывая таяние вечной мерзлоты и нагревание океанов. Это будет медленный процесс, но, как только он начнется, его будет трудно остановить, и он может привести к выбросу огромного количества метана в атмосферу.

Недавно были обнаружены высокие концентрации метана в атмосфере Аляски, и в 2014 году в Сибири и на вечной мерзлоте на севере России был обнаружен ряд загадочных кратеров. Хотя точная причина появления кратеров окончательно не доказана, одна из теорий состоит в том, что повышение температуры из-за изменения климата высвободило метан, застрявший в вечной мерзлоте, что привело к своего рода взрыву мини-вулкана, который оставляет после себя гигантские кратеры, высвобождая тонн метана в воздух.

Другая теория предполагает, что кратеры образовались в результате быстрого таяния ледяных кернов, называемых пинго. Пинго, также известный как гидролакколит, представляет собой «пробку» льда, которая развивается на поверхности с небольшой насыпью или холмом земли на вершине. Они могут достигать 70 м в высоту и 600 м в диаметре. Если ледяная пробка тает быстро, это может вызвать обрушение земли, что приведет к образованию кратера. Однако эта теория не объясняет выброшенные породы и свидетельства взрыва, окружающие кратеры.Вместо этого могло случиться так, что кратеры были образованы накопленным природным газом, который внезапно высвободился из вечной мерзлоты из-за таяния пинго. Кэролайн Руппел, руководитель проекта газовых гидратов Геологической службы США, поддерживает теорию пинго по поводу выбросов метана. Она отметила, что «типичные гидраты метана в вечной мерзлоте обычно нестабильны на глубине более 200 метров. Кратеры намного мельче, поэтому использование диссоциации гидрата метана, вероятно, маловероятно »(источник: EarthSky).

Наблюдения не ведутся достаточно далеко, чтобы сказать, являются ли эти кратеры новым явлением, но за ними внимательно наблюдают, и исследования продолжают определять их причину и частоту.

  • Клатраты океана

    Хотя уровни метана в атмосфере вызывают беспокойство, некоторые исследователи полагают, что реальной угрозой является метан, застрявший в наших океанах.

    Помимо метана, который существует под слоем вечной мерзлоты на суше в полярных регионах, существуют огромные запасы в донных отложениях океана в виде гидратов метана.Здесь каждая молекула метана окружена «клеткой» из кристаллов воды, поэтому в основном они заключены в лед. Несмотря на высокое давление в глубинах океана, они могут существовать при температурах значительно выше нуля градусов по Цельсию. Эти гидраты, или клатраты, являются крупнейшими запасами метана в мире и, по некоторым оценкам, составляют более половины всех ископаемых видов топлива.

    Обширные запасы гидратов метана под океанами представляют собой молекулы метана, заключенные в клетки с кристаллами воды.

    Обеспокоенность заключается в том, что повышение температуры моря приведет к таянию гидратов и приведет к массовым выбросам метана. Это может уступить место циклу, в котором выделяющийся газ приводит к большему нагреванию, вызывая плавление большего количества гидратов и выделение еще большего количества метана. Это так называемая «гипотеза клатратной пушки», которая была выдвинута для объяснения массового исчезновения морской и наземной жизни в пермскую эпоху около 250 миллионов лет назад.

    Для некоторых людей такой сценарий является предметом научной фантастики, а гипотеза клатратного оружия уже упоминалась в нескольких романах.

    Но клатратная пушка может и не выстрелить — по крайней мере, пока. Недавние новаторские исследования с участием австралийских ученых помогли развеять подобные опасения. В исследовании участвовали ученые из CSIRO и Австралийской организации ядерной науки и технологий (ANSTO), а также исследователи из Дании, Новой Зеландии и США. Они использовали масс-спектрометрию на ускорителе и датирование углерода, чтобы проанализировать метан, захваченный пузырьками в ледяных кернах из Гренландии. Ледяные керны датируются концом периода позднего дриаса, известного как Большое Морозо, около 12 000 лет назад, когда уровень метана в мире увеличился на 50 процентов.

    Хорошая новость заключается в том, что исследование показало, что значительное увеличение метана произошло из-за водно-болотных угодий, а не гидратов под океаном. Это обнадеживает, поскольку предполагает, что источник клатратов менее уязвим, чем предполагалось в последнее время.

От гигантских кратеров до крошечных насекомых, метан также вырабатывается в кишечнике термитов. На это приходится около 5 процентов мировых выбросов.

Метан от деятельности человека

Выбросы метана в результате деятельности человека в настоящее время составляют около 320 миллионов тонн в год, что намного превышает уровни из естественных источников (250 миллионов тонн).

Отрасли производства ископаемого топлива вносят основной вклад в глобальные выбросы метана. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и газ, а также из трубопроводов природного газа.

Метан также производится на свалках или свалках, поскольку органический мусор разлагается под землей в отсутствие кислорода.

Метан образуется на свалках при разложении мусора под землей. Источник изображения: United Nations Photo / Flickr.

Аналогичным образом метан может образовываться в бескислородных системах, связанных с обработкой навоза или сточных вод. Но вместо того, чтобы выбрасывать его в атмосферу, этот метан можно найти с пользой. В Мельбурне, например, очистные сооружения в Вериби собирают метан из своих прудов. Некоторые пруды собирают до 20 000 кубометров метана в день, который затем используется для выработки электроэнергии для работы очистных сооружений.

В наших домах довольно часто встречается метан — природный газ, которым многие из нас готовят и обогревают дома, на 85% состоит из метана.

В сельской местности метан также образуется в результате сжигания биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы, луга и леса (для расчистки земель). Рисовые поля, покрытые водой в течение нескольких месяцев в году, действуют как водно-болотные угодья и производят 10 процентов выбросов метана.

Животноводство

Отрыжка и метеоризм могут быть источником веселья для детей, но при массовом производстве скотом выделяемый ими метан может стать серьезной проблемой. Метан производится в процессе кишечной ферментации в пищеварительной системе домашних жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, козы и овцы.Эти животные отрыгивают и, в меньшей степени, выбрасывают метан в атмосферу. Исследователи AGResearch, крупнейшего исследовательского института короны Новой Зеландии, обнаружили, что независимо от того, на каком конце коровы производятся, каждая корова производит от 130 до 230 литров метана в день. Учитывая, что на планете более 1,3 миллиарда коров, это быстро складывается, поэтому неудивительно, что домашний скот является крупным источником метана, производящим около 28 процентов глобальных выбросов.

Животноводство создает около 28% мировых выбросов метана из-за процессов, происходящих в пищеварительной системе жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, козы и овцы.Источник изображения: JenniKate Wallace / Flickr.

Удаление метана

Удаление метана из атмосферы может осуществляться с помощью естественных процессов в окружающей среде, а также с помощью инноваций, созданных руками человека.

Мойки из природного метана

До промышленной революции глобальные уровни метана в течение долгого времени были относительно стабильными, поскольку общее количество производимого метана компенсировалось естественными методами удаления метана, известными как «стоки» метана.Выбросы метана в настоящее время превысили объемы удаления примерно на 22 мегатонны (Мт) в год.

Самым важным поглотителем метана является тропосфера (самый низкий уровень атмосферы Земли). Здесь гидроксильный радикал (ОН) действует как «очищающий» агент посредством реакции с метаном и другими газами, эффективно удаляя их из атмосферы. Это тропосферное окисление удаляет более 500 Мт метана в год.

Меньшие количества метана (40 Мт) также удаляются из следующего слоя атмосферы — стратосферы — снова из-за реакций с ОН.

Наша атмосфера естественным образом удаляет метан посредством химических процессов, но этого недостаточно для поддержания стабильного уровня. Источник изображения: Shemsu.Hor / Flickr.

Некоторые микроорганизмы (метанотрофы), встречающиеся в почвах, используют метан в качестве источника углерода, удаляя около 30 Мт метана ежегодно.

Использование науки для снижения уровня метана

Хотя в природной среде есть свои механизмы удаления метана из атмосферы, достижения науки и техники также помогают нам сыграть свою роль.

Поиск различных способов выращивания риса — например, выращивание сухого риса — или создание более продуктивных сортов риса может быть более эффективным методом снижения уровня метана.

Рисовые поля и домашний скот являются одними из крупнейших источников выбросов метана. У нас есть возможность изменить нашу практику и сократить выбросы. Источник изображения: Pockafwye / Flickr.

С растущим населением, нуждающимся в мясе, молоке, шерсти и всех других ресурсах, которые дают нам сельскохозяйственные животные, мало шансов резко сократить количество жвачных животных на планете, если мы не найдем альтернативные источники животного белка или все внезапно не решим стать веганом — маловероятный сценарий.

Однако австралийские ученые занимаются проблемой выбросов домашнего скота. В начале 2009 года правительство Австралии выделило почти 27 миллионов долларов на исследование способов сокращения выбросов метана и других парниковых газов в сельском хозяйстве. В исследовании участвуют 18 проектов, в том числе селективное разведение скота, производящего меньше метана; сокращение выбросов метана за счет устранения некоторых кишечных микробов домашнего скота; и сокращение выбросов метана за счет изменения рациона домашнего скота.

Technology также означает, что нам не нужно выбрасывать наши «отходы».Поскольку метан можно использовать в качестве топлива, существует несколько возможностей для рециркуляции газа и использования его в качестве источника энергии. Хотя при этом может образовываться углекислый газ, общий вклад в изменение климата будет меньше, чем если бы метан не использовался. В течение многих лет метан, образующийся при разложении веществ на некоторых свалках или свалках, использовался в качестве источника газа и использовался для производства электроэнергии, обогрева зданий и транспортных средств.

В Соединенных Штатах Америки уже реализовано более 500 проектов по производству энергии из свалок, в то время как Германия, всегда являвшаяся лидером в области возобновляемых источников энергии, производила достаточно электроэнергии из биогаз в 2009 г. к власти более 3.5 миллионов домов. С 2005 года Швеция использует эту технологию для приведения в действие поезда, курсирующего между двумя городами на расстоянии более 120 км друг от друга.

Если в некоторых местах невозможно использовать метан, образующийся на свалках, в Австралии исследуют другое решение — в первую очередь остановить его образование. Один из способов предотвратить образование метана на свалках — это закрыть площадку, чтобы дождь не проникал в землю. Австралийские ученые сейчас пытаются снизить уровень метана на свалках, выращивая на их поверхности растения и деревья.Идея состоит в том, чтобы растения поглощали воду, которая в противном случае просачивалась бы вниз, и способствовали анаэробному разложению мусора, в результате чего образуется метан. Этот метод, известный как фитокэппинг, был успешно протестирован исследователями из Университета Центрального Квинсленда.

Улавливание и повторное использование метана — это коммерческая технология возобновляемой энергии, широко используемая в промышленности по очистке сточных вод. Упомянутая ранее очистная установка Верриби и такие фермы, как маслобойня Straus Family, которая использует метановый варочный котел для превращения коровьего навоза в энергию, являются доказательством того, что технологии улавливания и повторного использования жизнеспособны и эффективны.

Еще один способ снизить уровень метана — снизить выбросы от предприятий, производящих ископаемое топливо. Например, на некоторых угольных шахтах метан можно собирать для производства энергии — по сути, превращая отработанный газ в топливо.

Система улавливания метана в США, которая улавливает метан из угольной шахты и преобразует его в электричество. Источник изображения: Aspen Snowmass / Flickr.

Важно отметить, что теперь правительства признают роль метана как парникового газа. Метан был включен в схему торговли квотами на выбросы в Австралии и в текущий Фонд сокращения выбросов.Европейский Союз также стремится включить метан и другие парниковые газы в свою схему торговли выбросами.

Вывод

От коровьей отрыжки до разложения органических веществ и огромных хранилищ замороженных клатратов в океанах и вечной мерзлоте, метан повсеместно. Его эффективность как парникового газа делает его серьезным игроком, влияющим на то, как системы Земли реагируют на антропогенный выбросы парниковых газов.Поиск способов сокращения или повторного использования метана, производимого в результате деятельности человека, является важным шагом в управлении изменением климата.

Готовка на отходах CO2

Скорость чтения

  • Метан в природном газе используется для приготовления пищи, но может быть экологически вредным
  • Новый метод создания метана с потреблением загрязняющего вещества диоксид углерода
  • Этот «реактор метанирования» может изменить то, как мы используем метан

Природный газ — один из самых надежных источников энергии.Он готовит вам еду, обогревает ваш дом и имеет множество промышленных применений, таких как производство удобрений и антифризов. Фактически, мировое потребление в 2016 году составило 3 630 миллиардов кубических метров. Хотя в природном газе содержится множество химических соединений, метан составляет от 50 до 90% этого энергоресурса.

Метан может быть получен из природных источников, но большая его часть производится посредством так называемой реакции Сабатье. Этот метод хорошо зарекомендовал себя с тех пор, как Пол Сабатье получил Нобелевскую премию по химии за его изобретение в 1912 году.Однако реакция Сабатье также может привести к образованию углерода и использует большое количество водорода, что делает ее экологически вредной.

К счастью, кто-то работает над решением. Но Стефано Фальчинелли из Университета Перуджи (UNIPG) и его команда не хотели просто снизить потребление водорода — они также хотели поглощать углекислый газ, отравляющий нашу планету.

Ничего не стоит, не хочу

Поскольку 80% мировых потребностей в энергии приходится на ископаемое топливо, идея использования углекислого газа (побочного продукта сжигания ископаемого топлива) для создания метана была убедительной для Фальчинелли.Работая с Андреа Каприччоли из ENEA, Антонио Лагана из UNIPG и PLC System S.r.l., Фальчинелли создал ProGeo. Несмотря на свою сложность, этот «реактор метанирования» работает во многом как кухонный прибор.

«ProGeo — это печь, в которую вы помещаете металлический порошок, например песок, и отработанный газ, например углекислый газ», — объясняет Фальчинелли. «Если нагреть духовку до 200 ° C, сохраняя герметичность, можно получить очень ценное вещество (метан), которое можно использовать для производства энергии по мере необходимости.”

В частности, ProGeo использует компьютерную систему молекулярного симулятора с поддержкой сетки (GEMS) для обнаружения наиболее оптимальной реакции. Фальчинелли и его команда использовали GEMS и программный пакет Zacros Kinetic Monte Carlo для выполнения расширенных расчетов и исследования взаимодействия молекулярных процессов, необходимых для создания метана.

Как оказалось, разобраться в химическом процессе было не так уж и сложно. По словам Фальчинелли, самой сложной задачей было проектирование печи.Команда построила камеру реактора с нуля, изо всех сил пытаясь оптимизировать гидродинамику реагирующих газов с взаимодействием металлического катализатора, пока они не смогли определить лучшие рабочие условия с точки зрения температуры и внутреннего давления.

Что ждет в будущем

Реакция метанирования Фальчинелли имеет экологические преимущества перед реакцией Сабатье из-за отказа от использования водорода, но исследователь Университета Перуджи не останавливается на достигнутом.Он считает, что ProGeo может стать твердым решением для производства метана, которое можно будет использовать во всем мире для создания экологически чистого метана, а также для снижения производства углекислого газа.

Повышение уровня углекислого газа в атмосфере Земли оказывает негативное воздействие на окружающую среду, от глобального потепления до закисления океана. Что, если часть этого избыточного CO 2 может быть использована для производства метана? Предоставлено NOAA.

Команда также изучает возможность создания метана без использования металлического катализатора, описанного в реакции метанирования ProGeo.Фальчинелли еще предстоит собрать какие-либо экспериментальные данные о выходе реакции для этого исследования, но он надеется, что его работа приведет к интересным открытиям.

«ProGeo может стать основным методом производства метана (из конверсии CO 2 ), если мы сможем производить необходимый реагент H 2 по более низкой цене, чем текущий метод», — говорит Фальчинелли. «Мы работаем над разработкой нового типа электролизера, оптимизируя соотношение выхода и стоимости, чтобы снизить фактическую стоимость примерно в десять раз.”

Изменение климата — глобальная проблема, и решения, позволяющие сохранить ограниченные ресурсы и одновременно снизить уровень углекислого газа, привлекательны как никогда. Цивилизация с нейтральным выбросом углерода может быть далекой мечтой, но благодаря таким ученым, как Фальчинелли, она может стать ближе, чем мы думаем.

.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.