Méthane

Propriétés

Le méthane est le composant principal d'un gaz naturel , environ 97% de par le volume. À la température ambiante et à la pression standard , le méthane est un gaz sans couleur et inodore ; l'odeur caractéristique du gaz naturel est une mesure de sécurité artificielle provoquée par l'addition d'un odorant, souvent Methanethiol ou Ethanethiol . Le méthane a un point d'ébullition de C du ° −161 à une pression de l'une atmosphère . Pendant qu'un gaz il est le inflammable seulement au-dessus d'un étroit s'étendent des concentrations (5-15%) en air. Le méthane liquide ne brûle pas à moins que soumis à la pression (les normalement 4-5 atmosphères.)

Effets sur la santé potentiels

Le méthane n'est pas toxique ; cependant, il est fortement inflammable et peut former les mélanges explosifs du avec de l'air. Le méthane est violemment réactif avec des halogènes des oxydants et quelques composés halogénés. Le méthane est également un agent asphxyiant et peut déplacer l'oxygène dans un espace inclus. L'asphyxie peut résulter si la concentration en oxygène est réduite à de 19.5% en-dessous par déplacement. Les concentrations auxquelles la forme de mélanges inflammables ou explosifs sont beaucoup inférieure que la concentration à laquelle le risque d'asphyxie est significatif. Quand des structures sont établies dessus ou le gaz d'échappement proche de méthane des remblais peut pénétrer les intérieurs des bâtiments et exposer des occupants aux niveaux significatifs du méthane. Quelques bâtiments ont particulièrement machiné des systèmes de rétablissement au-dessous de leurs sous-sols activement pour capturer un tel gaz d'échappement fugitif et pour l'exhaler à partir du bâtiment. Un exemple de ce type de système est dans le bâtiment , Brisbane, la Californie de Dakin de .

Réactions de méthane

Les réactions principales à du méthane sont : Combustion , reformation de vapeur au Syngas , et halogénation . Généralement il est difficile de commander des réactions de méthane. Il est difficile réaliser oxydation partielle en le méthanol , par exemple ; la réaction progresse typiquement toute la manière à l'anhydride carbonique et à l'eau .

Combustion

Dans la combustion du méthane, plusieurs étapes sont impliquées :

Le méthane est censé pour former un formaldéhyde (HCHO ou). Le formaldéhyde donne à un de formyle radical (HCO), qui forme alors l'oxyde de carbone (Co). Le processus s'appelle la pyrolyse oxydante :

Après la pyrolyse oxydante, s'oxyde, formant, complétant le niveau des espèces actives, et libérant la chaleur . Ceci se produit très rapidement, habituellement dans sensiblement moins qu'une milliseconde .

En conclusion, le de Co oxyde formant et libérant plus de chaleur. Ce processus est généralement plus lent que les autres étapes chimiques, et exige typiquement d'uns à plusieurs millisecondes de se produire.

Activation d'hydrogène

La force du carbone - la liaison covalente de l'hydrogène en méthane est parmi le plus fort en tous les hydrocarbures, et ainsi son utilisation pendant qu'une matière de base chimique est limitée. En dépit de la barrière élevée d'activation pour casser le lien de ch, est toujours le produit de départ principal pour la fabrication de l'hydrogène dans la reformation de vapeur . La recherche des catalyseurs qui peuvent faciliter l'activation en esclavage de ch en méthane et d'autres bas alcanes est un domaine de recherche avec la signification industrielle considérable.

Réactions à des halogènes

Le méthane réagit avec des tous les halogènes donnés des conditions appropriées, comme suit :

là où X est un halogène : Fluor (f), chlore (Cl) de , brome (Br) de , ou iode (i). Ce mécanisme pour ce processus s'appelle l'halogénation de radical libre de .

Utilisations

Carburant

pour plus sur l'utilisation du méthane comme carburant, voient : Gaz naturel de

Le méthane est important pour la génération électrique en la brûlant comme carburant dans une turbine à gaz ou la chaudière de vapeur. Comparé à d'autres carburants d'hydrocarbure le méthane brûlant produit moins d'anhydride carbonique pour chaque unité de la chaleur libérée. En outre, la chaleur du méthane de combustion est environ 802 kJ/mol, qui est inférieure à n'importe quel autre hydrocarbure, mais si un rapport est fait avec la masse moléculaire (16.0 g/mol) divisée par la chaleur de combustion (802 kJ/mol) on le constate que le méthane, étant l'hydrocarbure le plus simple, produit réellement la plupart de chaleur par masse d'unité que d'autres hydrocarbures complexes. Dans beaucoup de villes, le méthane est sifflé dans des maisons pour le chauffage domestique et des buts de cuisson. Dans ce contexte on le connaît habituellement comme gaz naturel , et est considéré comme avoir une teneur en énergie 39 du Megajoules par mètre cube, ou 1.000 le Btu par pied cube standard .

Le méthane sous forme de gaz naturel comprimé par est employé comme carburant pour des véhicules, et est prétendu être plus favorable à l'environnement que des solutions de rechange telles que l'essence/essence et le diesel. La recherche est conduite par NASA sur le potentiel du méthane comme ergol combustible De . Un avantage de méthane est qu'il est abondant dans beaucoup de parties du système solaire et ce pourrait potentiellement être le moissonné in situ, fournissant le carburant pour un voyage retour.

Utilisations industrielles

Le méthane est employé dans des processus chimiques industriels et peut être transporté en tant qu'un liquide frigorifié (gaz naturel liquéfié, ou GNL ). Tandis que les fuites d'un récipient liquide frigorifié sont au commencement plus lourdes qu'aère en raison de la plus grande densité du gaz froid, le gaz à la température ambiante est plus léger que l'air. Les gazoducs distribuent des grands nombres de gaz naturel , dont le méthane est le composant principal.

Dans l'industrie chimique, le méthane est la matière de base du choix pour la production de l'hydrogène , du méthanol , de l'acide acétique , et de l'anhydride acétique . Une fois utilisée pour produire quelconque d'entre ces produits chimiques, méthane est d'abord convertie en gaz de synthèse , mélange de l'oxyde de carbone et hydrogène , par la reformation de vapeur . Dans ce processus, le méthane et la vapeur réagissent sur un catalyseur du nickel à températures élevées (°C) 700-1100.

Le rapport de l'oxyde de carbone à l'hydrogène en gaz de synthèse peut alors être ajusté par l'intermédiaire de la réaction de décalage de gaz d'eau sur la valeur appropriée au but prévu.

Les produits chimiques méthane-dérivés moins significatifs incluent l'acétylène , préparé en passant le méthane par un arc électrique , et les chlorométhanes (chlorométhane , dichlorométhane , chloroforme , et tétrachlorure de carbone ), produits en réagissant le méthane avec le gaz du chlore . Cependant, l'utilisation de ces produits chimiques diminue, acétylène pendant qu'elle est remplacée par les produits de remplacement moins coûteux, et les chlorométhanes dus à la santé et aux soucis environnementaux.

Sources de méthane

Gisements de gaz naturel

La source principale du méthane est extraction à partir des dépôts géologiques connus sous le nom de gisements de gaz naturel . Elle est associée à d'autres carburants de l'hydrocarbure et parfois accompagnée de l'hélium et de l'azote . Le gaz aux niveaux peu profonds (basse pression) est constitué par l'affaiblissement anaérobie du de la matière organique et du méthane retouché de profondément sous la surface terrestre. Dépose généralement plus profond enterré et à températures élevées que ceux qui donnent le pétrole produisent du gaz naturel. Le méthane est également produit en quantité considérable à partir des pertes organiques de décomposition des remblais des déchets solides

Sources alternatives

Indépendamment des gisements de gaz une méthode alternative d'obtenir le méthane est par l'intermédiaire du biogaz produit par la fermentation de la matière organique comprenant l'engrais , le cambouis d'eau usagée, les déchets solides municipaux (remblais y compris), ou n'importe quelle autre matière de base biodégradable, dans des conditions anaérobies. Les hydrates de méthane/clathrates (combinaisons d'icelike de méthane et d'eau sur le fond sous-marin, trouvées en vaste quantité) sont une future source potentielle de méthane. Les bétail rotent le méthane, expliquant 16% des émissions annuelles du méthane du monde à l'atmosphère. Le secteur de bétail en général (principalement des bétail, des poulets, et des porcs) produit 37% de tout le methane" humain-induit ;. De quelque manière que " d'animaux ; cela a mis leurs énergies dans faire le gaz sont moins efficace à produire le lait et le meat" ;. La première recherche a trouvé un certain nombre de traitements médicaux et d'ajustements diététiques qui aident à limiter la production du méthane chez les ruminants .

Industriellement, le méthane peut être créé des gaz communs et de l'hydrogène atmosphériques (produits, peut-être, par électrolyse ) par des réactions chimiques telles que le Sabatier de processus, Fischer-Tropsch de processus. L'extraction de méthane de couche de charbon de est une méthode pour extraire le méthane à partir d'un gisement de charbon .

Une expérience scientifique récente a également donné des résultats indiquant les espèces une de l'usine produisant le méthane de trace.

Méthane en atmosphère terrestre < ! -- Cette section est liée de l'hydrate de clathrate de -->

Le méthane dans l'atmosphère terrestre est un gaz à effet de serre important avec un potentiel de réchauffement global de 25 sur une période de 100 ans. Ceci signifie qu'une émission de méthane de 1 tonne aura 25 fois l'impact sur la température d'une émission d'anhydride carbonique de 1 tonne pendant les 100 années suivantes. Le méthane a un grand effet pendant une brève période (environ 10 ans), tandis que l'anhydride carbonique a un léger effet pendant une longue période (sur 100 ans). En raison de cette différence en effet et de période de temps, le potentiel de réchauffement global du méthane sur une période d'an 20 est 72. La concentration en méthane a augmenté environ de 150% depuis 1750 et elle explique 20% de tout le forçant radiatif de tous les gaz à effet de serre longévitaux et globalement mélangés.

La concentration moyenne en taupe du méthane sur la surface terrestre en 1998 était 1. Sa concentration est plus haute dans l'hémisphère nord car la plupart des sources (normal et humain) sont plus grandes. Les concentrations varient de façon saisonnière avec un minimum vers la fin de l'été.

Le méthane est créé près de la surface, et il est porté dans la stratosphère par avion en hausse dans les tropiques . L'habillage non contrôlé du méthane en atmosphère terrestre est naturellement vérifier-bien que l'influence humaine puisse déranger ceci normal règlement-par la réaction du méthane à une molécule connue sous le nom de radical hydroxyle , une molécule du hydrogène-oxygène formée quand les atomes d'oxygène simples réagissent avec de la vapeur d'eau.

Le méthane le plus tôt a été déchargé dans l'atmosphère par activité volcanique. Pendant ce temps, la vie la plus tôt de la terre est apparue. Ces premières, antiques bactéries supplémentaires à la concentration en méthane en convertissant l'hydrogène et l'anhydride carbonique en méthane et eau. L'oxygène n'est pas devenu une partie de l'atmosphère jusqu'à ce que les organizations photosynthétiques aient évolué plus tard dans l'histoire de la terre. Sans l'oxygène, le méthane resté dans l'atmosphère plus longtemps et à des concentrations plus élevées qu'elle fait aujourd'hui.

Émissions de méthane

Houweling et autres (1999) donnent les valeurs suivantes pour les émissions de méthane (Tg/a=teragrams par an) : Cependant les auteurs soulignent le " ; nos résultats sont préliminaires en ce qui concerne le strength" d'émission de méthane ;. Ces résultats ont été mis en question dans un papier 2007 qui a trouvé le " de ; il n'y a aucune évidence pour l'émission aérobie substantielle de méthane par les usines terrestres, au maximum 0.3% du values" précédemment édité ; .

Les mesures atmosphériques à long terme du méthane par NOAA prouvent que l'accumulation du méthane a ralenti nettement pendant la dernière décennie, après avoir presque triplé depuis des époques préindustrielles. On le pense que cette réduction est due aux émissions industrielles et à la sécheresse réduites dans des secteurs de marécage.

Procédés de déplacement

Le mécanisme principal de déplacement du méthane de l'atmosphère implique la chimie radicale ; il réagit avec le radical hydroxyle ( · OH), au commencement formé de la vapeur d'eau décomposée par les atomes d'oxygène qui viennent du fendage de l'ozone par le rayonnement ultra-violet du :

Cette réaction dans la troposphère donne une vie de méthane de 9. Deux éviers plus mineurs sont des éviers de sol (vie de 160 ans) et perte stratosphérique par la réaction au · OH, · Cl et de · O¹D dans la stratosphère (vie de 120 ans), donnant une vie nette de 8.

Méthane extraterrestre

Le méthane a été détecté ou est censé pour exister dans plusieurs endroits du système solaire . On l'est censé pour avoir été créé par des processus abiotiques du , à l'exception possible du Mars .
Mars de

Jupiter
Saturne
Iapetus
Titan - (il semble y avoir les lacs d'hydrocarbure autour des régions polaires)
Enceladus
Uranus
Ariel
Miranda
Oberon
Titania
Umbriel
Neptune
Triton
Pluton
Charon *
Eris
Comète Halley
Comète Hyakutake

Les traces du méthane sont présentes dans l'atmosphère mince de la lune du de la terre.

Le méthane a été également détecté en nuages interstellaires
On pense que le méthane de

est présent sur Charon, mais il n'est pas 100% confirmé.

Voir également

Désastre 2007 de mine de Zasyadko
Origine de pétrole d'Abiogenic de
Digestion anaérobie
Respiration anaérobie
Biogaz
Gaz à effet de serre
Halomethane , dérivés halogénés de méthane.
Liste de des alcanes
Clathrate , forme de méthane de de glace d'eau qui contient le méthane.
Methanogen , Archaea qui produisent le méthane comme sous-produit métabolique.
Methanogenesis , la formation du méthane par les microbes .
Methanotroph , bactéries qui peuvent se développer using le méthane en tant que leur seulement source de carbone et énergie.
Groupe méthylique , un groupe fonctionnel de semblable au méthane.
Gaz organique
Or de Thomas de

Random links: