غاز الميثان مصادره وتحضيره

موضوع: غاز الميثان مصادره وتحضيره 17/1/2011, 19:23

مصادره : يعتبر غاز الميثان أبسط الالكانات ، ويكون 90% من غاز المستنقعات حيث ينتج عن تحلل المواد العضوية ، ويوجد أيضاً ضمن غاز الفحم الناتج من التقطير الاتلافي للفحم الحجري ، وهو أحد المكونات الرئيسية للغاز الطبيعي المتصاعد من آبار النفط ، كما يبنتج في كثير من المزارع نتيجة عملية التحلل هذه لانتاج " البتوجاز " الذي يحتوي على نسبة كبيرة من غاز الميثان لاستخدامه كوقود

...الفكرة... :

يحضر غاز الميثان في المختبر بتأثير الماء المحمض بحمض الهيدروكلوريك على كربيد الالومنيوم

الادوات والمواد المطلوبة ....:

دورق كروي ذو سدادة بها ثقبان – مخابير لجمع الغاز – كربيد الالمونيوم – حمض الهيدروكلوريك المخفف – ماء مقطر – ماء جير – ورقتي تباع الشمس احدهما حمراء والاخرى زرقاء – محلول برمنجنات البوتاسيوم القلوية – قعب خزفي

خطوات العمل... : حضر الجهاز المبين بالشكل

ضع في الدورق قليلا من كربيد الالومنيوم ، وأضف اليه كمية مناسبة من الماء المقطر حتى تغطيه
افتح صنبور القمع لتسمح بتنقيط الماء المحمض بحمض لالهيدروكلوريك .
سخن الدورق تسخينا هينا .
اجمع عدة مخابير من غاز الميثان لدراسة خواصه الفيزيائية ( اللون ، الرائحة ، الذوبان في الماء ) وكذلك دراسة خواصه الكيميائية ( الاشتعال والكشف عن النواتج بماء الجير ، تأثير الغاز على ورق تباع الشمس ، تأثير محلول برمنجنات البوتاسيوم القلوية أو ماء البروم على الغاز ).

الخواص الفيزيائية لغاز الميثان :

غاز شفاف عديم اللون والرائحة .
كثافته أقل من كثافة الهواء الجوي .
شحيح الذوبان في الماء .
قابل لللاسالة بالضغط والتبريد الشديدين

الخواص الكيميائية للميثان :

يحترق الغاز في الهواء بلهب أزرق ( غير مضيء ) وينتج عن احتراقه بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وتنطلق طاقة حرارية

يتحلل الغاز الى عنصريه عند امراره في أنابيب معدنية مسخنة لدرجة الاحمرار ، والكربون الناتج يسمى أسود الكربون

يتفاعل الغاز مع بخار الماء في وجود أكاسيد بعض الفلزات كعامل حفاز عند درجة حرارة عالية وضغط جوي كبير للحصول على غاز يسمى غاز الاصطناع ، وهو مزيج من غازي الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وله استخدمات صناعية عديدة .

نظراً لان الميثان مركب مشبع فانه غير نشط كيميائيا ً ، ولذلك فانه لا يتأثر بالاحماض المعدنية أو القلويات ، ولكن يمكن احلال ذرة عنصر أو أكثر محل ذرة هيدروجين أو أكثر ، وكمثال على ذلك تفاعل الغاز مع الكلور أو البروم ، وهذا النوع من التفاعلات يسمى تفاعلات الاحلال أو الاستبدال الذي يميز الالكانات ، والتفاعلات التالية توضح ذلك :

( أ ) يتفاعل الميثان مع غاز الكلور بالاحلال ( الاستبدال ) في ضوء الشمس غي المباشر على مراحل كالتالي :

( ب ) في الظلام التام وفي درجة الحرارة العادية لا يتفاعل غاز الميثان مع الكلور.

( ج ) اذا اجري التفاعل في ضوء الشمس المباشر فانه يحدث انفجار ويتكون كلوريد الهيدروجين والكربون .

استخدامات الميثان :

تحضر منه كثير من المركبات العضوية مثل الكلوروفورم ( مخدر ومذيب ) ورابع كلوريد الكربون الذي يستخدم في اطفاء الحرائق وكمذيب ايضاً.. كما يدخل في صناعات كثيرة مثل صناعة البلاستيك والنايلون والكحولات والفورمالدهيد .... الخ .

يكون حوالي 80% من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود .

يستخدم في الاحتراق للحصول على الطاقة ، فالكيلو جرام منه يعطي 13300 كيلو سعر .

يحضر منه أسود الكربون الذي يستخدم في حبر الطباعة .

يحضر منه النيتروميثان الذي يستخدم في عمل العقاقير الطبية والميدات الحشرية والمفرقعات .

يستخدم في تحضير غاز الاصطناع.

(منقول)

تعد عمليات احتجاز غاز الميثان من المناجم ومنتجات الوقود الحفري او خطوط الغاز اكثر سهولة ومباشرة من حيث الجدوى الاقتصادية. والميثان من مكونات الغاز الطبيعي ويمكن استخدامه لتوليد الطاقة بانواعها.

وفي شتى أرجاء كوكب الارض تقوم الطيور الداجنة والخنازير بالدور الطبيعي المنوط بها من أجل مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري وخفض درجة حرارة المعمورة.. الا إن الابقار والاغنام لايزال يتعين عليها ان تقوم بدور ما.

فحيوانات المزرعة تنتج قدرا كبيرا من غاز الميثان وهو غاز قوي المفعول من غازات ظاهرة الاحتباس الحراري الا انه لم يحظ بعد بالاهتمام الكافي مثل غاز ثاني اكسيد الكربون فيما تبذل جهود مكثفة لمواجهة تراكم غاز الميثان والحد من التغيرات المناخية. بحسب تقرير لرويترز.

وترصد السياسات الحكومية ومنظومة ترعاها الامم المتحدة لمكافحة الانبعاثات الغازية الضارة مكافات للمستثمرين والمزارعين ومصادر التلوث الكبرى مثل محطات القوى الكهربية مقابل التعويض عن الحد من الانبعاثات لاسيما غاز ثاني اكسيد الكربون.

تكمن أهمية الميثان في انه اقوى مفعولا من ثاني اكسيد الكربون بواقع 23 مرة في قدرته على احتجاز الحرارة داخل الغلاف الجوي للارض كما انه قادر على حبس الغازات المنبعثة من الفضلات الحيوانية ومن مناجم الفحم او الغازات المتسربة من انابيب الغاز.

وقال خبير المناخ بول فرايزر وهو من استراليا حيث تنبعث من مزارع الحيوانات المجترّة كميات كبيرة من الغازات "منذ عصر ما قبل النهضة الصناعية فان خمس غازات الاحتباس الحراري المسؤولة عن ارتفاع درجة حرارة الارض ناجمة عن الميثان."

وقالت لجنة من الامم المتحدة لمراقبة التغيرات المناخية ان تركيزات غاز الميثان تضاعفت بنسبة 150 في المئة تقريبا في الجو منذ عام 1750 وتجاوزت الان الحدود الطبيعية. واضافت اللجنة ان الانشطة البشرية مسؤولة ايضا بدرجة كبيرة.

وتركز اللجنة في تقرير حاليا على سبل الحد من الميثان وغازات الاحتباس الحراري الاخرى ومن الاثار الناجمة عن التغيرات المناخية.

وقال بيل هير مدير السياسات المناخية في جماعة جرينبيس (السلام الاخضر) والمشارك في

تقرير اللجنة في بانكوك "يثور جدل بان تكلفة خفض غاز الميثان ربما تكون ارخص من ثاني اكسيد الكربون."

وقال تقرير الامم المتحدة عن التغييرات المناخية إن العالم بحاجة الى خفض انبعاثاته السنوية من ثاني اكسيد الكربون ما بين 50 الى 85 بالمئة بحلول عام 2050 من أجل السيطرة على ارتفاع درجة حرارة كوكب الارض.

وأضاف تقرير اللجنة الدولية للتغييرات المناخية الذي تمت الموافقة عليه في بانكوك ان تكلفة الابقاء على الارتفاع في درجات الحرارة في اطار درجتين مئويتين تبلغ 0.12 في المئة من الناتج الاجمالي المحلي العالمي.

وتعد عمليات احتجاز الميثان من المناجم ومنتجات الوقود الحفري او خطوط الغاز اكثر سهولة ومباشرة من حيث الجدوي الاقتصادية. والميثان من مكونات الغاز الطبيعي ويمكن استخدامه لتوليد الطاقة.

وقال هير ان مسألة التخلص من الميثان اكثر صعوبة في مجالات الثروة الحيوانية وزراعة الارز عنها في مجال الصناعة.

وتنتج كميات كبيرة من غاز الميثان من جراء زراعات الارز والمحاصيل الاخرى التي تحتاج الى ري غزير كما ينبعث غاز الميثان من المستنقعات الطبيعية كما تترسب كميات من الغاز تحت الجليد في المناطق القطبية وفي الاصقاع الدائمة التجمد تحت البحار.

ويقول هير انه يجري بحث الكثير من الخيارات منها الاضافات الغذائية لعلف الحيوانات المجترة والماشية والاغنام من اجل خفض كميات الميثان واطلاق الحيوانات في المراعي والمزارع بدلا من اعداد علائق العلف المكثفة في الحظائر.

وقال هير "بالنسبة لزراعات الارز فان مجرد تغيير مواعيد وطريقة الري بالغمر من شأنها الحد من كميات غاز الميثان."

وقال فرايزر مدير المجموعة البحثية للتغيرات المناخية في الغلاف الجوي التابعة لمنظمة البحوث الصناعية والعلمية التي تمولها حكومة استراليا انه في الوقت الراهن تعد كميات غاز الميثان ثابتة في الجو منذ عام 1999 لكن بصور مؤقتة.

وربما اسهم جفاف مستنقعات مدارية في الحد من انبعاثات الميثان فضلا عن خفض انبعاثاته في مجالي النفط والغاز الطبيعي لكن ليس معروفا على وجه الدقة المدة التي سيستغرقها هذا الاستقرار.

وقال فرايزر "معظم الناس يتفقون على انه في وقت ما في المستقبل سيبدأ تزايد الميثان بمجرد زيادة الطلب على الغاز الطبيعي وعلى الارز والماشية."

اما السبب الذي جعل من فضلات الطيور الداجنة والخنازير سلعا ثمينة هو انها تستخدم

لحرقها هي وغاز الميثان لتوليد الكهرباء رغم انتاج غاز ثاني اكسيد الكربون الاقل خطرا.

وجعل ذلك مزارع الخنازير الضخمة في امريكا الجنوبية ومزارع الدواجن في الهند من مصادر الثروة المجزية.

ويقضي بروتوكول كيوتو بالتزام الدول بتحديد وتقليص إنبعاثاتها من كافة الملوثات الجوية التى تشمل غازات الاحتباس الحرارى.

وينص البروتوكول على أن تتخذ الدول النامية إجراءات طوعية للحد من إنبعاثاتها نظير الحصول على مساعدات مالية وفنية من الدول المتقدمة على أن يخصم ما تم توفيره من الانبعاثات من حصة الدول الصناعية التى تقدم المساعدات.

ويتيح البروتوكول للدول الصناعية تحقيق إلتزاماتها بخفض الانبعاثات عن طريق شراء حصة من الانبعاثات التى يتم تخفيضها فى دول نامية وذلك ضمن فعاليات إحدى أليات التنمية النظيفة.

الامم المتحدة تحذر من الوقود العضوي

وحذر تقرير جديد اصدرته الامم المتحدة من التسرع في التحول الى الوقود العضوي المستخلص من المواد الزراعية بسبب تأثيره الخطير على الكائنات الحية والبيئة.

وفي الوقت ذاته اشار التقرير الذي اصدرته هيئة الامم المتحدة المعنية بالطاقة الى انه من الممكن ان تكون هناك نتائج ايجابية لاستخدام هذا النوع من الوقود.

ولكن ايضا من الممكن ان تكون هناك نتائج سلبية مثل القضاء على الغابات وزيادة اسعار المواد الغذائية بسبب استغلال مساحات من الاراضي الزراعية لزراعة المواد المنتجة للوقود العضوي. بحسب تقرير للـبي بي سي.

واوضح التقرير ايضا ان الوقود العضوي مفيد للغاية عند استخدامه في التدفئة وانتاج الطاقة اكثر من استخدامه كوقود لوسائل النقل.

وقال التقرير الذي كشف عنه مؤخرا ان "الابحاث الاخيرة اثبتت ان استخدام الوقود العضوي للتدفئة والطاقة بدلا من وقود السيارات والاستخدامات الاخرى يعد الافضل بالنسبة للحد من انبعاثات غاز ثاني اكسيد الكربون وكذلك الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري".

يذكر ان الاتحاد الاوروبي والولايات المتحدة قد وضعتا مؤخرا خطة لاستغلال الوقود العضوي على نطاق واسع كمصدر للطاقة بالنسبة للسيارات.

وقال التقرير الذي شارك في اعداده عدد من خبراء الطاقة والبيئة ان الوقود العضوي من الممكن ان يكون جيدا للغاية اذا تم التخطيط الجيد لكيفية استخدامه ولكن في الوقت ذاته من الممكن ان تكون له عواقب وخيمة اذا كان هناك تسرع في انتاج مثل هذا النوع من الوقود.

واضاف ان "تطوير الصناعات الخاصة بانتاج الطاقة العضوية يمكن ان توفر طاقة نظيفة

يصدر عنها اثار جانبية محدودة يمكن ان يستفيد منها ملايين الاشخاص من المحرومين من مصادر الطاقة المختلفة".

واوضح التقرير ان "انتاج هذا النوع من الطاقة يخلق ايضا فرص عمل جديدة ومصادر دخل متنوعة لسكان المناطق الفقيرة".

» فوائد السيلينيوم و مصادره
» كوكب الأرض يقترب من استنفاذ مصادره الطبيعية الحيوية