معلومات ثقافية

استخدامات غاز الميثان في حياتنا

ما هو غاز الميثان؟ الميثان هو غاز عديم اللون والرائحة ، ويعرف أيضًا باسم غاز المستنقعات أو هيدريد الميثيل. الميثان أخف في الوزن من الهواء وقابل للذوبان في الماء بشكل طفيف فقط ، كما أنه يحترق بسهولة في الهواء مكونًا ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. درجة غليان الميثان هي -162 درجة مئوية أي ما يعادل (-259.6 درجة فهرنهايت) ونقطة الانصهار هي -182.5 درجة مئوية (-296.5 درجة فهرنهايت) ،
الميثان هو أحد أبسط أنواع الألكانات (الهيدروكربونات) ، إلى جانب الإيثان ، لكنه يعتمد على الاختلاف بين الميثان والإيثان.
هناك العديد من استخدامات الميثان في حياتنا ، وستتم مناقشة استخدامات الميثان بالتفصيل.

الميثان هو أحد أكثر غازات الدفيئة تأثيرًا ، وصيغته الكيميائية هي (CH4) ، ونوع الرابطة في الميثان ، أي أن جزء الميثان هو سيجما ، والميثان له تأثير أقوى على الاحتباس الحراري من ثاني أكسيد الكربون ، ومع ذلك ، عمر الميثان قصير فهو يدوم فقط في الغلاف الجوي لمدة 9 سنوات قبل أن يتحول (تحت تأثير التفاعلات الكيميائية) إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

يتسبب الميثان الطبيعي تحت الأرض في حدوث انفجارات كارثية في المناجم ومنصات النفط. يمكن أن يصبح الميثان متفجرًا عند مزجه مع مواد كيميائية أخرى بمستويات منخفضة تصل إلى 5 في المائة. إذا كنت في مكان يمكنك فيه شم رائحة “بيضة فاسدة” ، فقد تكون مستويات الميثان عالية بما يكفي للانفجار ، وغاز الميثان بتركيز عالٍ يمكن أن يكون مميتًا عند اشتعاله.

استخدامات غاز الميثان في الحياة اليومية

للميثان مجموعة متنوعة من الاستخدامات في حياتنا ، لدرجة الاعتماد عليها بشكل كبير في العديد من جوانب الحياة ، على النحو التالي:

  • يستخدم الميثان بشكل أساسي كوقود لتوليد الحرارة والضوء ويستخدم أيضًا في تصنيع المواد الكيميائية العضوية.
  • يستخدم غاز الميثان في تحضير العديد من المركبات العضوية مثل الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون ، والذي يستخدم كمذيب أو في إطفاء الحرائق.
  • يُستخدم غاز الميثان في العديد من الصناعات التي نحتاجها في حياتنا اليومية ، مثل صناعة البلاستيك وصناعة النايلون وصناعة الكحول والفورمالديهايد.
  • يستخدم غاز الميثان للحصول على الطاقة من خلال عملية الاحتراق. مقابل كل كيلوغرام من غاز الميثان نحصل على 13300 سعرة حرارية أي ما يعادل 55594 جول.
  • يستخدم غاز الميثان لتحضير مركب كيميائي يسمى نيترو ميثان وهو سائل لزج ليس له رائحة ويستخدم في عملية صنع العقاقير الطبية وصنع المبيدات الحشرية وصنع البسكويت.
  • يستخدم الميثان في غاز الطهي بمعدل 90٪ مع عدد من الغازات الأخرى.
  • يستخدم حوالي 80٪ من الغاز الطبيعي كوقود.
  • يستخدم غاز الميثان في تحضير الغاز الصناعي.
  • يستخدم غاز الميثان ، الموجود في الغاز الطبيعي ، كمصدر للطاقة أثناء الطهي ، وكذلك في تدفئة أو تبريد المنازل.
  • يتم استخدام غاز الميثان الناتج عن عملية الاحتراق المعتمدة في تجفيف منتجات بعض الشركات وإزالة الرطوبة منها وصهرها وتعقيمها.
  • يستخدم غاز الميثان في صناعة الهيدروجين الذي يستخدم في كثير من الصناعات. كما أنه يعتبر من أهم عناصر الكحول ، وبالتالي فهو عنصر أساسي في تكوين كحول الميثان.
  • يستخدم الميثان في تصنيع حمض الهيدروكلوريك الذي يستخدم في المعامل.
  • يستخدم الميثان لصنع الأمونيا عن طريق مزجها بالهيدروجين.وهي مصنوعة من الكربون الأسود الذي يستخدم في أحبار الطباعة ويستخدم أيضًا كعامل تقوية في المطاط المستخدم في إطارات السيارات.
شاهد أيضاً:   ما هي مصادر الماء الطهور

كيف يتم إنتاج غاز الميثان؟

يتم إنتاج الميثان في شكلين أساسيين ، إما بشكل طبيعي أو من خلال تصنيعه ، وهذه الطرق هي كما يلي:

المصادر الطبيعية لغاز الميثان

عن طريق التحلل البكتيري اللاهوائي للمواد النباتية تحت الماء ، فإن الأراضي الرطبة هي المصدر الطبيعي الرئيسي للميثان المنتج بهذه الطريقة. هناك أيضًا مصادر طبيعية مهمة أخرى لإنتاج الميثان مثل النمل الأبيض (نتيجة لعمليات الهضم) ، والبراكين ، وفتحات في قاع المحيط ، ورواسب هيدرات الميثان التي تحدث على طول الحواف القارية وتحت جليد القارة القطبية الجنوبية والتربة الصقيعية في القطب الشمالي. الميثان هو أيضًا المكون الرئيسي للغاز الطبيعي ، والذي يحتوي على 50 إلى 90 في المائة من الميثان (اعتمادًا على المصدر) ، ويحدث كمكون من مكونات الموقد (غاز قابل للاحتراق) على طول طبقات الفحم.

المصادر البشرية لغاز الميثان

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

يمكن أيضًا إنتاج الميثان عن طريق تربية الماشية ، لأن تربية الماشية تنتج 90 مليون طن من الميثان سنويًا ، وبينما يربي البشر المجترات مثل الأبقار والأغنام والماعز للحصول على الغذاء ، ينتج عن التخمر المعوي لحيوانات المزرعة 27٪ من انبعاثات غاز الميثان البشري.

أثناء عملية الهضم العادية ، يتم إخراج كميات كبيرة من الميثان ، ويحدث التخمر المعوي بسبب الكائنات الحية الدقيقة في معدة هذه الحيوانات ويتم إنتاج هذا الميثان كمنتج ثانوي إما أن يزفره الحيوان أو يتم إطلاقه من خلال غازات المعدة ، ولهذا السبب اللحوم التي نأكلها كل يوم لها تأثير كبير على إجمالي انبعاثات الميثان.

شاهد أيضاً:   ماذا نستفيد من الفلين المضغوط

معادلة تحضير غاز الميثان في المختبر

ينتج الميثان في المختبر عن طريق التقطير الجاف لملح أسيتات الصوديوم اللامائي مع جير الصودا ، ومعادلة تفاعله هي:

تكون طريقة تحضير الميثان في المختبر كالتالي:

  • يتم خلط مسحوق أسيتات الصوديوم مع أربعة أضعاف كمية الجير الصودا.
  • يوضع الخليط في أنبوب زجاجي صلب مع أنبوب متصل ويتم تسخينه.
  • عندما يتم تسخين محتويات الأنبوب ، يتم إنتاج الميثان وجمعه عن طريق إزاحة الماء.

مخاطر غاز الميثان

إذا كان الميثان موجودًا في الغلاف الجوي الأرضي ، فإنه يعتبر ملوثًا بيئيًا خطيرًا ، ويمكن أن يتسبب وجوده في العديد من أمراض الجهاز التنفسي ، وكذلك الإضرار بالمحاصيل الزراعية ، وذلك بسبب الميثان وبعض الغازات الأخرى مثل ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز و غازات الدفيئة الأخرى ، التي تحبس الحرارة العائدة من سطح الأرض في الغلاف الجوي ، وتغير هذه الغازات مناخ الأرض ؛ حيث تؤدي زيادة تركيزه في الغلاف الجوي إلى زيادة عامة في درجة حرارة الأرض ، ويكون الميثان من الغازات الخطرة للغاية ؛ قدرتها على تسخين الغلاف الجوي أكبر بـ 25 مرة من قدرة ثاني أكسيد الكربون.

هناك أيضًا الكثير من الأضرار التي تلحق بالبشر من الميثان حيث يتسبب التعرض للميثان في:

  • الاختناق.
  • فقدان الوعي.
  • القيء والغثيان.
  • فقدان التنسيق.
  • زيادة معدل التنفس.
  • مشاكل القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي والعصبي.
  • فقدان الذاكرة والاكتئاب.
  • تطور الصرع والالتهاب الرئوي ورهاب الأماكن المغلقة.
  • خدر؛
  • مشاكل البصر
  • قد يؤدي ملامسة الميثان السائل للجلد أو العينين إلى الإصابة بقضمة الصقيع.

هل غاز الميثان سام؟

يحمل الميثان العديد من المخاطر والأضرار المذكورة أعلاه ، ولكن على الرغم من كونه خطيرًا ، إلا أنه غاز غير سام ولا توجد أبحاث أو معلومات لإثبات أنه سام. تعمل السموم من خلال التأثير الكيميائي على الجسم عن طريق إيقاف عملية التمثيل الغذائي من أن تكون نشيطًا. غذاء طبيعي في جسم الإنسان أو يتدخل في هذا النشاط ، لكن الميثان ليس له كل هذا التأثير ، واستنشاق أجزاء منه ليس سامًا ، ولكن هناك عوامل معينة تجعله سامًا لمن يتنفسه ، وهو نقص الأكسجين في الهواء بما يكفي لإبقاء الشخص على قيد الحياة ، يجب ألا يقل مستوى الأكسجين عن 19.5٪.

شاهد أيضاً:   كيف اعرف اسم فيلم نسيت اسمه

في حين أن الميثان غير سام ، وشديد الانفجار ، ويمكن أن يتسبب في الوفاة بالاختناق ، فمن المهم فهم كيفية التعامل مع مخاطر الميثان عند استخدامه كمصدر للطاقة.