Nieoczywisty metan

Metan to najważniejszy po dwutlenku węgla gaz cieplarniany przyczyniający się do zachodzącego obecnie globalnego ocieplenia. Jak pisaliśmy ostatnio w artykule Globalne ostrzeżenie, po okresie stabilizacji na początku XXI wieku, jego koncentracje w atmosferze znów zaczęły rosnąć. Badania składu powietrza przedstawione w pracy Schwietzke i in., 2016 opublikowanej niedawno w Nature pokazały, że emisje metanu związane z wydobyciem paliw kopalnych były przez nas dotąd niedoszacowane. A jednocześnie – że za ostatnim wzrost stężenia tego gazu cieplarnianego odpowiada inny czynnik.

Rysunek 1. Stefan Schwietzke podczas przygotowań do lotu badawczego w ramach kampanii pomiarowej w Kolorado (2014). Zdjęcie: Will von Dauster, materiały prasowe.

Rysunek 2. Zmiany stężenia metanu w atmosferze. NOAA. Autorzy pracy Schwietzke i in., 2016 przeanalizowali największą zgromadzoną dotąd bazę danych na temat metanu. Celem analizy było określenie jak duże są emisje tego gazu z naturalnych źródeł geologicznych, wydobycia, przetwarzania i transportu paliw kopalnych, aktywności mikrobiologicznej i spalania biomasy. Kluczem do rozróżnienia metanu pochodzącego z poszczególnych źródeł jest jego skład izotopowy – gaz zawiera różny odsetek atomów węgla 12C i 13C (czyli z 6 lub 7 neutronami w jądrze).

Atmosferyczne stężenie metanu, po stagnacji w okresie 1998-2008, znowu rośnie.  Jakie są tego przyczyny? Autorzy pracy Schwietzke i in., 2016 przeanalizowali największą zgromadzoną dotąd bazę danych na temat metanu. Celem analizy było określenie jak duże są emisje tego gazu z naturalnych źródeł geologicznych, wydobycia, przetwarzania i transportu paliw kopalnych, aktywności mikrobiologicznej i spalania biomasy. Kluczem do rozróżnienia metanu pochodzącego z poszczególnych źródeł jest jego skład izotopowy – gaz zawiera różny odsetek atomów węgla 12C i 13C (czyli z 6 lub 7 neutronami w jądrze).

Analiza pokazała, że emisje metanu związane z wydobyciem paliw kopalnych są nawet o 60% wyższe, niż dotychczas uważano. Wynoszą od 120 do 150 milionów ton, co stanowi 20-25% całkowitych emisji metanu ze wszystkich źródeł (naturalnych i związanych z działalnością człowieka).

Rysunek 3. Terminal gazowy w Los Angeles. Zdjęcie: Leon Viti, Dreamstime.com.

Jednocześnie potwierdziły się wnioski przedstawiane już wcześniej np. przez grupę E. G. Nisbeta (2016): to nie zakłady wydobycia czy przetwarzania paliw kopalnych odpowiadają za WZROST emisji metanu obserwowany od roku 2007. Jak to możliwe, skoro zużycie paliw kopalnych cały czas rosło? To proste: w ostatnich 30 latach producenci zdołali ograniczyć wycieki metanu towarzyszące wydobyciu ropy i gazu z 8% do 2% produkcji. W sumie oba zjawiska – wzrost produkcji i zmniejszenie wycieków – zrównoważyły się.

Jak mówi współautorka opracowania, Lori Bruhwiler z NOAA,

Nasza analiza pokazuje, że wycieki towarzyszące aktywnościom związanym z ropą i gazem odpowiadają za dużo większe emisje metanu, niż sądziliśmy. Dobra wiadomość jest taka, że poprawa jakości infrastruktury to bardzo skuteczny sposób na krótkoterminowe ograniczenie emisji tego ważnego gazu cieplarnianego.

Analiza izotopowa opisana przez Schwietzke i in., 2016 wskazuje, że za 58-67% emisji metanu (czyli 330-380 mln ton rocznie) odpowiadają źródła „mikrobiologiczne”, czyli wszystkie miejsca, w których dochodzi do beztlenowego rozkładu materii organicznej przez mikroorganizmy. Należą do nich zarówno tworzone przez człowieka wysypiska, ryżowiska, fermy zwierząt czy pryzmy nawozu, jak i naturalne zbiorniki wodne oraz tereny podmokłe.

Rysunek 4. Kompost – sterta odpadków organicznych, które pod wpływem mikroorganizmów ulegają rozkładowi, tworząc nawóz organiczny. Niestety towarzyszą temu – tak jak procesom rozkładu w gnojówce, na wysypiskach, w zbiornikach wodnych i in. - emisje metanu. Zdjęcie: missmossie2003, licencja CC-BY-NC 2.0.

Całkowite emisje metanu wzrastały w latach 2007-2013 o ok. 25,5 mln ton rocznie. Jak wyjaśnia główny autor pracy, Stefan Schwietzke:

Uważamy, że to metan ze źródeł mikrobiologicznych – hodowli krów, rolnictwa, wysypisk, bagien i zbiorników słodkiej wody – odpowiada za ten wzrost. Na razie jednak nie możemy dokładnie wskazać głównego winowajcy. Jeśli dodatkowy metan pochodzi przede wszystkim z gospodarstw rolnych, to potencjalnie moglibyśmy coś w tej kwestii zrobić. Jeśli pochodzi z rozkładu roślinności na terenach podmokłych i w zbiornikach słodkiej wody, to sprawcą jest ocieplenie klimatu. Oznaczałoby to, że mamy do czynienia z pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego nasilającego zmianę klimatu. Odpowiedź na pytanie, które „jeśli” zachodzi w rzeczywistości, jest w związku z tym niezwykle istotna.

Rysunek 5. Roczne emisje metanu w podziale na źródła (w milionach ton metrycznych CH4 na rok). Źródło: NOAA, dane za Schwietzke i in., 2016.

Naukowcy planują dalej rozbudowywać bazę danych pomiarowych, a w szczególności poszerzać ją o zestawy próbek pochodzących bezpośrednio z różnych rodzajów źródeł mikrobiologicznych. Pomoże to zredukować niepewności. Jak podkreśla Schwietzke:

Kluczową informacją jest to, że liczba i kompleksowość danych pomiarowych naprawdę ma w tym przypadku znaczenie. Modele używane w oszacowaniach dotyczących metanu są bardzo czułe na dane wejściowe. Nasza metoda polega na jak najszerszym wykorzystaniu danych empirycznych w celu zmniejszenia liczby czynionych w modelu założeń.

Aleksandra Kardaś na podstawie Study Finds Fossil Fuel Methane Emissions Greater than Previously Estimated, Schwietzke i in., 2016 i E. G. Nisbet (2016). Konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2016-12-14 15:56
Tagi

metan

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.