Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Гидрат метана. Future Ocean
Гидрат метана. Future Ocean

Метан как альтернативный источник ископаемого топлива

Природные ресурсы, экология и строительство

Опубликовано: 17.07.2020

Обновлено: 02.08.2020

 984

Метан получают из различных источников. Известно, что в результате деятельности человека наибольшее количество метана производится в процессе выращивания риса, животноводства, захоронения отходов, сжигания биомассы и добычи угля

Энергия необходима для выживания всего живого на Земле. Она расходуется человеком каждый день для питания автомобилей, отопления или охлаждения зданий, зарядки смартфонов и так далее. Ископаемое топливо является основным источником энергии, на его долю, например в США, приходится 86% всего ее потребления. Природные энергоресурсы преимущественно представлены в виде нефти, угля и природного газа.

Альтернативные источники энергии, включая солнечную, ветряную и гидроэнергетику, в последние несколько лет дали надежду на удовлетворение энергетических потребностей более экологически чистым способом. Однако, несмотря на достигнутый технический прогресс, они все еще сильно отстают от темпов потребления ископаемого топлива.

В настоящее время всё больше стран уделяют метану повышенное внимание как более предпочтительному источнику энергии, потребление которого могло бы обогнать другие ископаемые виды ресурсов. Эта энергетическая форма ископаемого топлива считается более чистой альтернативой нефти и углю, она богата углеродом и широко распространена в природе. Однако метан считается и более мощным парниковым газом, чем двуокись углерода, и может создавать опасность при его хранении и использовании.

Преимущества метана

Метан получают из различных источников. Известно, что в результате деятельности человека наибольшее количество метана производится в процессе выращивания риса, животноводства, захоронения отходов, сжигания биомассы и добычи угля.

Природные источники включают бактерии или метаногены, разлагающие целлюлозу в кишечнике термитов или в заболоченных местах. Метан производится в анаэробных условиях двумя основными способами:

  • диоксид углерода восстанавливается водородом, жирными кислотами или спиртами, выступающими в качестве доноров водорода;
  • трансметилирование уксусной кислоты (CH3COOH) или метилового спирта (CH3OH). Хотя это явление хорошо известно, вычисление фактического чистого выхода метана оказывается немного сложнее, так как он может потребляться в вышележащих аэробных слоях.

В последнее время много внимания привлекает газовый гидрат (клатрат) метана, известный как «огненный лед», имеющий форму ледяного кристалла с запертым в нем природным газом - метаном, образованным сочетанием низких температур и высокого давления. Один кубический метр смеси выделяет около 160 кубических метров газа, что делает его высокоэнергоемким топливом. Большая часть метана в основном сосредоточена в районах вечной мерзлоты и континентальных откосах.

Фактические данные показывают, что эти залежи огромны, и в гидратах метана запасено больше энергии, чем во всех ископаемых мировых ресурсах, вместе взятых. Метан производит энергию в виде тепла при воспламенении в результате окислительного пиролиза. Следующие уравнения реакции описывают этот процесс:

CH₄ + O₂ → CO + 2H₂O (окислительный пиролиз)

2H₂ + O₂ → 2H₂O + ЭНЕРГИЯ (тепло)

2CO + O₂ → 2CO₂ + ЭНЕРГИЯ (тепло)

СН₄ + 2О₂ → CO₂ + 2H₂O + 891 кДж/моль

Недостатки метана

Хранение и использование метана может оказаться сложным процессом, создающим возможные трудности, связанные с усугублением проблем изменения климата. Считается, что он как парниковый газ в 20-30 раз сильнее воздействует на потепление климата, чем двуокись углерода. Не так уж сложно представить сценарий, когда вечная мерзлота и гидраты метана начнут оттаивать, выпуская триллионы кубометров метана в атмосферу, ускоряя глобальное потепление. Кроме этого, метан легко воспламеняется и поэтому пожароопасен.

Еще один источник метана связан с сельским хозяйством и жвачными животными. С ними связан открытый вопрос: каким образом эти источники могут быть сокращены, если спрос на мясо и сельскохозяйственную продукцию в ближайшем будущем уменьшаться не собирается?

Мусорные свалки не до конца используют технологии, позволяющие сдерживать выбросы метана, который производится метаногенами.

Будущие направления

Несмотря на экологические проблемы, метан все еще считается лучшей альтернативой традиционному ископаемому топливу, и, безусловно, в настоящее время предпринимаются усилия, чтобы он стал ведущим источником энергии будущего. Эксперты считают, что при использовании клатратов высвобождение метана из кристаллических структур происходит с медленной, а не катастрофической взрывной интенсивностью, и значительная его часть вообще никогда не достигнет атмосферы.

К сожалению, в мире нет бесконечного количества ресурсов и у людей отсутствует способность бережливо к ним относиться, и поэтому использование альтернативных источников энергии неизбежно.

 

Источник: Stanford University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

В кварцевом пегматите черный турмалин преобразуется в розовый. (Фото: Patrick Phelps/Rice University)

Драгоценные кристаллы могут появиться в земной породе за несколько лет

Обновлено: 07.10.2020
 655
Теплый и холодный тепловые потоки направлены на человека. VELUX

Тепловой комфорт в зданиях: что из себя представляет и как достичь

Обновлено: 26.03.2022
 510
Кишечная палочка. Pixabay

Модифицированная кишечная палочка производит биотопливо

Обновлено: 26.11.2021
 801

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Исследования40
    • Альтернативная энергия57
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Природные ресурсы, экология и строительство91

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.