Metan

Metan
Metan-CRC-MW-Dimensions-2D.pngMethane-3D-space-filling.svg
Ch4-structure.png

Struktura molekuly metanu.
Identifikace
Název IUPAC metan
Synonyma

methyl hydrid

N O CAS 74-82-8
Ne o ECHA 100 000 739
Ne o EC 200-812-7
PubChem 297
ÚSMĚVY C
PubChem , 3D pohled
InChI InChI: 3D pohled
InChI = 1 / CH4 / h1H4
Vzhled stlačený nebo zkapalněný plyn, bezbarvý a bez zápachu
Chemické vlastnosti
Vzorec C H 4   [izomery]
Molární hmotnost 16,0425 ± 0,0011  g / mol
C 74,87%, H 25,13%,
Fyzikální vlastnosti
T. fúze -182,47  ° C
T ° vroucí -161,52  ° C
Rozpustnost 22  mg · l -1 (voda, 25  ° C )
Parametr rozpustnosti δ 11,0  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Objemová hmotnost 422,62  kg · m -3 ( -161  ° C , kapalina)
0,6709  kg · m -3 ( 15  ° C , 1  bar , plyn)

rovnice:
Hustota kapaliny v kmol m -3 a teplota v Kelvinech od 90,69 do 190,56 K.
Vypočtené hodnoty:

T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
90,69 -182,46 28,18 0,45209
97,35 -175,8 27,61427 0,44302
100,68 -172,47 27,32509 0,43838
104,01 -169,14 27.03133 0,43366
107,34 -165,82 26,73272 0,42887
110,66 -162,49 26.42893 0,424
113,99 -159,16 26.11961 0,41904
117,32 -155,83 25,80437 0,41398
120,65 -152,5 25,48275 0,40882
123,98 -149,17 25,15427 0,40355
127,31 -145,84 24,81836 0,39816
130,64 -142,51 24,47437 0,39264
133,97 -139,18 24.12157 0,38698
137,3 -135,85 23,7591 0,38117
140,63 -132,53 23,38596 0,37518
T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
143,95 -129,2 23 00098 0,369
147,28 -125,87 22,60275 0,36262
150,61 -122,54 22.18959 0,35599
153,94 -119,21 21,75941 0,34909
157,27 -115,88 21,30964 0,34187
160.6 -112,55 20,83698 0,33429
163,93 -109,22 20,33716 0,32627
167,26 -105,89 19,8044 0,31772
170,59 -102,56 19,23066 0,30852
173,92 -99,24 18,60413 0,29847
177,24 -95,91 17,90622 0,28727
180,57 -92,58 17.10471 0,27441
183,9 -89,25 16,13421 0,25884
187,23 -85,92 14,81501 0,23768
190,56 -82,59 10,082 0,16175

Graf P = f (T)

Teplota samovznícení 537  ° C
Bod vzplanutí Hořlavý plyn
Meze výbušnosti ve vzduchu 4,4 - 17  % obj
Tlak nasycených par 2  atm ( -152,3  ° C );

5  atm ( -138,3  ° C );
10  atm ( -124,8  ° C );
20  atm ( -108,5  ° C );
40  atm ( -86,3  ° C );
4,66 × 10 5  mmHg ( 25  ° C )

rovnice:
Tlak v pascalech a teplota v kelvinech od 90,69 do 190,56 K.
Vypočtené hodnoty:

T (K) T (° C) P (Pa)
90,69 -182,46 11 687
97,35 -175,8 25 858,57
100,68 -172,47 36 869,79
104,01 -169,14 51 305,2
107,34 -165,82 69 845,34
110,66 -162,49 93 224,29
113,99 -159,16 122 223,62
117,32 -155,83 157 666,48
120,65 -152,5 200 411,9
123,98 -149,17 251349,8
127,31 -145,84 311 396,77
130,64 -142,51 381 492,82
133,97 -139,18 462 599,22
137,3 -135,85 555 697,28
140,63 -132,53 661 788,38
T (K) T (° C) P (Pa)
143,95 -129,2 781 894,84
147,28 -125,87 917 061,96
150,61 -122,54 1 068 360,85
153,94 -119,21 1 236 892,23
157,27 -115,88 1423 790,95
160.6 -112,55 1 630 231,32
163,93 -109,22 1 857 433,13
167,26 -105,89 2,106,668.24
170,59 -102,56 2379267,93
173,92 -99,24 2 676 630,71
177,24 -95,91 3 000 230,84
180,57 -92,58 3 351 627,34
183,9 -89,25 3 732 473,71
187,23 -85,92 4 144 528,18
190,56 -82,59 4 589 700
P = f (T)
Kritický bod 4 600  kPa , -82,6  ° C
Rychlost zvuku 1337  m · s -1 (kapalina, -161,5  ° C )
450  m · s -1 (plyn, 27  ° C , 1  atm )
Termochemie
Δ f H 0 plyn -74,87  kJ · mol -1
C str

rovnice:
Tepelná kapacita plynu v J · mol -1 · K -1 a teplota v Kelvinech, od 50 do 1 500 K.
Vypočtené hodnoty:
36,337 J · mol -1 · K -1 při 25 ° C

T
(K)
T
(° C)
C str
C str
50 -223,15 33 405 2,082
146 -127,15 32 739 2,041
195 -78,15 33 367 2080
243 -30,15 34 502 2151
291 17,85 36 071 2 248
340 66,85 38,044 2371
388 114,85 40,272 2510
436 162,85 42 726 2663
485 211,85 45 406 2830
533 259,85 48 146 3 001
581 307,85 50 953 3176
630 356,85 53 840 3 356
678 404,85 56 652 3,531
726 452,85 59 413 3,703
775 501,85 62 151 3,874
T
(K)
T
(° C)
C str
C str
823 549,85 64 730 4035
871 597,85 67 189 4 188
920 646,85 69 562 4336
968 694,85 71 742 4 472
1016 742,85 73 779 4 599
1065 791,85 75 710 4719
1113 839,85 77 465 4,829
1161 887,85 79 097 4 930
1 210 936,85 80 653 5027
1258 984,85 82 093 5 117
1306 1032,85 83 476 5,203
1355 1 081,85 84 864 5 290
1403 1129,85 86 237 5 376
1451 1177,85 87 666 5465
1 500 1 226,85 89 233 5562
PCS 890,8  kJ · mol -1 ( 25  ° C , plyn)
PCI 803,3  kJ · mol -1
Elektronické vlastnosti
1 re ionizační energie 12,61  ± 0,01  eV (plyn)
Opatření
SGH
SGH02: HořlavýSGH04: Plyny pod tlakem
Nebezpečí H220, H220  : Extrémně hořlavý plyn
WHMIS
A: Stlačený plynB1: Hořlavý plyn
A, B1, A  :
Kritická teplota stlačeného plynu = -82,62 ° C
B1  :
Dolní mez hořlavosti hořlavého  plynu = 5,0%

Zveřejnění 1,0% podle klasifikačních kritérií
Doprava
23
   1971   
Kemlerův kód:
23  : hořlavý plyn
UN číslo  :
1971  : PŘÍRODNÍ PLYN (s vysokým obsahem methanu), STLAČENO; nebo METHANE, Stlačený
Třída:
2.1
Klasifikační kód:
1F  : Stlačený plyn, hořlavý;
Štítek: 2.1  : Hořlavé plyny (odpovídá skupinám označeným velkým F);
Piktogram ADR 2.1


223
   1972   
Kemlerův kód:
223  : chlazený zkapalněný plyn, hořlavý
UN číslo  :
1972  : ZEMNÍ PLYN (s vysokým obsahem metanu) CHLAZENÝ KAPALNÝ; nebo CHLAZENÝ KAPALNÝ METAN
Třída:
2.1
Klasifikační kód:
3F  : Chlazený zkapalněný plyn, hořlavý;
Štítek: 2.1  : Hořlavé plyny (odpovídá skupinám označeným velkým F);
Piktogram ADR 2.1

Ekotoxikologie
LogP 1,09
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak.

Metan je chemická sloučenina o chemickém vzorci CH 4, objevený a izolovaný Alessandrem Voltou v letech 1776 až 1778. Je to nejjednodušší uhlovodík a první člen rodiny alkanů .

Metan je v přírodním prostředí poměrně hojný a je palivem s velkým potenciálem. Plyn v standardní teplota a tlak , to může být transportován v této podobě, obvykle tím, že potrubí , nebo stav zkapalněný pomocí LNG a zřídka kamiony.

Obrovské množství metanu je pohřbeno pod zemí ve formě zemního plynu . Většina metanového sedimentu se stala tak anaerobní u archéí nazývaných methanogeny . Velká množství, obtížné odhadnout, se také vyrábějí reakcí mořské vody na peridotitů z vyvýšeniny oceánu a přítomné na mořském podlaze jako hydráty metanu (stabilní při nízké teplotě a vysokém tlaku). Tyto bahenní sopky , že fosilní paliva skládka ( skládkový plyn ), tím trávení z hospodářských zvířat (zvláště přežvýkavců ), rýžová pole, znečištěné ústí ( metan z mokřadů , bahenní plyn ) a lesní požáry vyzařují příliš velké množství metanu.

Metan je přirozeně přítomen v zemské atmosféře , ale antropogenní vstupy jeho koncentraci od průmyslové revoluce více než zdvojnásobily . V roce 1998 dosáhla 1 748  ppb . Po období stabilizace (kolem 1 774  ppb , od roku 1999 do roku 2006) se v roce 2007 obnovil růst jeho koncentrace s novým rekordem v roce 2016 (1 853  ppb , tj. + 257% ročně). ve srovnání s předindustriální úrovní) pak v roce 2018 (1860  ppb ). Analýzy izotopů naznačují, že toto nedávné zvýšení atmosférického metanu je hlavně nefosilního původu.

Metan přetrvává méně než deset let v atmosféře, kde je ničen hydroxylovými radikály OH • , ale je to skleníkový plyn mnohem silnější než CO 2, s potenciálem globálního oteplování 28krát vyšším, zodpovědným na své současné úrovni koncentrace za několik procent celkového skleníkového efektu při práci v naší atmosféře. Pro srovnání tedy má uvolnění určitého množství metanu do atmosféry v horizontu 100 let vliv na globální oteplování asi devětkrát větší než spalování stejného množství metanu na oxid uhličitý (CO 2).

Dějiny

V roce 1776 objevil Alessandro Volta metan při studiu „  hořlavého plynu z močálů  “ ostrova Partegora , který unikl z mokřadů poblíž jeho domu. Vezme tobolky ze sedimentu jezera Maggiore a izoluje hořlavou frakci, o níž chápe, že pochází z hniloby rostlin.

V roce 1910 Söhngen píše, že metan se v Nizozemsku tvoří tak rozsáhle, „že se na různých místech používá k osvětlení a vytápění farem a domů“ .

Je to z důvodu důlního plynu (vyrobené převážně z metanu), který je zodpovědný do dnešních dnů mnoho důlních katastrof , že bezpečnostní lampy jsou vyvíjeny v uhelných dolech , zejména lampy Davy (1817).

Dopad metanu na klima není znám, lze ho předpokládat až do roku 1976, kdy se prokáže, že metan je skutečně silný skleníkový plyn .

Pozorování z průzkumu vesmíru ukázala všudypřítomnost metanu ve vesmíru .

Metan, paleo prostředí a paleoklimaty

Na planetě Zemi hrál metan jako skleníkový plyn vždy důležitou roli v uhlíkovém cyklu , atmosférické chemii a globálním klimatu . Metan abiotického původu, jako je CO 2, byl velmi přítomen v atmosféře primitivní Země, než se tam objevil život a zavedl kyslík (což umožnilo vzhled ozonové vrstvy). Po objevení se bakteriálního života měla většina suchozemského metanu biologický původ (fosilní nebo přímý).

Přirozené geologické emise fosilního metanu stále existují, dnes hlavně spojené s vulkanismem (přibližně 52  teragramů emitovaného metanu / rok , nebo přibližně 10% ročních emisí).

Výpočet minulých geologických emisí a ještě více hodnocení zdrojů metanu podle časů byly spojeny s velkou nejistotou, ale stávají se jasnějšími. V roce 2017 Petrenko et al. kvantifikoval v polárních ledových jádrech radioaktivní uhlík obsahující metan ( 14 CH 4), což ukazuje, že metan geologického původu nepřekročil během posledního období oteplování (konec posledního zalednění ) 15,4  teragramů / rok (95% spolehlivost), průměrně během náhlého oteplování, které proběhlo, se projevuje mezi mladšími dryas a Preboreal (asi před 11 600 lety). Jelikož tyto „geologické“ emise nejsou apriori nižší než ty dnešní, dospěli autoři na tomto základě k závěru, že současné emise geologického metanu (přibližně 52  teragramů / rok ) jsou nadhodnoceny, a proto byly současné odhady antropogenních emisí metanu podceňován.

Tato studie rovněž potvrdila předchozí údaje, které ukazují, že rychlý nárůst molárního podílu metanu v atmosféře o přibližně 50% během preborealní události - Dryas byl z velké části způsoben zdroji, jako jsou mokřady a sekundárně. (Méně než 19%) ke starým zásobníkům uhlíku, jako je jako mořské klatráty , permafrost a metan uvězněné pod ledem.

Povrch a suterén

Metan je hlavní složkou bioplynu produkovaného fermentací organických živočišných nebo rostlinných látek za nepřítomnosti kyslíku . Vyrábí ji methanogenní archea, která žije v anaerobním prostředí , to znamená bez kyslíku.

Metan se přirozeně produkuje ve špatně okysličených mokřadech, jako jsou bažiny a rašeliniště , jakož i na určitých obdělávaných půdách (většinou tropických), bez větších rozdílů mezi zoraným systémem, přímým setím nebo povrchovým zpracováním půdy a / nebo dlouhým zaplavením (ale v těchto médiích může methanotrofní organismy, které konzumují část nebo všechny). Půdy v přímém setí však absorbují v průměru o 0,4 kg C-CH4 na hektar a rok více než v případě orby.

Metan je tedy jediným běžným uhlovodíkem, který lze rychle a snadno získat přirozeným biologickým procesem. Používáme hlavně zemní plyn, a tedy fosilní metan, ale využívání obnovitelného metanu ( bioplynu ) vzkvétá (Švédsko, Německo, Dánsko, Vietnam, Kambodža, Čína, Indie  atd. ) (Viz část # Použití ).

Druhy rostlin také uvolňují metan. I když mechanismus ještě není jasný, odhady se pohybují od 10 do 60 milionů tun metanu emitovaného za rok, počítají se pouze listy rostlin, do 60 až 240 milionů, což by pak představovalo 10 až 30% celosvětových ročních emisí. Dvě třetiny z nich pocházejí z tropů. Tyto emise způsobené vegetací, přidané k emisím z bažin a možná k emisím z mořského dna, by byly jedním z motorů historické změny klimatu .

CH 4se také tvoří v bachoru a zažívacím traktu mnoha zvířat (od určitých bezobratlých až po savce, zejména býložravce). Je přítomen v malém množství v lidském střevním plynu .

Mořské dno

Metan produkovaný serpentinizační reakcí mezi peridotity a mořskou vodou v oceánských vyvýšeninách může být zachycen jako hydrát metanu ( klatráty ) nebo uniknout do atmosféry.

Velké množství methanu se ukládá ve formě hydrátů metanu na dně oceánů (kde se předpokládá jejich využití) a v permafrostu . Tyto dvě nádrže by mohly hrát důležitou roli v klimatických cyklech a podle pozorování týmu oceánografů v roce 2014 začínají ztrácet do atmosféry stále větší množství metanu.

De- probublávání metanu z mořských sedimentů na lomových linií dna oceánu , je považován za index vysoké seismické riziko, a to i jako možný předchůdce zemětřesení (v závislosti na potvrzení následujícím probíhajících experimentů, v Marmarského moře , na severoatatolickém zlomu u Turecka).

Dokument s názvem Méthane, rêve ou cauchemar sur Arte (2014 uvádí objev, že metan z oceánských podlah v minimální hloubce 400  m je téměř úplně absorbován bakteriemi, než dosáhne vzestupu 200  m ). Nehoda platformy Deepwater Horizon , k níž došlo v Mexickém zálivu , uvolnila na dno oceánu velmi velké množství metanu, po kterém nezůstala žádná stopa po šesti měsících, což je čas, který se vzhledem k množství metanu, které se považuje za velmi krátký, považoval za velmi krátký. unikl z poškozeného těžebního vrtu. Skutečnost, že metan byl absorbován mikroorganismy, neznamená, že incident nemá žádné důsledky pro životní prostředí, zejména kvůli výslednému okyselení oceánu.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Za normálních podmínek teploty a tlaku je methan plyn bezbarvý a bez zápachu. Asi dvakrát lehčí než vzduch je v uzavřeném prostředí ( důlní plyn ) výbušný . V neomezeném prostředí se zředí ve vzduchu a uniká do horních vrstev atmosféry, kde má menší tendenci vytvářet výbušné mraky než plyny těžší než vzduch (propan, butan); na druhé straně je to silný skleníkový plyn .

Rozpustnost metanu ve vodě

Závisí to hodně na teplotě a tlaku (s jednou klesá a s druhou se zvyšuje). Důlní důlní plyny tak mohou být částečně solubilizovány a transportovány vodou (která pak obsahuje také radon, stejně jako oxid uhličitý a oxid siřičitý, které jej okyselují). Podle INERIS, vodě při 10  ° C nejprve nasytí důlního plynu pod tlakem 10  barů (což odpovídá 100  m hydraulické hlavy), ztratí během jeho rozšíření cca 0,5  m 3 metanu a 12  m 3 CO 2na m 3 vody.

Spontánní odplynění

Ponořený metan hydratuje taveninu, uvolňuje řetězce bublin, ale bez náhlé variace. Podobně mikropocky metanu produkované bakteriemi v sedimentu se uvolňují tvorbou bublin, které stoupají ve vodním sloupci, zejména v rašelině (kde je tento jev obtížně sledovatelný) a v ústí řek a víceméně rychle v závislosti na organické látce obsah a pórovitost / viskozita podkladu. Toto probublávání představuje velkou a pravděpodobně podceňovanou část emisí metanu a skleníkových plynů v mokřadech . Kontinuálně pracující automatizované průtokové komory byly spojeny s spektroskopu pro lepší kvantifikaci těchto bublin a jejich CH 4 obsah..

Například v prostředí špatného mírného pásma se v roce 2009 bublání pohybovalo od hodiny k hodině s vrcholem nočního úniku (od 20:00 do 6:00 místního času), i když stabilní průtoky (tj. Proudy s lineárním nárůstem koncentrace CH 4v horním prostoru komory) nevykazovaly žádnou denní variabilitu. Průměrná sezónní míra bublání dosáhla vrcholu v létě 843,5 ± 384,2 „událostí“ na metr čtvereční za den, v průměru 0,19  mg CH 4 odmítnuto „událostí“.

Rovněž se ukazuje, že flóra močálů (včetně soli) ovlivňuje množství sezónně uvolňovaného metanu ve vzduchu nebo ve vodě (například Carex rostrata . Roli hrají také data a význam povodní nebo sucha.

Zapalování a spalování

Metan je palivo, které tvoří 90% zemního plynu . Jeho samovznícení bodem vzduchu je 540  ° C . Reakce spalování metanu se píše:

CH 4+ 2 O 2CO 2+ 2 H 2 O   ( Δ H = -891  kJ / mol ).

Při spalování metanu při 25  ° C se uvolní energie 39,77  MJ / m3 (55,53  MJ / kg ) nebo 11,05  kWh / m 3 (15,42  kWh / kg ).

Zemní plyn (složené z více než 90% methanu) se dopravuje lodí ( metan ), při teplotě -162  ° C, a při tlaku blízkém atmosférickému tlaku . Nádrže jsou postaveny na principu izotermické láhve a jejich kapacita může dosáhnout až 200 000  m 3 kapalného plynu na nádrž. Nosič LNG obsahující několik tanků a jeho náklad může v současné době dosáhnout 154 000  m 3 zkapalněného zemního plynu LNG . Budoucí přepravci LNG budou schopni přepravit až 260 000  m 3 LNG. Objem metanu v plynném stavu se při atmosférickém tlaku rovná 600násobku jeho objemu v kapalném stavu .

Je přítomen ve všech fázích ropného průmyslu, ale je špatně oceňován, často hoří v plamenech , což přispívá ke skleníkovému efektu (ropné společnosti proto tento proces omezují).

Ve vesmíru

V mezihvězdných mracích

Metan byl nalezen ve stopách v několika mezihvězdných mracích.

Na titanu

Metan je na Titanu přítomen všude , a dokonce i v tekutém stavu ve formě jezer, řek a moří, zejména v blízkosti severního pólu hvězdy. Jeho přítomnost byla založena v roce 1944. Do té míry, že teplo uvolňované sondou Huygens během nárazu14. ledna 2005 způsobil významné uvolnění metanového plynu.

Atmosféře Titanu , Saturnova satelitu , je převážně tvořen dusíkem s podílem metanu v rozmezí od 1,4% do stratosféry na 4,9% na úrovni terénu. Když přistála sonda Huygens na Titanu, nepršelo, ale ESA nevylučuje, že jsou tam metanové sprchy časté. Prostě suchost země by tyto srážky rychle absorbovala, podobně jako pozemské pouště.

Na Marsu

Jedním z nejúžasnějších výsledků kosmické sondy Mars Reconnaissance Orbiter , která obíhá kolem Marsu od roku 200410. března 2006, pochází z podrobné studie regionu Nili Fossae z roku 2008 , která byla na počátku roku 2009 identifikována jako zdroj významných úniků metanu. Tento plyn byl detekován již v roce 2003 v atmosféře Marsu , a to jak sondami jako Mars Express, tak ze Země  ; tyto emise CH 4by se soustředilo zejména ve třech konkrétních oblastech regionu Syrtis Major Planum . Metan je však v marťanské atmosféře nestabilní, nedávné studie dokonce naznačují, že je šest setkrát méně stabilní, než se původně odhadovalo (jeho průměrná délka života byla odhadována na 300 let), protože rychlost metanu nemá v atmosféře čas na uniformitu a zůstává soustředěn kolem svých emisních zón, což by odpovídalo životnosti několika stovek dnů; odpovídající zdroj metanu by byl také 600krát silnější, než se původně odhadovalo, a na konci léta na severní polokouli by tento plyn emitoval asi šedesát dní za marťanský rok.

Geologické analýzy provedené v roce 2008 sondou Mars Reconnaissance Orbiter v oblasti Nili Fossae odhalily přítomnost feromagnetických jílů ( smektitů ), olivinu (feromagnesiánský křemičitan (Mg, Fe) 2 SiO 4, zjištěno již v roce 2003) a magnezit (uhličitan hořečnatý MgCO 3), stejně jako hadec . Současná přítomnost těchto minerálů umožňuje jednoduše vysvětlit vznik metanu, protože na Zemi metan CH 4tvoří v přítomnosti uhličitanů - jako jsou MgCO 3detekován v oblasti 2008 - a vody kapaliny během hydrotermální metamorfózy ze železa (III) kysličník Fe 2 O 3nebo olivín (Mg, Fe) 2 SiO 4v hadovi (Mg, Fe) 3 If 2 O 5 (OH) 4, Zejména je-li hladina hořčíku v olivínu není příliš vysoká a když parciální tlak z oxidu uhličitého CO 2nepostačuje vést k tvorbě talku Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2ale naopak vede k tvorbě hadovitého a magnetitu Fe 3 O 4, jako v reakci:

12 / x Mg 2-x Fe x SiO 4+ 2 + (8 (2-x) / x) H 2 O+ CO 2→ 4 (2-x) / x Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4+ (8x-4) x SiO 2+ 4 Fe 3 O 4+ CH 4.

Pravděpodobnost tohoto typu reakce v oblasti Nili Fossae je posílena vulkanickou povahou Syrtis Major Planum a úzkou korelací pozorovanou již v roce 2004 mezi úrovní vlhkosti regionu a koncentrací metanu v atmosféře.

Metan detekovaný Curiosity během přibližně třiceti atmosférických analýz je přítomen pouze ve stopových množstvích (0,4  ppb ve srovnání s 1800  ppb Země), ale jeho sezónní fluktuace (od 0,3 do 0,7  ppb ) je zajímavá, protože je třikrát větší než předpovídají dostupné teorie. Může to být údaj o přítomnosti mikrobiálního života (současného nebo fosilního) a / nebo může být výsledkem jednoho nebo více abiotických zdrojů: reakce horké vody s olivíny (zmíněno výše), útok UV záření na meteoroidy a hvězdu prach bohatý na minerální uhlík (protože dva sezónní vrcholy se vyskytly asi 15 dní po marťanské meteorické sprše), desorpce ze skály, jejíž póry nebo plachty se v létě otevírají, když je tepleji; nebo možná jde pouze o relativní nárůst (byl by to CO 2 zmrazení v zimě na pólech by se snížilo v atmosféře, což by vzbudilo dojem, že v této době je více metanu, ale tento jev by pak měl být výraznější uprostřed marťanské zimy, pokud proudy vzduchu nepřinesou na konci léta tento metan na místo Curiosity) ... Debata stále probíhá.

Na obřích planetách

Metan se také nachází ve formě mraků a mlhy nad Uranem a Neptunem , nekondenzovaným plynem v atmosférách Jupitera a Saturnu  ; stejně jako možná na exoplanetách Epsilon Eridani c a Fomalhaut b .

použití

Fosilní ložiska zemního plynu obsahují mezi 50 a 60% metanu, surový zemní plyn se před vstřikováním do distribuční sítě čistí.

Podíl metanu přítomného v zemním plynu, který používáme, je ve většině plynů vyšší než 90%.

„Biologický“ nebo biogenní metan nebo bioplyn , který se vyrábí anaerobní fermentací organických látek, obsahuje 50 až 80% metanu (obecně 60–65%)

V bioplynu vyrobené na skládky může být (e-mail), znovu zpracovat a používat ve formě elektrické energie , tepla, nebo jako pohonných hmot . V tuto chvíli se objevilo jen několik izolovaných experimentů (na farmách, v centrech pro příjem odpadu atd.), Zejména v chladnějších oblastech (severní Německo, Francie, Skandinávie  atd. ), Ale ekonomika ziskovosti těchto zařízení není zdaleka jistá . (viz zkušenosti z rwandské věznice ).

Jako palivo lze použít metan, ale je možné i jiné využití. Vědcům se například podařilo transformovat methan při téměř pokojové teplotě ( 40  ° C ) na potenciálně cenný ester ( ethylpropanoát ). K tomu byl karben (velmi reaktivní sloučenina) zaveden do metanové vazby pomocí organokovového katalyzátoru .

Třetí generace biopaliv

Produkovat docela čistý skládkový metan a udělat dobrý třetí generace biopaliv , je „anaerobní fermentor“, inspirovaný anaerobní digesce při práci v bachoru ze skotu je testována v Kanadě . Methanogenní mikroorganismy žijící v symbióze s kravami vědí, jak vyprodukovat více metanu než CO 2, ale mají specifické potřeby, zejména pokud jde o teplotu a vlhkost. Obtíž spočívá v udržení optimálních životních podmínek těchto organismů v médiu složeném z odpadu, které je testováno pomocí elektrod regulujících teplotu média. Jedná se pak o dutá vlákna vyrobená z propustné membrány, která by měla oddělit CO 2 metan, který pak může být spalován jako zdroj energie, využíván chemií uhlíku nebo stlačován a skladován.

S ohledem na přechod na obnovitelné energie , vědci z rakouské společnosti Solar Fuel Technology ( Salcburk ) ve spolupráci s Fraunhoferovým institutem pro výzkum větrné energie v Lipsku (IWES), výzkumným střediskem solární energie a vodíku ve Stuttgartu (ZSW) ) a univerzita v Linci vyvinuly řešení pro skladování energie ve formě metanu. Přebytečná elektrická energie větru nebo fotovoltaického původu se používá k rozložení vody na vodík a dioxygen ( elektrolýza vody ), poté se vodík kombinuje s oxidem uhličitým methanační reakcí ( Sabatierova reakce). ).

Jednou z hlavních výhod tohoto procesu je využití stávající infrastruktury (zásobníky a plynové potrubí), jejíž skladovací kapacita by byla dostatečná k pokrytí německých potřeb metanu po dobu několika měsíců, například po dobu, kdy sluneční a větrná energie nemohou uspokojit energii potřeby.

Životní prostředí: příspěvek ke skleníkovému efektu

Skleníkový plyn

Metan je skleníkový plyn, který přispívá ke globálnímu oteplování , a je jako takový zohledněn směrnicí 2003/87 / ES . Pohlcuje část infračerveného záření vyzařovaného Zemí, a tak mu brání v úniku do vesmíru.

Kromě toho také nepřímo přispívá ke skleníkovému efektu snížením schopnosti atmosféry oxidovat jiné skleníkové plyny (například freony ). Jeho použití jako paliva emituje CO 2až 380  Mt / rok ( průmyslové emise kolem 6 000  Mt / rok ) .

Vliv metanu na klima je méně důležitý než vliv oxidu uhličitého , ale stále je znepokojující. Jedním z hlavních poučení z zpráva Pátá hodnotící do Mezivládního panelu pro klimatické změny (IPCC) v roce 2014 je, že vliv metanu byl dlouhou dobu podceňován, jeho potenciál globálního oteplování (GWP)) až sto let ode dne 21. rámci Kjótského protokolu Protokol na 28 a dokonce 34 s přihlédnutím ke zpětné vazbě o klimatu .

Metan přetrvává méně než deset let v atmosféře, kde je ničen hydroxylovými radikály OH • , ale je to skleníkový plyn mnohem silnější než CO 2, který je na současné úrovni své koncentrace zodpovědný za několik procent celkového skleníkového efektu působícího v naší atmosféře. Pro srovnání tedy má uvolňování určitého množství metanu do atmosféry v horizontu 100 let vliv na globální oteplování asi devětkrát větší než spalování stejného množství metanu v CO 2..

Metan je druhý plyn odpovědný za změnu klimatu ( radiační působení 0,97  W / m 2 v roce 2011) za CO 2(1,68  W / m 2 ), ale daleko před freony (0,18  W / m 2 ) a oxidem dusným (0,17  W / m 2 ). Molekula metanu absorbuje v průměru 28krát více záření než molekula oxidu uhličitého za období 100 let, takže její potenciál globálního oteplování (GWP) je 28; po 20 letech je jeho GWP dokonce 67.

Studie zveřejněná v prosinci 2016 více než 80 vědci z laboratoří z celého světa varuje před obvyklým podceňováním příspěvku metanu ke globálnímu oteplování: metan se na současném oteplování podílí 20% (oproti 70% pro CO 2), protože i přes mnohem nižší koncentraci je jeho potenciál globálního oteplování (GWP) 28krát vyšší. To znamená, že abychom splnili cíl zůstat pod ° C, nemůžeme se omezit na omezování emisí oxidu uhličitého, ale musíme také snížit emise metanu.

V roce 2019 uvádí Agentura pro sledování oceánu a atmosféry (NOAA), že koncentrace metanu v atmosféře dosáhly v roce 2018 rekordní výšky.

V červenci 2020 studie provedená stovkou výzkumníků shromážděných v rámci globálního uhlíkového projektu odhalila nepřetržitý nárůst emisí metanu od roku 2007 (+ 9% ročně), se silným zrychlením od roku 2014. Tyto emise dosáhly 596  Mt v roce 2017, 60% z toho je způsobeno lidskou činností: zemědělství a odpady 227  Mt (38%), výroba a využívání fosilních paliv 108  Mt (18%), biomasa a biopalivo 28  Mt (5%). 193  Mt (32%) pochází z Asie, z toho 56  Mt (9%) z Číny, 117  Mt (20%) z Afriky a na Středním východě, 105  Mt z Jižní Ameriky a 93  Mt (16%) ze Severní Ameriky, za 44  Mt z Ruska a Střední Asie a 30  Mt z Evropy. Vědci odhadují, že zemědělství a odpad přispěly 60% k nárůstu globálních emisí, těžbě ropy a zemního plynu více než 20% a uhlí více než 10%. Obhajují pravidelnější kvantifikaci emisí metanu, jako je to, co se děje pro CO 2 Jelikož metan má v atmosféře kratší životnost než oxid uhličitý, mohou nižší emise rychle prospět klimatu.

Metan a ozon

Metan interaguje s ozonem odlišně v horní a spodní vrstvě atmosféry .

Podle trojrozměrných modelů dostupných v chemii troposféry snižte antropogenní emise CH 4by mohla být „silnou pákou ke snížení globálního oteplování a znečištění ovzduší přízemním ozonem“ .

Historická variace (od římské říše)

Emise metanu z močálů, skotu, požárů nebo fosilních paliv mají specifický izotopový podpis . Methanogenní bakterie v mokřadech absorbují více lehčích izotopů uhlíku ( 12 ° C), zatímco fosilní metan je místo toho obohacen těžším uhlíkem ( 13 ° C). Mezi nimi je metan z křoví nebo lesních požárů.

Dnes víme také, jak jemně analyzovat metan zachycený v ledu, což například v roce 2012 umožnilo potvrdit hypotézu, kterou před několika lety předložil klimatolog William Ruddiman , který odhadoval, že dopad lidstva na data podnebí před nedávný „  antropocen  “ a dlouho před průmyslovou revolucí . Podle izotopové studie antarktického ledu metanu zveřejněné v časopise Nature v říjnu 2012, minulé změny hladin metanu a složení ukazují, že pravděpodobně antropogenní požáry obohatit od XVI th  století přinejmenším atmosférických úrovních metanu. Podrobná analýza dvou ledových jader z ledovcového vrtu NEEM1 (Grónsko) pokrývající přibližně 2000 let byla provedena s bezprecedentní přesností, pokud jde o dávkování, analýzu a časové rozlišení. Ukazuje nebo potvrzuje, že mezi stoletím před naším letopočtem. AD a XIX th  století, svět už zažil tři období stoupající hladinou metanu (na stupnici několik století) a dlouhé klesající trend izotopového podpisu 13 C metanu. Podle těchto údajů izotopové rovnovážné modely atmosféry a paleoklimatické údaje z tohoto období (teplota, srážky), jakož i s ohledem na údaje o lidské demografii, vegetační požáry spojené s odlesňováním, vytápěním, vařením a metalurgií během roku poklesly úpadek římské říše , a že z dynastie Han (Čína), opět zvýšit během velké odlesňování a středověké expanzi. Zdá se, že lidé jsou zodpovědní za 20 až 30% celkových emisí metanu z vegetačních požárů mezi stoletím před naším letopočtem. AD a XVI th  století.

Nedávné změny v obsahu vzduchu

Hladina metanu v zemské atmosféře dosáhla v roce 1998 1 748  ppb . Po období stabilizace (kolem 1 774  ppb , v letech 1999 až 2006) byl v roce 2007 obnoven růst jeho koncentrace a v roce 2016 byl zaznamenán nový rekord (1 853  ppb , tj. + 257% ve srovnání s předindustriální úrovní) než v roce 2018 (1860  ppb ). Izotopové analýzy naznačují, že toto nedávné zvýšení atmosférického metanu je hlavně nefosilního původu.

Míra v roce 2018 se pohybuje mezi 1850 a 1900  ppb , nebo 0,000 19  % nebo 1,9  ppm . To bylo udržováno mezi 1780 a 1810  ppb od roku 2000 do roku 2010 s velkou variací v závislosti na zeměpisné šířce. V minulosti se hladina metanu v atmosféře často měnila s teplotou . Tato míra se od roku 1750 zvýšila přibližně o 150% a dnes je v historii bezkonkurenční rychlostí, zejména díky lidské činnosti. Nárůst hladin byl pozorován v letech 2008–2009. Počítačové modely úrovně CH 4ve vzduchu umožnily vystopovat zdroj emisí za posledních dvacet let měření atmosféry. Podle této práce umožnilo snížení emisí a / nebo efektivnější využívání zemního plynu na severní polokouli (zlepšení utěsnění plynových potrubí, využití plynového plynu nebo skládkového plynu k výrobě elektřiny  atd. ) v 90. letech, ale poté byl znovu pozorován výrazný nárůst emisí z fosilních paliv v severní Asii (2006…). Pokles mokřadů, mimo jiné odvodněním , a v menší míře požáry keřů, také vysvětluje měřené odchylky CH 4 atmosférický po dvacet let.

Předpokládá se, že metan je zodpovědný za přibližně 20% průměrného oteplování zaznamenaného od začátku průmyslové revoluce.

Odhaduje se, že bez jeho přítomnosti by průměrná teplota povrchu Země byla o 1,3  ° C nižší . Výpočet GWP ( síla globálního oteplování ) metanu IPCC pravidelně přehodnocuje na základě nových poznatků.

Tento GWP má tendenci se zvyšovat, dochází k zdvojnásobení další radiační síly, která mu byla přičítána v letech 2007 až 2013, což ho přibližuje CO 2(šlo z 0,48 na 0,97  W / m 2 všechny efekty dohromady a GWP CO 2je 1,68 W), vědci ukazují, že přispívá více, než se dříve myslelo, ke globálnímu oteplování, s novým a výrazně rostoucím zdrojem ve Spojených státech, kterým je únik metanu z vrtných a plynových zařízení v břidlicových nebo vrstevnatých plynech nebo emisích permafrostu ,22. ledna 2014 - podle nejnovější zprávy IPCC zveřejněné v roce 2013 se relativní GWP metanu odhaduje na 28.

Trvalé zvyšování koncentrace metanu v atmosféře by mohlo být částečně spojeno se snížením obsahu atmosférických hydroxylových radikálů (přirozený ničitel metanu ve vzduchu).

Prostředky měření

Jeho měření v laboratoři je dobře zvládnuto, ale snažíme se vyvinout způsoby měření, které by byly lehčí, rychlejší, snadněji použitelné a méně nákladné, aby měřily nízké dávky metanu diskrétně emitovaného ve sladké, slané, ústí a vzduchové vodě. , půdy a sedimenty nebo během určitých jevů (mořské průduchy, tající permafrost, gejzíry, úniky plynu, včetně břidlicového plynu atd.)

Původ emisí

Celosvětově se emise metanu do atmosféry odhadují na 500 až 900  Mt / rok , z čehož asi 60% je antropogenního původu .

Hlavní zdroje se v sestupném pořadí podle kvantitativního významu odhadují takto:

Tyto bažiny se mangrove tropické a rýže jsou předmětem působení archaeal methanogens mid anaerobních . Teplota působí na emise, které dosáhnou své maximální hodnoty mezi 37  ° C a 48  ° C , a tedy zesílení emisí v případě oteplení. V přítomnosti dostatečného množství kyslíku přispívá aktivita samotných archea k zahřívání materiálu, ale s emisemi CO 2. Analýza plynů zachycených před 10 000 lety v polárních ledových vrstvách a studium poměru izotopů uhlík 13 / uhlík 12 uhlíku těchto molekul metanu (δ 13 CH 4) ukázal zdvojnásobení hladin CH 4 během posledního glaciálně-interglaciálního přechodu. Téměř 50% tohoto zdvojnásobení je způsobeno oblastmi tropických bažin, posílenými emisemi z boreálních rašelinišť zvýhodněných přechodem podnebí; Několik vědeckých studií ukázalo, že emise metanu z těžby břidlicového plynu jsou mnohem vyšší než emise z konvenčních plynových polí do té míry, že stopa ekvivalentu CO 2těžby břidlicového plynu za 20 let by bylo o 20 až 50% vyšší, než kdyby bylo uhlí použito k výrobě stejného množství energie. Nedávno, v roce 2018, NASA odhalila prudké zrychlení růstu koncentrace metanu v atmosféře za posledních deset let; autoři studie docházejí k závěru, že je do značné míry spojena s činností odvětví fosilních paliv Podobně se plyn zachycený v uhelných slojích během jeho vzniku ( důlní plyn ) uvolňuje během těžby rudy. V roce 2018 si ropné společnosti prostřednictvím OGCI ( Oil and Gas Climate Initiative ), zejména ve složení Total, Saudi Aramco, BP, k nimž se nedávno přidaly Američané Chevron a ExxonMobil, stanovily své první cíle (do roku 2025) : „Snižte průměrnou kolektivní intenzitu metanu o jednu pětinu“ , tj. Z 0,32% prodaného metanu ztraceného únikem v roce 2017 na 0,25% v roce 2015 (v poměru k celkovému prodanému objemu), což podle OGCI odpovídá snížení hromadné vstřikování metanu do atmosféry o 350 000  t / rok  ; Jedna kráva může emitovat 100 až 500  litrů metanu denně (5% z plynatosti a 95% z říhání spojeného s přežvykováním ), což je množství, které se velmi liší v závislosti na stravě zvířete, například v průměru 100  kg na dojnici (VL) a ročně (v rozmezí od 63 do 102  kg ) podle Dollé et al. (2006), nebo 117,7  kg v průměru (od 90 do 163  kg ) podle Vermorel et al. (2008), kdy produkce mléka klesá z 3 500 na 11 000  kg / rok . "Koncentráty bohaté na škrob (ječmen, pšenice, kukuřice) mají větší depresivní účinek na methanogenezi než koncentráty bohaté na stravitelné stěny ( řepná dužina )." Martin a kol. (2006) uvádějí studii, která ukazuje, že u dojnic vedlo nahrazení řepné řízky (70% krmné dávky) ječmenem k 34% snížení energetických ztrát ve formě metanu. » Rostliny bohatší na tanin (včetně luštěnin jako je sainfoin , trojlístek a sulla ) snižují degradaci bílkovin ve stravě, ale také methanogenezi v bachoru. Odstranění sóji (škrobové) a její nahrazení extrudovanými lněnými semínky (8,4% v sušině ) zlepšuje nutriční kvalitu mléka (+ 34% nenasycených mastných kyselin, + 120% omega-3) a současně snižuje emise metanu ze stáda (-10 až -20% metanu za den a účinnost dusíku se zlepšila o 16%), aniž by se snížila produkce mléka, ale s nižšími hladinami tuků a bílkovin (od -8%, respektive -3%) v mléce. Zdrojem metanu jsou také exkrementy (stabilní hnojivo), které se v závislosti na kontextu i nadále více či méně anaerobní methanizací rozkládají . Mezi studovanými řešeními: zlepšení krmiv pro zvířata , zabránění ukládání odpadu, který produkuje metan pouze za nepřítomnosti vzduchu, nebo lepší využití tohoto metanu a jeho zpětné získávání pro energii. Škroby jako sója zvyšují množství metanu uvolňovaného skotem, když nahrazují trávu v průmyslovém krmivu. Slibnou cestou je přísun acetogenních bakterií nebo bakterií schopných oxidovat methan v bachoru ) nebo přísun dietních lipidů bohatých na polynenasycené mastné kyseliny v dávce přežvýkavců. Testy prováděné na dojnicích v centru INRA v Clermontu ukázaly, že příjem 6% lipidů z lněného semene snížil produkci metanu u zvířat o 27 až 37%. Vědci z Nového Zélandu úspěšně použili šlechtitelské metody ke snížení říhání a prdění u ovcí o 10%. Jejich práce ukázala, že tato odmítnutí jsou částečně spojena s dědičnými rysy. Opětovné zavedení rostlinných vláken do krmiva pro prasata snižuje těkavost amoniaku a produkci odpadního metanu bez ztráty produktivity. Je třeba lépe porozumět subglaciální hydrologii ; je to méně ve velké části Arktidy než v alpských ledovcích nebo v určitých evropských paleoklimatologických kontextech, přesto se to v Arktidě zdá být rozhodujícím faktorem při „kontrole“ toků metanu.

Budoucí

Budoucí rozdíly v těchto emisích jsou nejisté, ale zvýšení spotřeby fosilních, mořských a zemědělských zdrojů, odpadu v důsledku globální demografie , industrializace některých zemí a rostoucí poptávky po energii, než globální oteplování.

Celosvětová míra atmosférického metanu se stabilizovala a poté začala opět stoupat (přibližně 3% přibližně od roku 2007 do roku 2015)) Kromě již známého zvýšení zdrojů může být toto zvýšení způsobeno také poklesem atmosférické rychlosti hydroxylu, molekula, která „hraje roli atmosférického detergentu“ , zejména vůči metanu, který degraduje. Může za to také zvýšené tropické záplavy a oteplovací účinek. Stejně jako tání arktického mořského ledu je to nový signál o ekologickém a klimatickém narušení zemského systému.

Poznámka: Některé metanotrofní archy (které spotřebovávají metan) jsou zdrojem přírodních záchytů metanu (například v pralesích), ale jejich ekosystémová role a jejich potenciální využití jsou stále špatně hodnoceny.

Metanové vrty

Jsou stále špatně pochopeny, ale příspěvek metanu k určitým potravinovým sítím a určité mechanismy degradace metanu ve vodě nebo ve vzduchu mohly být podceňovány.

Nyní víme, že:

Bylo zjištěno, že od roku 1750 se hladina OH • snížila přibližně o 20% v důsledku zvýšení CO a CH 4, a je nyní stabilní. Očekává se, že do roku 2050 se tato úroveň sníží o dalších 25%, což bude mít významný dopad na hladinu plynných stopových prvků. Zbývajících 10% je způsobeno oxidací methanu v suchu methanotrofní archou, která jej používá jako zdroj uhlíku, a také jeho přenosem do stratosféry;

Zdá se, že vývoj koncentrace metanu ve vzduchu se zastavil (2007); to lze vysvětlit zrychlenou destrukcí molekul ozonu O 3, katalyzovaný NO • radikály ve větším množství.

Snižte emise metanu

Snížení emisí metanu ve srovnání s emisemi oxidu uhličitého se může ukázat jako ekonomičtější a efektivnější při zmírňování změny klimatu , vzhledem k vysokému potenciálu globálního oteplování a relativně krátké době pobytu v atmosféře staré devět let.

Různé prostředky umožňují snížit emise metanu, aby se snížil jeho účinek na skleníkový efekt  :

Evropská strategie pro snižování emisí metanu

Dne 14. října 2020 představí Evropská komise strategii pro snižování emisí metanu: vytvoření mezinárodní observatoře pro zlepšení měření a sdílení informací, posílení dohledu prostřednictvím satelitní galaxie Copernicus, směrnice plánovaná na rok 2021, která požaduje, aby výrobci fosilních paliv lépe detekovali a oprava úniků metanu a zákaz systematických postupů spalování a odplyňování , rozšíření oblasti působnosti směrnice o průmyslových emisích na dosud neuvedená odvětví vypouštějící metan, žádost o úsilí členských států o řešení opuštěných uhelných dolů, tlak na obchodní partnerské země snížit dopad metanu na dováženou energii, pobídky ke snížení emisí v zemědělství prostřednictvím inovací v krmivech a chovu hospodářských zvířat, posílení sběru odpadu a nerecyklovaných zemědělských zbytků které lze použít k výrobě bioplynu a biomateriálů, což zlepšuje správu skládkového plynu.

Vědci z laboratoře molekulární elektrochemie na University of Paris Diderot ukázaly, že fotochemické konverze z CO 2v methanu při pokojové teplotě a selektivním katalyzátorem , hojný, neznečišťující, netoxický a levný , spojené se slunečním zářením bylo možné, což otevírá nové perspektivy, které mohou z dlouhodobého hlediska vést k průmyslovým aplikace. Pak by to v zásadě mohlo snížit účinky spotřeby fosilních paliv a pomoci snížit emise CO 2 ..

Doposud byly hlavní cesty zkoumány pro fyzikálně-chemickou eliminaci CO 2průmyslové byly hlavně elektrochemické. Aby byly „udržitelné“, vyžadují obnovitelnou a čistou výrobu elektřiny, ale jsou také možné fotochemické přístupy aktivované slunečním zářením. Mezi fotokatalyzátorů a molekulární elektrokatalyzátorů inventarizovaných, jen málo se jeví jako stabilní i selektivní pro CO 2 redukce.. Ale většina z těchto katalyzátorů produkuje hlavně oxid uhelnatý (CO, toxický) nebo kyselinu mravenčí (HCOOH). Katalyzátory, které za určitých podmínek mohou vytvářet uhlovodíky s nízkým až středním výtěžkem, se zdají být ještě vzácnější.

Molekulární elektrokatalytický komplex již bylo prokázáno, že nejúčinnější a nejvíce selektivní pro konverzi CO 2v CO; to je tetrafenylporfyrinu ze železa funkcionalizované skupiny trimethyl . V roce 2017 se ukázalo, že za ultrafialového záření může také katalyzovat redukci CO 2v methanu při teplotě a tlaku okolí. Tento katalyzátor, který se používá v roztoku acetonitrilu obsahujícím fotosenzibilizátor a obětovaného dárce elektronů, pracuje pravidelně několik dní a produkuje hlavně CO ( fotoredukcí CO 2), ale Heng Rao a jeho kolegové zjistili, že expozice CO 2u tohoto produktu, který se provádí ve dvou fázích, se nejprve sníží CO 2v CO a poté syntetizovat metan (se selektivitou dosahující až 82% a „  kvantovým výtěžkem  “ (světelná účinnost) 0,18%).

Jsme stále velmi daleko od průmyslového prototypu, ale autoři se domnívají, že tento experiment by mohl být předzvěstí dalších objevů molekulárních katalyzátorů, které by umožnily pomalou, ale šetrnou produkci plynného paliva z CO 2.a ultrafialové ze slunečního záření .

Biosyntéza metanu

Metan je považován za zajímavý a udržitelný zdroj energie, pokud není fosilního původu, ale je při výrobě obnovitelný a udržitelný. Protože lidstvo vydává příliš mnoho CO 2ve vzduchu, systém přímé přeměny CO 2v CH 4se aktivně snaží chránit klima a ukládat obnovitelnou energii. Hledají se řešení bez vzácného, ​​nákladného nebo toxického katalyzátoru.

K tomu mohou vědci čerpat inspiraci z živých organismů ( biomimetických ), protože čistý methan byl po miliardy let účinně a hojně produkován některými mikrobiálními druhy zvanými „  methanogeny  “, ve vodě nebo v zažívacím systému jiných organizací.

Jedním z klíčů se zdá být methyl-koenzym M reduktáza , enzym biogeneze metanu (který také umožňuje použití metanu jako zdroje energie (prostřednictvím anaerobní oxidace)). Tento enzym má pomocný faktor zvaný „koenzym F430“ , modifikovaný tetrapyrrol obsahující nikl, který podporuje katalýzu prostřednictvím meziproduktu methylový radikál / Ni (II) -thiolát. Dosud není jasné, jak je koenzym F430 syntetizován (z běžné sloučeniny, uroporphyrinogenu III ), ale je známo, že jeho syntéza zahrnuje chelataci , amidaci , redukci makrocyklického kruhu, laktamizaci a tvorbu karbocyklického kruhu.

Nedávno byly identifikovány proteiny katalyzující biosyntézu koenzymu F430 (ze sirohydrochlorinu, nazývaného CfbA-CfbE), což umožňuje uvažovat o rekombinantních systémech založených na těchto metaloprotetických skupinách. Tato lepší porozumění biosyntézy části koenzymu produkce metanu mikroby komplementy známé biosyntetické dráhy pro rodinu důležitých sloučenin včetně chlorofylu , hemu a vitamín B 12 . V přírodě se většina metanu vyrábí ve vodném prostředí, které může inspirovat ponořená technická řešení, ale nejhmotnější zdroje CO 2 antropogenní jsou plynné.

První metoda přeměny CO 2v CH 4(řízené / katalyzována světlo a pomocí hem , to znamená, je porfyrin obsahující železo), bylo navrženo v roce 2018 dvěma německými výzkumníky (Steinlechner a Junge) v Leibnizově Ústavu pro Katalyse  (z) na University of Rostock a dalších výzkumných pracují na užitečných kovových nebo organokovových komplexech a na způsobech, jak podpořit tento typ chemické reakce.

Metan a biologická rozmanitost

Metan má pravděpodobně vliv na biologickou rozmanitost po dlouhou dobu a naopak, zejména prostřednictvím podnebí, které může modifikovat, nebo prostřednictvím mikrobiálních společenstev tvořících střevní mikroflóru zvířat.

Jedna hypotéza je, že určité skupiny bezobratlých ( metazoany, jejichž metabolismus a reprodukční cyklus se pak mohou zvýšit) měly v minulosti prospěch z fází mořského oteplování; Cambrian exploze ( „Big Bang evoluce“) by byly spojeny s poměrně blízké střídání intenzivních fázích stejně ( klatráty ) a emisí metanu bionické, spojených s tektonické posuny v deskách (migrace směrem k pólům pak rovníku). Tyto migrace ( True Polar Wander  (en) nebo TPW) by měly tektonické, biogeochemické a tedy klimaticko-ekologické důsledky, zejména prostřednictvím změn v oceánské cirkulaci termohalin , důsledky úzce spojené; stochastický aspekt těchto událostí by dopoval evoluční záření metazoanů v kambriu . Podle Kirschvink a Raub v roce 2003 mohla tato kambrijská exploze vyvolat „metanová pojistka“. Poznámka: v kambriu bylo slunce o něco menší a chladnější než dnes. Během posledního velkého oteplování ( tepelné maximum průchodu paleocenem-eocénem ), před 56 miliony let, se objevili předkové savců, ale řada dalších skupin vyhynula.

Pokud je dnes metan spojován hlavně s anoxickým prostředím chudým na druhy, existují také některé methanotrofní druhy, které na něm závisí. Například jsme nedávno identifikovali:

Poznámky a odkazy

Poznámky

  1. výhřevnost při 25  ° C je rovna PCI = 890.8 x 10 3 J / mol a molární objem V = 22,4 x 10 -3 m 3 / mol proto PCI / V = 39,77 x 10 6 J / m 3 . Molární hmotnost je hodnota M = 16,042 5 x 10 -3 kg / mol proto PCI / M = 55,53 x 10 6 J / kg .      
  2. kWh = 3,6 x 10 6  J .
  3. Včetně Francie, CEA, CNRS a University of Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ).

Reference

  1. ? Douard Grimaux, Elementární organická chemie , 376  s. ( ISBN  978-5-87612-781-5 , číst online ) , s.  21.
  2. METHAN , bezpečnostní listy Mezinárodního programu pro bezpečnost chemických látek , konzultovány 9. května 2009
  3. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
  4. Záznam „Metan“ v chemické databázi GESTIS IFA (německý orgán odpovědný za bezpečnost a ochranu zdraví při práci) ( německy , anglicky ), přístup k 26. květnu 2009 (je vyžadován JavaScript)
  5. „  METHANE  “ , v databance nebezpečných látek  (en)
  6. (in) James E. Mark, Fyzikální vlastnosti příručky pro polymery , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  s. ( ISBN  978-0-387-69002-5 a 0-387-69002-6 , číst online ) , s.  294
  7. (en) Robert H. Perry a Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , str.  2-50
  8. (in) Iwona Krystyna Blazej Owczarek a „  Doporučené kritické tlaky. Část I. Alifatické uhlovodíky  “ , Journal of Physical and Chemical Reference Data , vol.  35, n O  4,18. září 2006, str.  1461 ( DOI  10.1063 / 1.2201061 )
  9. (in) Iwona Krystyna Blazej Owczarek a „  Doporučené kritické teploty. Část I. Alifatické uhlovodíky  “ , J. Phys. Chem. Čj. Data , roč.  32, n O  4,4. srpna 2003, str.  1411 ( DOI  10.1063 / 1.1556431 )
  10. (in) William M. Haynes , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press / Taylor and Francis,1 st 07. 2010, 91 th  ed. , 2610  s. ( ISBN  9781439820773 , online prezentace ) , s.  14-40
  11. (in) Irvin Glassman a Richard A. Yetter, Combustion , Elsevier ,2008, 4 th  ed. , 773  s. ( ISBN  978-0-12-088573-2 ) , str.  6
  12. (in) Carl L. Yaws, Příručka termodynamických diagramů: Organické sloučeniny C8 až C28 , sv.  1, 2 a 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996, 396  s. ( ISBN  0-88415-857-8 , 978-0-88415-858-5 a 978-0-88415-859-2 )
  13. (in) David R. Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. června 2002, 83 th  ed. , 2664  s. ( ISBN  0849304830 , online prezentace ) , s.  5-89
  14. Magalie Roy-Auberger, Pierre Marion, Nicolas Boudet, zplyňování uhlí , vyd. Techniques of the Engineer, reference J5200 , 10. prosince 2009, str. 4
  15. (in) David R. Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press / Taylor and Francis,17. června 2008, 89 th  ed. , 2736  str. ( ISBN  9781420066791 , online prezentace ) , s.  10-205
  16. „metan“ , na ESIS , přístup k 15. únoru 2009
  17. Indexové číslo 601-001-00-4 v tabulce 3.1 přílohy VI nařízení ES č. 1272/2008 (16. prosince 2008)
  18. „  Metan  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 25. dubnu 2009
  19. Životopis | http://www.cartage.org.lb/en/themes/biographies/MainBiographies/V/Volta/1.html
  20. (it) Alessandro Volta, Lettere del Signor Don Alessandro Volta ... Sull 'Aria Inflammabile Nativa delle Paludi , Milán, vyd. Guiseppe Marelli, 1777.
  21. „  Metan  “ , BookRags (přístup k 26. lednu 2012 ) .
  22. Söhngen NL, O úloze metanu v organickém životě , Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas et de la Belgique, 29 (7), 1910, 238-274.
  23. Petrenko, VV, Smith, AM, Schaefer, H., Riedel, K., Brook, E., Baggenstos, D .... & Fain, X. (2017) Minimální geologické emise metanu během Younger Dryas –Preborealní náhlé oteplování. Nature, 548 (7668), 443.
  24. Etiope, G., Milkov, AV & Derbyshire, E. Hrály geologické emise metanu nějakou roli při kvartérních změnách klimatu? Globální planeta. Změna 61, 79–88 (2008)
  25. Luyendyk, B., Kennett, J. & Clark, JF (2005) Hypotéza pro zvýšený atmosférický vstup metanu z uhlovodíků prosakuje na exponovaných kontinentálních šelfech během ledovcové nízké hladiny moře . Mar. Pet. Geol. 22, 591–596
  26. Etiope, G., Lassey, KR, Klusman, RW & Boschi, E. (2008) Přehodnocení rozpočtu na fosilní metan a související emise z geologických zdrojů . Geophys. Res. Lett. 35, L09307
  27. Schwietzke S et al. (2016) Revize globálních emisí metanu z fosilních paliv směrem vzhůru na základě izotopové databáze. Nature 538, str. 88–91.
  28. (en) Petrenko, VV a kol. Měření 14CH4 na grónském ledu: zkoumání posledního ledovcového ukončení CH 4Zdroje. Science 324, 506–508 (2009)
  29. Schaefer, H. a kol. Ledový rekord δ13C pro atmosférický CH 4přes Younger Dryas - preborealní přechod. Science 313, 1109–1112 (2006)
  30. Sowers, T. Pozdní kvartérní atmosférický CH 4izotopové záznamy naznačují, že mořské klatráty jsou stabilní. Science 311, 838–840 (2006)
  31. Kennett, JP, Cannariato, KG, Hendy, IL & Behl, RJ (2003) Methane Hydrates in Quaternary Climate Change: The Clathrate Gun Hypothesis (AGU)
  32. Walter, KM, Edwards, ME, Grosse, G., Zimov, SA & Chapin, FS (2007) III. Termokrasová jezera jako zdroj atmosférického CH 4během poslední deglaciace . Science 318, 633–636
  33. Weitemeyer KA & Buffett BA (2006) Akumulace a uvolňování methanu z klatrátů pod ledovci Laurentide a Cordilleran . Globální planeta. Změna 53, 176–187 ( souhrn )
  34. Bioplyn z potravinového odpadu pro kogeneraci / CHP , Clarke Energy.
  35. Nicolardot B & Germon JC (2008) Emise metanu (CH4) a oxidů dusíku (N2O a NOx) z kultivovaných půd. Obecné aspekty a účinek neobdělávání půdy . Studie Gest Sols, 15 (3), 171-182.
  36. Roger PA, Le Mer J & Joulian C (1999) Emise a spotřeba metanu v půdě: mechanismy, rovnováha, kontrola. Účty Akademie zemědělství, 85 (6), 193-210 | abstraktní
  37. Frank Keppler, Thomas Röckmann, „  Metan, rostliny a klima  “, Pro vědu ,Březen 2007( číst online , konzultováno 5. června 2020 ).
  38. (in) F. Suarez , J. Furne J. Springfield a M Levitt , „  Pohledy na fyziologii tlustého střeva získanou ze studia složení flatusu  “ , American Journal of Physiology , sv.  272 (5 Pt 1),1997, G1028–33.
  39. Laurent Sacco, „  Co se týká metanu prosakujícího v Pacifiku  “ , o Futura-Sciences ,16. prosince 2014(zpřístupněno 22. ledna 2015 )
  40. (in) Susan L. Hautala et al. , „  Disociace Cascadia rozpětí plynových hydrátů v reakci na současnou oceánu oteplování  “ , na Wiley-On knihovny linie ,5. prosince 2014(zpřístupněno 3. října 2016 )
  41. Prezentace programu MARMESONET , IFREMER.
  42. Pascal Cuissot, Luc Riolon a Rachel Seddoh, Méthane , rêve ou cauchemar , Arte, 5. prosince 2014.
  43. INERIS, Zpráva ze studie: Vypracování plánů prevence rizik těžby, Metodický průvodce, technická část týkající se hodnocení nebezpečnosti. Rizika pohybu půdy, povodně a emise důlních plynů , zpráva DRS 06 51198 / R01, 4. května 2006, s. 1.  81/140 , kap.  Transport plynu rozpuštěného ve vodě .
  44. Jorge A. Ramirez, Andy J. Baird, Tom J. Coulthard a J. Michael Waddington (2015), Vyloučení metanu z rašelinišť: Funguje rašelina jako drtič signálu? , Geophysical Research Letters, 42, 9, (3371-3379).
  45. Xi Chen, Karina VR Schäfer a Lee Slater (2017), Emise metanu prostřednictvím ebullice z ústí řeky: 2. Pozorování v terénu a modelování pravděpodobnosti výskytu , Water Resources Research, 53, 8, (6439-6453)
  46. Zhaosheng Fan, Anthony David McGuire, Merritt R. Turetsky, Jennifer W. Harden, James Michael Waddington a Evan S. Kane (2012), Reakce organického uhlíku v půdě bohaté rašeliniště na vnitřní Aljašce na předpokládanou změnu klimatu , globální Change Biology, 19, 2, (604-620).
  47. Jorge A. Ramirez, Andy J. Baird, Tom J. Coulthard a J. Michael Waddington (2015), Testing a simple model of gas bubble dynamics in porous media , Water Resources Research, 51, 2, (1036-1049).
  48. Jorge A. Ramirez, Andy J. Baird a Tom J. Coulthard (2016), The effect of pore structure on ebullition from rašelina , Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121, 6, (1646-1656).
  49. Jorge A. Ramirez, Andy J. Baird a Tom J. Coulthard (2017), The effect of sampling effort on odhads of methane ebullition from rašelina , Water Resources Research, 53, 5, (4158-4168).
  50. Nguyen Thanh Duc, Samuel Silverstein, Lars Lundmark, Henrik Reyier, Patrick Crill a David Bastviken, Automated Flux Chamber for Investigating Gas Flux at Water - Air Interfaces, Environmental Science & Technology, 10.1021 / es303848x, 47, 2, (968-975 ), (2012).
  51. Genevieve L. Noyce, Ruth K. Varner, Jill L. Bubier a Steve Frolking, Vliv Carex rostrata na sezónní a meziroční variabilitu emisí metanu rašeliniště, Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 119, 1, (24-34), (2014).
  52. Sparkle L. Malone, Gregory Starr, Christina L. Staudhammer a Michael G. Ryan (2013), Účinky simulovaného sucha na bilanci uhlíku v močálu s krátkým hydroperiodickým obdobím v Everglades , Global Change Biology, 19, 8, (2511-2523) .
  53. Teplota samovznícení metanu ve vzduchu .
  54. (in) NASA Explores the Red Planet , 15. ledna 2009, Martian Methane odhaluje, že Red Planet není mrtvá planeta .
  55. (in) Michael J. Mumma, Geronimo L. Villanueva, Robert E. Novak, Tilak Hewagama, Boncho P. Bonev, Michael A. DiSanti, pan Avi Mandell a Michael D. Smith, „  Silné uvolňování metanu na Mars v Severní léto 2003  “ , Science , sv.  323, n O  5917, 20. února 2009, str.  1041-1045 ( DOI  10.1126 / science.1165243 , číst online [PDF] ).
  56. (in) Franck Lefevre a Francois Forget, „  Pozorované variace metanu na Marsu nevysvětlené známou atmosférickou chemií a fyzikou  “ , Nature , sv.  40,6. srpna 2009, str.  720-723 ( DOI  10.1038 / nature08228 , shrnutí )
  57. (in) NASA Explores the Red Planet , 15. ledna 2009, březen Methane Press Conference - Media Page .
  58. (in) Todd M. Hoefen, Roger N. Clark, Joshua L. Bandfield, Michael D. Smith, John C. Pearl a Philip R. Christensen, „  Objev olivínu v oblasti Marsu v Nili Fossae  “ , Science , sv. .  203, n O  5645, 24. října 2003, str.  627-630 ( DOI  10.1126 / science.1089647 , abstrakt ).
  59. (in) NASA's Mars Reconnaissance Orbiter , 18. prosince 2008, Mineral Spectra od Nili Fossae , odhalující přítomnost jílů bohatých na železo a hořčík , olivinu a uhličitanu hořečnatého
  60. (in) 40. Lunar and Planetary Science Conference - 2009 , BL Ehlmann, JF Mustard a SL Murchie, Detection of serpentine on Mars by MRO-CRISM can and relationship with olivine and magnesium carbonate in Nili Fossae .
  61. (in) Zprávy ESA - 20. září 2004 Vodní a metanové mapy se na Marsu překrývají: nový vodítko?
  62. Hand E (2018) Na Marsu se atmosférický metan - znamení života na Zemi - záhadně mění s ročními obdobími , Science News, 3. ledna
  63. News Brief pro vědu , n o  405, červenec 2011, s.  7
  64. Stručný , rozhovor s Edith Labelle, Institute of Chemical Process and Environmental Technology, National Research Council Canada ,19. května 2010 (konzultováno s 14. července 2010)
  65. Komuniké na stránce sledování technologií společnosti ADIT
  66. (de) Tisková zpráva na webových stránkách společnosti Fraunhofer
  67. (en) Specht a kol. „ Skladování bioenergie a obnovitelné elektřiny v rozvodné síti na zemní plyn“ , s.  70 .
  68. (en) IPCC , kap.  8 „Anthropogenic and Natural Radiative Forcing“ , in Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Příspěvek pracovní skupiny I k páté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu ,2013( číst online [PDF] ) , str.  714, viz Pátá hodnotící zpráva IPCC .
  69. (in) JT Kiehl a Kevin E. Trenberth, „  Roční globální průměrný rozpočet Země na energii  “ , Bulletin of American Meteorological Society , vol.  78, n O  2Února 1997, str.  197-208 ( DOI  10.1175 / 2008BAMS2634.1 , číst online [PDF] ).
  70. Metan: odkud pochází a jaký je jeho dopad na klima? (zpráva), Akademie technologií ,9. ledna 2013( číst online [PDF] ) , str.  Kapitoly 1 a 6 str. 11-24, 107-120 a 170.
  71. IPCC , „  Změna klimatu 2013, Vědecké důkazy : Shrnutí pro tvůrce politik  “ [PDF] , na ipcc.ch ,2013(zpřístupněno 17. listopadu 2015 ) , s.  12.
  72. Benjamin Dessus a Bernard Laponche, „  Radiační působení a GWP metanu ve zprávě IPCC AR5  “ [PDF] , Les cahiers de Global chance , Global Chance ,7. května 2014(zpřístupněno 17. listopadu 2015 ) .
  73. AF, „  Emise metanu, nebezpečí pro klima  “, Les Échos ,13. prosince 2016( číst online ).
  74. „  Tajemný a znepokojivý nárůst emisí metanu  “, Le Monde ,30. května 2019( číst online , konzultováno 30. května 2019 ).
  75. Muryel Jacque, Podnebí: Globální emise metanu dosahují rekordních úrovní , Les Échos , 15. července 2020.
  76. Fiore, AM, DJ Jacob, BD Field, DG Streets, SD Fernandes a C. Jang (2002), Propojení znečištění ozonem a změnou klimatu: důvod pro kontrolu metanu , Geophys. Res. Lett. , 29 (19), 1919, DOI : 10.1029 / 2002 GL015601 ( abstrakt )
  77. Grenoble-Alpes University , Výzkum, Metan emitovaný lidskou činností od Římské říše ,4. října 2012
  78. (in) Jeff Tollefson (2019) Tropická Afrika by mohla být klíčem k řešení záhady metanu; Projekt analyzuje příspěvek mokřadů k nárůstu atmosférických koncentrací silného skleníkového plynu , Nature News , 6. února.
  79. (en) CJ Sapart, G. Monteil, M. Prokopiou, RSW Van de Wal, JO Kaplan, P. Sperlich, KM Krumhardt, C. Van der Veen, S. Houweling, MC Krol, T. Blunier, T. Sowers, P. Martinerie, E. Witrant, D. Dahl-Jensen a T. Röckmann, „  Přírodní a antropogenní variace ve zdrojích metanu během posledních dvou tisíciletí  “ , Nature , sv.  490,4. října 2012( DOI  10.1038 / nature11461 )
  80. Oficiální prezentace ledovcového vrtání NEEM v Grónsku (v červenci 2010 bylo dosaženo 2 537 metrů vrtání)
  81. LGGE - GIPSA-lab , Grenoble-INP digitální model LGGE-GIPSA
  82. (in) Program OSN pro životní prostředí (UNEP) GRID-Arendal - 2003 , Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis . 4.2 Stopové plyny: Aktuální pozorování, trendy a rozpočty - 4.2.1 Jiné než CO 2Kjótské plyny - 4.2.1.1 methan (CH 4).
  83. „  Rostoucí koncentrace skleníkových plynů: nový rekord>  “ , Světová meteorologická organizace ,30. října 2017(zpřístupněno 15. listopadu 2017 ) .
  84. (en) EG Nisbet et al. „ Rostoucí atmosférický methan: růst 2007–2014 a izotopový posun , Americká geofyzikální unie , 26. září 2016.
  85. Koncentrace metanu měřená na Mauna Loa (Havaj), NOAA.
  86. Atmosférické koncentrace CH4 z CSIRO GASLAB Flask Sampling Network, v CDIAC Online Trends , CSIRO: graf ukazující stabilizaci CH 4 atmosférický, v době, která nebyla vysvětlena, od roku 2000 do roku 2003.
  87. Vývoj atmosférického obsahu metanu
  88. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm-fr.pdf
  89. Bulletin ADIT pro Austrálii číslo 61 (2009 01 15) - Francouzské velvyslanectví v Austrálii / ADIT, zahrnující informace z CSIRO
  90. Vysvětlení tajemství metanu , tisková zpráva CSIRO, 2006, 06/188.
  91. Carbon 4 (2014) GWP metanu se vznítí: příspěvek ke skleníkovému efektu CH 4je stále více cítit… , 2014-01-22
  92. (2013) Nejzávažnější výsledky týkající se metanu, v poslední zprávě IPCC , 7. 11. 2013
  93. Paul Voosen (2016) Proč atmosférický metan prudce stoupá ? (Tip: Není to fracking) , Věda ,21. prosince 2016.
  94. (in) Hannah M. Roberts a Alan M. Shiller , „  Stanovení rozpuštěného methanu v přírodních vodách pomocí analýzy vrchního prostoru s dutinovou prstencovou spektroskopií  “ , Analytica Chimica Acta , sv.  856,ledna 2015, str.  68–73 ( DOI  10.1016 / j.aca.2014.10.058 , číst online , přistupováno 11. srpna 2020 )
  95. M. Saunois a kol. "  Globální Metan Rozpočet 2000-2012  ", Earth System Science dat , n o  8,2016, str.  697–751 ( DOI  10.5194 / essd-8-697-2016 , online prezentace , číst online [PDF] ).
  96. M. Saunois, RB Jackson, P. Bousquet, B. Poulter a JG Canadell, Rostoucí role metanu v antropogenních změnách klimatu , 2016, Environmental Research Letters , sv.  11, 120207, DOI : 10.1088 / 1748-9326 / 11/12/120207 .
  97. „  Skleníkové plyny: odkud pocházejí emise metanu?“  » , Na www.connaissancedesenergies.org ,4. ledna 2017(zpřístupněno 25. května 2021 ) .
  98. Příroda , duben 2008
  99. Břidlicový plyn: únik metanu větší, než se očekávalo , Le Monde (přístup k 15. lednu 2014).
  100. (in) Jeff Tollefson, Odběr vzorků vzduchu odhaluje vysoké emise z plynového pole , Nature , 7. února 2012.
  101. (in) Robert W. Howarth , „  Nápady a perspektivy: Břidlicový plyn je hlavní hnací silou nedávného nárůstu celkového atmosférického metanu?  » , Biogeosciences , sv.  16, n o  15,14. srpna 2019, str.  3033–3046 ( ISSN  1726-4170 , DOI  https://doi.org/10.5194/bg-16-3033-2019 , číst online , přistupováno 20. srpna 2019 )
  102. Valéry Laramée de Tannenberg, Uhlíková stopa břidlicového plynu vyšší, než se očekávalo , Journal de l'environnement , 13. dubna 2011.
  103. Valéry Laramée de Tannenberg, břidlicový plyn: smrtelný únik , journaldelenvironnement.net, 17. února 2012
  104. Dopad břidlicového plynu na klima: studie NASA oživuje kontroverze , Carbone4, 23. ledna 2018.
  105. AFP, Ropné společnosti se zavazují snížit emise metanu , connancedesenergies.org, 24. září 2018
  106. Daniel Sauvant, „Produkce metanu v biosféře: role hospodářských zvířat“, Courrier de la Cellule Environnement de l'INRA , INRA, č. 18, 1992 ( číst online ), 65-70
  107. „  Hospodářská zvířata, skleníkové plyny a skladování uhlíku  “ , na INRA ,23. července 2018(přístup 4. prosince 2019 ) .
  108. DOLLÉ JB a Robin P., "  emise skleníkových plynů v pouzdru skotu  ", Fourrages , n o  186,2006, str.  205-214 ( online prezentace , číst online [PDF] ).
  109. Vermorel M., Jouany JP, Eugène M., Sauvant D., Noblet J., Dourmad JY, „Kvantitativní hodnocení enterických emisí metanu u hospodářských zvířat v roce 2007 ve Francii“, INRA Production Animale , 21, 2008, s.  403-418 .
  110. CIVAM de Bretagne, Bibliografické shrnutí 2010 - Akční plán udržitelného zemědělství CIVAM de Bretagne [PDF] , 2010, 6  s.
  111. Focant M et al. „ Snižte emise metanu a dusíku a zlepšete výživovou kvalitu mléka krmením krav , Fourrages , č. 232, 2017, s.. 297-304.
  112. Martin C., Morgavi D., Doreau M., Jouany JP, (2006) Jak snížit produkci metanu u přežvýkavců? , Fourrages , 187, s.  283-300
  113. Journal of Animal Science , 2007
  114. „  Na Novém Zélandu se chovají ovce, které prdí a říhají méně  “ , na huffingtonpost
  115. (in) „  Novozélandští vědci chovají ovce, aby prdili a méně si říkali  “ na abc.net.au
  116. G. Jarret, J. Martinez a JY Dourmand, „  Vliv přidání zdrojů vlákniny do krmiva na těkání amoniaku a produkci metanu z odpadních vod  “, 42. Journées de la Recherche Porcine , únor 2010, Paříž, Francie, str. 269-276 ( číst online ).
  117. AFP. Autobusy již jezdí ve Stockholmu a testování probíhá v Oslu a Lille .
  118. Weitemeyer KA & Buffett BA (2006) Akumulace a uvolňování methanu z klatrátů pod ledovci Laurentide a Cordilleran . Globální planeta. Změna 53, 176–187
  119. (cs-CZ) Reuters , „  Vědci šokován arktické permafrost roztátí 70 let dříve, než se předpokládalo,  “ , The Guardian ,18. června 2019( ISSN  0261-3077 , číst online , konzultováno 2. července 2019 ).
  120. Studie vedená Natalii Chakhovou a Igorem Semiletovem z University of Alaska Fairbanks
  121. TF1, sekce Věda / životní prostředí , březen 2010 (přístup 29. dubna 2010).
  122. Kirschke, S. et al. (2013) Tři desetiletí globálních zdrojů a propadů metanu . Nat. Geosci. 6, 813–823 | url + https://pdfs.semanticscholar.org/5c95/55488862df46651f3e97a9cbbcb0bc0cdabf.pdf
  123. Schaefer H a kol. (2016) Posun 21. století od fosilních paliv k biogenním emisím metanu, který uvádí 13CH4 . Věda 352, 80–84 ( abstrakt )
  124. Wadham JL, Tranter M, Tulaczyk S & Sharp M (2008) Subglaciální methanogeneze: potenciální klimatický zesilovač? Globální biogeochem. Cy. 22, GB2021 | URL = https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2007GB002951
  125. Broemsen EL (2014) Důkaz cyklování metanu pod západním okrajem grónského ledového štítu
  126. Petrenko VV a spol. (2017) Minimální geologické emise metanu během Younger Dryas - Preboreal náhlé oteplování , Nature , 548, 443–446 | URL = https://www.nature.com/articles/nature23316
  127. Wadham JL a kol. (2012) Potenciální zásobníky metanu pod Antarktidou . Příroda 488, 633–637.
  128. (in) „  Frontiers 2018/19: Emerging Issues of Environmental Concern  “ on Environment OSN (přístup 9. března 2019 )
  129. „  Emise metanu v arktické studené sezóně vyšší, než se očekávalo  “ , na NASA / JPL (přístup 10. března 2019 )
  130. Maurice L, Rawlins BG, Farr G, Bell R & Gooddy DC (2017) Vliv toku a sklonu lože na přenos plynu ve strmých proudech a jejich důsledky pro únik CO 2. J. Geophys. Res. Biogeosci. 122, 2862-2875.
  131. Hubbard, B., & Nienow, P. (1997). Alpská subglaciální hydrologie . Quaternary Science Reviews, 16 (9), 939-955.
  132. Piotrowski JA (1997) Subglaciální hydrologie v severozápadním Německu během posledního zalednění: tok podzemní vody, údolí tunelů a hydrologické cykly . Quaternary Science Reviews, 16 (2), 169-185.
  133. Dieser, M. a kol. (2014). Molekulární a biogeochemické důkazy cyklování metanu pod západním okrajem grónského ledového štítu . ISME J. 8, 2305–2316
  134. Stanley EH a spol. (2016) Ekologie metanu v potocích a řekách: vzorce, kontroly a globální význam . Škola. Monogr. 86, 146–171
  135. (en) Paul Voosen, „  Vědci označují nové příčiny nárůstu hladin metanu  “, Science , 23. prosince 2016, roč. 354, č. 6319, s. 1513 (DOI: 10.1126 / science.354.6319.1513).
  136. „  Vzestupný trend pokračuje: koncentrace skleníkových plynů v atmosféře dosáhly v roce 2018 nových maxim  “ , Světová meteorologická organizace ,25. listopadu 2019(zpřístupněno 27. listopadu 2019 )
  137. Forestopic (2017) CO 2 trap, les také obsahuje ve svých půdách metanový dřez! , publikováno 12. dubna 2017.
  138. Bastviken, D., Ejlertsson, J., Sundh, I. a Tranvik, L. (2003), metan jako zdroj uhlíku a energie pro jezero pelagických potravních sítí , ekologie , 84 (4), 969-981 ( souhrn ).
  139. Roger I. Jones, Clare E. Carter, Andrew Kelly, Susan Ward, David J. Kelly, Jonathan Gray (2008), Široký příspěvek bakterií metanového cyklu ke stravě larev chironomidů v jezeře , Ecology , sv.  89, n o  3, březen 2008, str.  857-864 , DOI : https://dx.doi.org/10.1890/06-2010.1 ( shrnutí )
  140. Jenkins, Michael B .; Lion, Leonard W., Mobilní bakterie a transport polynukleárních aromatických uhlovodíků v porézních médiích , Applied and Environmental Microbiology , říjen 1993, 59 (10): 3306-3313 ( ISSN  0099-2240 ) ( shrnutí a odkaz )
  141. Jenkins MB, Chen JH, Kadner DJ, Lion LW., Methanotrophic Bacteria and Facilitated Transport of Pollutants in Aquifer Material , Applied and Environmental Microbiology , říjen 1994, 60 (10) 3491-3498
  142. Vývoj koncentrace metanu v atmosféře
  143. Reaktivita metanu a ozonu v horních vrstvách atmosféry
  144. Inverze zdrojů plynu a propadů v atmosféře
  145. (in) Charles Giordano , Odhady emisí metanu ze skládky shora dolů a zdola nahoru: srovnávací studie o Evropské unii a Spojených státech (univerzitní diplomová práce v oboru vědy), Středoevropská univerzita ,červen 2020, vii + 109  s. ( číst online [PDF] ) , „Úvod“ , s.  1.
  146. Frank Niedercorn, „  Stopy proti emisím metanu  “, Les Échos ,17. ledna 2017( číst online ).
  147. Paul Hawken ( překlad  Amanda Prat-Giral), Drawdown: Jak zvrátit příliv globálního oteplování , Actes Sud ,16. května 2018, 580  s. ( ISBN  978-2-330-09613-7 )
  148. Derek Perrotte, Evropa chce snížit emise metanu , Les Échos , 14. října 2020.
  149. Heng Rao, Luciana C. Schmidt, Julien Bonin a Marc Robert, „  Tvorba metanu viditelným světlem z CO2 s katalyzátorem molekulárního železa  “, Nature , sv.  548,2017, str.  74–77 ( DOI  10.1038 / nature23016 , shrnutí ).
  150. Jhong, H.-RM, Ma, S. & Kenis, PJA (2013), elektrochemická přeměna CO 2užitečné chemikálie: současný stav, zbývající výzvy a budoucí příležitosti  ; Curr. Opin. Chem. Eng. 2, 191–199
  151. Aresta, M., Dibenedetto, A. & Angelini, A. (2014) Katalýza pro valorizaci výfukového uhlíku: z CO 2chemikáliím, materiálům a palivům . Technologické využití CO 2. Chem. Rev. 114, 1709–1742
  152. Parajuli, R. a kol. (2015), Integrace anodických a katodických katalyzátorů materiálů bohatých na Zemi pro efektivní, škálovatelný CO 2snížení . Horní. Catal. 58, 57–66
  153. Sahara, G. & Ishitani, O. (2015) Efektivní fotokatalyzátory pro CO 2snížení . Inorg. Chem. 54, 5096–5104
  154. Takeda, H., Cometto, C., Ishitani, O. & Robert, M. (2017), elektrony, fotony, protony a komplexy kovů bohaté na Zemi pro molekulární katalýzu CO 2snížení . ACS Catal. 7, 70–88
  155. Shen, J. a kol. (2015) Elektrokatalytická redukce oxidu uhličitého na oxid uhelnatý a methan při imobilizovaném kobaltovém protoporfyrinu . Nat. Běžný. 6, 8177
  156. Weng, Z. a kol. (2016), Electrochemical CO 2redukce na uhlovodíky na heterogenním molekulárním katalyzátoru Cu ve vodném roztoku . J. Am. Chem. Soc. 138, 8076–8079
  157. Manthiram, K., Beberwyck, BJ & Alivisatos, AP Vylepšená elektrochemická methanace oxidu uhličitého pomocí dispergovatelného nanočásticového měděného katalyzátoru. J. Am. Chem. Soc. 136, 13319–13325 (2014)
  158. Wu, T. a kol. (2014), Uhlíkový fotokatalyzátor účinně převádí CO 2na CH 4a C2H2 ve viditelném světle . Green Chem. 16, 2142–2146
  159. AlOtaibi, B., Ventilátor, S., Wang, D., Ye, J. & Mi, Z. (2015), oplatka úrovni umělé fotosyntézy pro CO 2redukce na CH 4a CO pomocí nanodrátů GaN . ACS Catal. 5, 5342–5348
  160. Liu, X., Inagaki, S. & Gong, J. (2016), Heterogenní molekulární systémy pro fotokatalytické CO 2redukce oxidací vody . Angew. Chem. Int. Vyd. 55, 14924–14950
  161. Wang, Y. a kol. (2016), Facile jednokroková syntéza hybridního grafitového nitridu uhlíku a uhlíkových kompozitů jako vysoce výkonných katalyzátorů pro CO 2fotokatalytická konverze. ACS Appl. Mater. Interf. 8, 17212–17219
  162. Zhu, S. a kol. (2016) Fotokatalytická redukce CO 2s H 2 Ona CH 4přes ultratenké 2D nanosheety SnNb2O6 za ozáření viditelným světlem . Green Chem. 18, 1355–1363
  163. Azcarate, I., Costentin, C., Robert, M. & Savéant, J.-M. (2016), A Study of through-space charge interakční substituční efekty v molekulární katalýze vedoucí k návrhu nejúčinnějšího katalyzátoru CO 2elektrochemická konverze na CO. J. Am. Chem. Soc. 138, 16639–16644
  164. Bonin, J., Maurin, A. & Robert, M. Molekulární katalýza elektrochemické a fotochemické redukce CO 2s komplexy na bázi kovů Fe a Co. Nedávné pokroky. Coord. Chem. Rev. 334, 184–198 (2017)
  165. Costentin, C, Robert M., Savéant, J.-M. a Tatin, A. (2015), efektivní a selektivní molekulární katalyzátor na CO 2elektrochemická přeměna na CO ve vodě . Proc. Natl Acad. Sci. USA 112, 6882–6886
  166. Simon J. Moore, Sven T. Sowa, Christopher Schuchardt, Evelyne Deery, Andrew D. Lawrence a kol. (2017), Elucidace biosyntézy koenzymu methanového katalyzátoru F430 , Nature , zveřejněno 22. února 2017, DOI : 10.1038 / nature21427 ( abstrakt )
  167. Tadhg P. Begley (2017), Biochemistry: Origin of a key player in methane biosynthesis  ; zveřejněno 22. února 2017; DOI : 10.1038 / nature21507 , Nature  ; ( shrnutí )
  168. Xie, SL, Liu, J., Dong, LZ, Li, SL, Lan, YQ a Su, ZM (2019). Heterokovová aktivní místa spojená se silně redukčním polyoxometalátem pro selektivní fotokatalytickou konverzi CO 2 na CH4 ve vodě . Chemical Science, 10 (1), 185-190.
  169. Steinlechner, C., & Junge, H. (2018) Obnovitelná výroba metanu z oxidu uhličitého a slunečního světla . Angewandte Chemie International Edition, 57 (1), 44-45.
  170. Fukuzumi, S., Lee, YM, Ahn, HS a Nam, W. (2018) Mechanismy katalytické redukce CO 2 s hemovými a nehemovými kovovými komplexy . Chemická věda, 9 (28), 6017-6034.
  171. Di, J., Zhu, C., Ji, M., Duan, M., Long, R., Yan, C .... & Li, H. (2018). Defekt - Bohaté nanotrubičky Bi12O17Cl2 Samo - zrychlující se separace náboje pro zvýšení fotokatalytického CO 2Snížení. Angewandte Chemie, 130 (45), 15063-15067.
  172. Lodh, J., Mallick, A., & Roy, S. (2018). Světelná redukce oxidu uhličitého spojená s přeměnou acetylenové skupiny na keton pomocí funkčního Janusova katalyzátoru na bázi keplerátu {Mo 132}. Journal of Materials Chemistry A, 6 (42), 20844-20851. ( shrnutí ).
  173. Guillaume Dera, Role paleoklimatických změn na vývoj biodiverzity v Pliensbachienu a Toarcienu (disertační práce z geologie), Dijon,2009( SUDOC  150641303 , online prezentace ).
  174. (in) JL Kirschvink a TD Raub, „Metanová  pojistka pro kambrijskou explozi: uhlíkové cykly a skutečná polární putování  ,“ Comptes Rendus Geoscience 335 (1), 2003 ( číst online ), s.  65-78 .
  175. (in) Austen, MC, Warwick, RM a Ryan, KP (1993), „  Astomonema southwardorum sp. nov., nematodovitý háďátko dominující v oblasti prosakování metanu v Severním moři  “, Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom , 73 (03), s. 627-634.
  176. P. Viens, Studium biodiverzity mikrobiálního společenství biofiltru, který zpracovává metan jako funkci různých koncentrací amonia , 111 s. [PDF] , in Masters Abstracts International , sv. 49, č. 4, 2010.

Podívejte se také

Bibliografie

Související články