ما هو غاز الميثان

الميثان هو غاز عديم اللون والرائحة ويُعرف أيضًا باسم غاز المستنقعات أو هيدريد الميثيل، الميثان وزنه أخف من الهواء كما أنه قابل للذوبان في

الماء

بشكلٍ طفيف فقط، ويحترق بسهولة في الهواء مكونًا ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، نقطة غليان الميثان هي -162 درجة مئوية أي ما يعادل (-259.6 درجة فهرنهايت) ونقطة الانصهار هي -182.5 درجة مئوية أي ما يعادل (-296.5 درجة فهرنهايت)، ويعد الميثان من أبسط أنواع الألكانات (الهيدروكربونات) ومعه الإيثان إلا أن الأمر يتوقف على

الفرق بين الميثان والايثان

، وتتعدد استخدامات غاز الميثان في حياتنا بشكلٍ كبير، وسيتم تناول استخدامات غاز الميثان تفصيلًا.

يعد غاز الميثان من الغازات الدفيئة المؤثرة، وصيغته الكيميائية هي (CH4)، كما أن

نوع الرابطة في CH4

أي جزء الميثان هي سيجما

،

ويمتلك غاز الميثان تأثير في ظاهرة الاحتباس الحراري أقوى من تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون، ومع ذلك فإن عمر غاز الميثان قصير ولا يدوم في الجو إلا لـ 9 أعوام تقريبًا قبل أن يتحول (تحت تأثير التفاعلات الكيميائية) إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء.

تسبب الميثان الطبيعي المتواجد تحت الأرض انفجارات كارثية في المناجم ومنصات النفط، الميثان يمكن أن يصبح متفجرًا عند مزجه مع مواد كيميائية أخرى بمستويات منخفضة تصل إلى 5 في المائة، إذا كنت في مكان يمكنك فيه شم رائحة “بيض فاسد” كريهة، فقد تكون مستويات الميثان عالية بما يكفي لتصبح متفجرة، فغاز الميثان إن كان ذا تركيز عالي يمكن أن يكون مميتًا عند اشتعاله.[1]

استخدامات غاز الميثان في الحياة اليومية

تتعدد استخدامات غاز الميثان في حياتنا بشكلٍ كبير يصل إلى حد الاعتماد عليه بشكلٍ كبير في العديد من الجوانب الحياتية، وهي كما يأتي:[1][2]

يتم استخدام غاز الميثان بشكل أساسي كوقود لتوليد الحرارة والضوء كما أنه يستخدم في تصنيع المواد الكيميائية العضوية.
يستخدم غاز الميثان في تحضير العديد من المركبات العضوية مثل مركب الكلوروفورم ومركب رابع كلوريد الكربون والذي يتم استخدامه كمادة مذيبة أو في خمد النيران.
يستخدم غاز الميثان في العديد من الصناعات التي نحتاجها في حياتنا اليومية، وذلك مثل صناعة

البلاستيك

وصناعة النايلون وصناعة الكحوليات ومادة الفورمالدهيد.
يستخدم غاز الميثان للحصول على الطاقة عن طريق عملية الاحتراق، فكل كيلو من غاز الميثان يخرج لنا 13300 سعر أي ما يعادل 55594 جول.
يستخدم غاز الميثان في تحضّير مركّب كيميائي يدعى مركب النيتروميثان، وهو عبارة عن سائلٌ ذو قوام لزجٌ لا يمتلك رائحة، والذي يدخل في عملية صنع العقاقير الطبيَّة، وصنع المبيدات الحشريّة، وصنع المفرقعات.
يستخدم غاز الميثان في غاز

الطبخ

وذلك بنسبة 90% مع عدد من الغازات الأخرى.
يكون حوالي 80%من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود.
يستخدم غاز الميثان في تحضير الغاز الاصطناعي.
يستخدم غاز الميثان الذي يتواجد في الغاز الطبيعي كمصدر من مصادر الطاقة أثناء الطهي، كما يستخدم في تدفئة المنازل أو تبريدها.
يستخدم غاز الميثان الناتج عن عملية الاحتراق المعتمد في تجفيف منتجات بعض الشركات وإزالة الرطوبة منها وذوبانها وتعقيمها.
يدخل غاز الميثان في صناعة الهيدروجين، والذي يتم استخدامه في العديد من الصناعات، كما يعتبر من أهم العناصر لمادة الكحول ولذلك يعتبر عنصرٍ أساسيةٍ في تكوين كحول الميثان.
يستخدم غاز الميثان في صناعة حمض الهيدروكلوريك الذي يتم استخدامه في المعامل.
يستخدم غاز الميثان في صناعة الأمونيا، وذلك عن طريق خلطه مع مركب الهيدروجين.
يُحضّر منه

أسود

الكربون الذي يتم استخدامه في أحبار الطباعة ويستخدم أيضًا كعامل تقوية في المطاط المستخدم في إطارات السيارات.

كيف ينتج غاز الميثان

يتم إنتاج غاز الميثان في شكلين أساسيين، إما بصورة طبيعية أو عن طريق تصنيعه، وهذه الطرق كما يأتي:

المصادر الطبيعية لغاز الميثان

عن طريق التحلل البكتيري اللاهوائي للمواد النباتية تحت الماء، تعتبر الأراضي الرطبة المصدر الطبيعي الرئيسي لغاز الميثان المنتج بهذه الطريقة، يوجد أيضًا مصادر طبيعية أخرى مهمة لإنتاج الميثان مثل

النمل

الأبيض (نتيجة لعمليات الهضم)، والبراكين، وفتحات في قاع المحيط، ورواسب هيدرات الميثان التي تحدث على طول الحواف القارية وتحت جليد

أنتاركتيكا

والتربة المتجمدة في القطب الشمالي. الميثان هو أيضًا المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، والذي يحتوي على من 50 إلى 90 في المائة من الميثان (اعتمادًا على المصدر)، ويحدث كمكوِّن لموقد (غاز قابل للاشتعال) على طول طبقات الفحم.

المصادر البشرية لغاز الميثان

يعد إنتاج واحتراق الغاز الطبيعي والفحم من أهم مصادر الميثان البشرية، حيث أن استخراج ومعالجة الغاز الطبيعي والتقطير المدمر للفحم في تصنيع غاز الفحم وغاز الأفران يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الميثان في الغلاف الجوي، يوجد أيضًا العديد من الأنشطة البشرية الأخرى التي تساعد على إنتاج غاز الميثان مثل: حرق الكتلة الحيوية، إدارة النفايات.

يمكن أيضًا إنتاج الميثان عن طريق تربية الماشية، لأن تربية الماشية تنتج 90 مليون طن من الميثان سنويًا، وبينما يقوم البشر بتربية الحيوانات المجترة مثل

الأبقار

والأغنام والماعز للحصول على الغذاء، ينتج عن التخمر المعوي لحيوانات المزرعة 27٪ من انبعاثات غاز الميثان البشرية.

أثناء عملية الهضم الطبيعية، تفرز كميات كبيرة من الميثان، يحدث التخمر المعوي بسبب الكائنات الحية الدقيقة في معدة هذه الحيوانات وينتج عن هذا الميثان كمنتج ثانوي إما أن يزفره الحيوان أو يتم إطلاقه عبر

غازات

البطن، وهذا هو السبب في أن

اللحوم

التي نأكلها كل يوم لها تأثير كبير على إجمالي انبعاثات الميثان.[1]

معادلة تحضير غاز الميثان في المختبر

يتم تحضير الميثان في المعمل بالتقطير الجاف لملح أسيتات الصوديوم اللامائية مع الجير الصودي ومعادلة التفاعل الخاصة به هي:[3]

طريقة تحضير غاز الميثان في المعمل كما يأتي:

يتم خلط مسحوق أسيتات الصوديوم مع أربعة أضعاف كمية الجير الصودي.
يتم وضع الخليط في أنبوب زجاجي صلب مزود بأنبوب توصيل ويتم تسخينه.
عندما يتم تسخين محتويات الأنبوب يتم إنتاج غاز الميثان ويتم جمعه عن طريق إزاحة المياه.

مخاطر غاز الميثان

إذا تواجد غاز الميثان في الغلاف الجوي القريب من الأرض فهو بذلك يعد من الملوثات الخطيرة للبيئة، فقد يتسبب وجوده في العديد من الإصابات بالأمراض التنفسية، كما أنه قد يلحق الضرر بالمحاصيل الزراعية، وذلك لأن

غاز الميثان وبعض الغازاتٍ الأخرى، مثل: ثاني أكسيد الكربون، وأكسيد النيتروز وغيرها، من الغازات الدفيئة التي تحتبس الحرارة المرتدّة عن سطح الأرض في الغلاف الجويّ، وهذه الغازات تُحدث تغيُّراتٍ في مناخ الكرة الأرضيّة؛ حيث تؤدِّي زيادة تركيزها في الغلاف الجويِّ إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض بشكلٍ عامّ، ويُعدّ غاز الميثان غازاً شديد الخطر؛ حيث إنّ قدرته على تسخين الغلاف الجويّ تفوق تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون بخمسٍ وعشرين مرّةً.

يوجد أيضًا العديد من الأضرار لغاز الميثان على الإنسان حيث يسبب التعرض لغاز الميثان ما يلي:[2][4]

الاختناق.
فقدان الوعي.
استفراغ وغثيان.
فقدان التنسيق.
زيادة معدل التنفس.
مشاكل في

القلب

والأوعية الدموية والجهاز التنفسي والعصبي.
فقدان الذاكرة والاكتئاب.
تطور الصرع والالتهاب الرئوي ورهاب الأماكن المغلقة.
التنميل.
مشاكل في الرؤية.
ملامسة

الجلد

أو العين للميثان السائل يمكن أن تسبب الإصابة بقضمة الصقيع.

هل غاز الميثان سام

يمتلك غاز الميثان العديد من المخاطر والأضرار التي سبق ذكرها، لكن على الرغم من كونه خطيرًا إلا أنه غاز غير سام، ولا يوجد أي دراسات أو معلومات تثبت كونه سامًا، فالسموم تعمل عن طريق التأثير في

الجسم

بشكلٍ كيميائي، وذلك عن طريق توقف نشاط عملية التمثيل الغذائي الطبيعي في جسم الإنسان، أو القيام بالتدخل في هذا النشاط، لكن الميثان لا يمتلك كل هذا التأثير، واستنشاق بعضه ليس سامًا، لكن هناك بعض العوامل التي تجعله سام على من يتنفسه، وهو عدم توافر غاز الأكسجين بكمية كافية في الهواء، ولكي يظل الشخص على قيد

الحياة

يجب أن لا يقل مستوى الأكسجين عن نسبة 19.5%.

مع أن غاز الميثان غير سام إلا أن الميثان شديد الانفجار ويمكن أن يتسبب في الوفاة بالاختناق، من المهم فهم كيفية التعامل مع المخاطر المرتبطة بغاز الميثان أثناء استخدامه كمصدر للطاقة.[4]