Metán szerepe a felmelegedésben
(2026 február)
A metán a széndioxidnál gyorsabban bomlik le, de 25-ször, vagy még többször intenzívebb hatása van az üvegházhatásra, a szén-dioxid koncentrációja ~420 ppm a légkörben, a metáné csak ~1,9 ppm.
A metánt általában egy rövid életű molekula, a hidroxilgyök (-OH) bontja le, amely az UV napsugárzás* és különféle, a levegőben lévő gázok reakcióiból keletkezik, közöttük a nitrogén-oxidokból. A járvány idején ezek a szennyezőanyagok eltűntek, és nagy mennyiségben a levegőből. Kevesebb hidroxilgyök képződött, így a légkör lassabban tudta lebontani a metánt. A kutatók becslése szerint a metánszint emelkedésének mintegy négyötöde a kevés hidroxilgyök (-OH) -re vezethető vissza. Egy hidroxilgyök élettartama kevesebb mint egy másodperc. Gyorsan megkötődik, és a természetes regenerálódási folyamata (amelyhez UV-sugárzás és vízpára kell) véges. Az UV sugárzás intenzitása a felmelegedéssel nő, sajnos a metán mennyisége, ha lassan is, de nő, szerencsére gyorsan lebomlik.
Metán koncetrációja 1985 - 2025 között (https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/)
Metánkoncentráció havi változása (https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/)
A pandémia időszaka, 2020 körülcsapadékosabb volt az időjárás, különösen Afrika és Délkelet-Ázsia trópusi térségeiben, ezért a vizes élőhelyek kiterjedése megnövekedett. Az elárasztott területek ideális környezetet kínálnak a metánt termelő mikroorganizmusoknak, ezért a természetes kibocsátás megugrott. A metánkibocsátás nagy része nem az emberi tevékenységektől függ. Már korábbi elemzések is rámutattak, hogy ahogyan a Föld egyre melegebbé és nedvesebbé válik, a mocsarak, belvizek és mezőgazdasági vizes területek szerepe tovább erősödhet a rövid távú klímaváltozásban. 2000-2020 között 9 százalékkal emelkedett a metán mennyisége, leginkább a mezőgazdaság és a szénhidrogén-kitermelés miatt. Mérik azt is, hogy mennyi ürül ki a légkörből. Mivel 12 év alatt ürül ki a légkörből, hatása eltér a vizsgált időszak hosszától függően: 28-szoros, ha 100 éves időtartamot. 2017 végére a légköri metán mennyisége 1875 milliárdod rész volt, ez több mint 2,5-szerese az ipari forradalom (a számításokban használt év 1750) előtti mennyiségnek. A légköri metánnak legalább a harmada természetes forrásokból ered, mint pl. a szerves anyagokat lebontó baktériumok a természetes vizes területeken. A mezőgazdaság és a fosszilis energiahordozók egyenként 20-25 százalékért felelősek (tehát mindkét ágazat külön-külön ennyiért felel, vagyis összesen 40-50 százalékért). Ami aggasztó a trendekben, az két utóbbi kibocsátó forrás növekedése. A fosszilis energiahordozók kitermelése (beleértve a szivárgó csővezetékeket) 2017-ben 108 millió tonnával járultak hozzá az éves kibocsátáshoz, ez 17 százalékos növekedést jelent. A tanulmányokból kiderült, hogy bár mindenütt nőtt a kibocsátás, a legnagyobb mértékben a trópusokon, Afrika, a Közel-Kelet, Dél-Ázsia és Kína növekménye aggasztó mértékű. Európa az egyetlen hely, ahol csökkent a kibocsátás (2-4 millió tonnával), köszönhetően a kevesebb szarvasmarhának.
Az emberi tevékenységhez köthető kibocsátás mai helyzete (https://ng.24.hu/tudomany/2020/07/16/jelentosen-nott-a-legkorbe-juto-metan-mennyisege/):
– 30 százalék a kérődzők emésztéséből és a trágyakezelésből
– 22 százalék az olaj- és gáziparból– 18 százalék a szilárd és folyékony hulladékokból
– 11 százalék a szénkitermelésből
– 8 százalék a rizstermelésből
– 8 százalék a biomassza és bioüzemanyag elégetéséből
– a maradék a közlekedés és az ipar számlájára írható.
– a sarkvidékeken a permafroszt olvadása miatt felszabaduló metán miatti aggodalmakat a jelenleg használt légköri mérési technikákkal nem sikerült igazolni. A permafroszt olvadásánál ahogy a fagyott talaj felenged, a benne lévő ősi növényi és állati maradványok bomlásnak indulnak. Oxigénmentes (anaerob) környezetben, például mocsarakban vagy tavak mélyén, a mikroorganizmusok metánt termelnek. A tenger alatti permafrosztban és a mélyebb rétegekben a metán jégszerű kristályokba (klátrátokba) zárva található. A hőmérséklet emelkedésével ezek a kristályok instabillá válhatnak, és a metánhidrátból a gáz közvetlenül a légkörbe szökne.
Legnagyobb kibocsátó országokról (2024–2025), a globális metánkibocsátás jelentős részéért (közel feléért) néhány ország felelős:
Kína világelső a kibocsátásban, elsősorban a hatalmas szénbányászati ágazata és a rizstermesztés miatt.
Amerikai Egyesült Államok a második legnagyobb kibocsátó, főként az olaj- és gázkitermelés során fellépő szivárgások, valamint a hulladéklerakók miatt.
Oroszország harmadik a rangsorban, a metán nagy részét a földgáz- és olajvezetékek szivárgásaiból, illetve a szénbányászatból bocsátja ki.
India is jelentős kibocsátó, ahol a fő forrás a mezőgazdaság, különösen az állattenyésztés (kérődzők) és a rizsföldek.
Brazília az állattenyésztési szektor mérete miatt az élbolyban van.
Kína világelső a kibocsátásban, elsősorban a hatalmas szénbányászati ágazata és a rizstermesztés miatt.
Amerikai Egyesült Államok a második legnagyobb kibocsátó, főként az olaj- és gázkitermelés során fellépő szivárgások, valamint a hulladéklerakók miatt.
Oroszország harmadik a rangsorban, a metán nagy részét a földgáz- és olajvezetékek szivárgásaiból, illetve a szénbányászatból bocsátja ki.
India is jelentős kibocsátó, ahol a fő forrás a mezőgazdaság, különösen az állattenyésztés (kérődzők) és a rizsföldek.
Brazília az állattenyésztési szektor mérete miatt az élbolyban van.
*A legjelentősebb természetes források:
Vizes élőhelyek (mocsarak, lápok): Ez a legnagyobb természetes forrás (a teljes globális metánkibocsátás kb. 20-30%-a). Az oxigénszegény, vízzel telített talajban élő mikrobák (metanogének) bontják le a szerves anyagokat, miközben metán keletkezik.
Termite (fehérhangyák): Az emésztőrendszerükben élő mikroorganizmusok metánt termelnek a cellulóz bontása során.
Óceánok és édesvizek: A tengeri üledékekből és a tavak fenekéről is szabadul fel gáz, bár kisebb mértékben, mint a mocsarakból.
Geológiai források: Természetes gázszivárgások a földkéreg repedésein keresztül, sárvulkánok, valamint geotermikus aktivitás.
Erdőtüzek: A növényzet tökéletlen égése során metán is felszabadul a légkörbe.
Vizes élőhelyek (mocsarak, lápok): Ez a legnagyobb természetes forrás (a teljes globális metánkibocsátás kb. 20-30%-a). Az oxigénszegény, vízzel telített talajban élő mikrobák (metanogének) bontják le a szerves anyagokat, miközben metán keletkezik.
Termite (fehérhangyák): Az emésztőrendszerükben élő mikroorganizmusok metánt termelnek a cellulóz bontása során.
Óceánok és édesvizek: A tengeri üledékekből és a tavak fenekéről is szabadul fel gáz, bár kisebb mértékben, mint a mocsarakból.
Geológiai források: Természetes gázszivárgások a földkéreg repedésein keresztül, sárvulkánok, valamint geotermikus aktivitás.
Erdőtüzek: A növényzet tökéletlen égése során metán is felszabadul a légkörbe.
Érdekesség, hogy a klímaváltozás miatt növekvő csapadék és hőmérséklet hatására a vizes élőhelyek (például a szudáni Sudd-mocsár) kibocsátása az utóbbi években mérhetően megugrott. Sudd-mocsár (Dél-Szudán) az egyik legkritikusabb pont. A mocsár metánkibocsátása megduplázódott egy rövid időszakon belül: míg 2018–2019-ben évi kb. 9,2 millió tonna volt, addig 2020–2022 között már évi 16,3 millió tonnára ugrott. A Sudd-mocsár elöntött területe 2019 óta több mint 300%-kal nőtt az 1984–2022 közötti mediánhoz képest az intenzív esőzések miatt, ami közvetlenül fűti a metántermelést. Más globális vizes élőhelyeken az elmúlt 20 évben a mocsarakból származó kibocsátás évente átlagosan 1,2–1,4 millió tonnával nőtt. Azonban 2020-ban és 2021-ben "kivételes" ugrást tapasztaltak: ezekben az években a kibocsátás 13–26 millió tonnával volt magasabb a korábbi szinteknél
Sarki régiókban az északi (arktiszi és boreális) vizes élőhelyek kibocsátása kb. 9%-kal emelkedett 2002 óta a melegedő talaj és a permafroszt olvadása miatt.
Humán források: a mezőgazdaság (kb. 40-45%): A legnagyobb emberi forrás. Ide tartozik a kérődző állatok (szarvasmarha, juh) emésztése (enterális fermentáció) és a rizstermesztés.
Energiaszektor (kb. 35%): Az olaj- és gázkitermelés során fellépő szándékos vagy véletlen szivárgások (fáklyázás, lefúvatás), valamint a szénbányászat.
Hulladékgazdálkodás (kb. 20%): A hulladéklerakókban bomló szerves anyagok termelnek jelentős mennyiségű metánt. Mivel a hidroxilgyökök a metánt széndioxiddá alakítják, érdekes, hogy van-e módszer a metán megkötésére a légkörből? A metán (CH₄) megkötése a légkörből jóval nehezebb, mint a szén-dioxidé, több ígéretes technológiai és biológiai módszer áll fejlesztés alatt: a metán eltávolítása leggyakrabban nem „tárolást”, hanem szén-dioxiddá és vízzé történő lebontást jelent, és mivel a metán több tucatszor erősebb üvegházhatású gáz, mint a CO₂, ez a folyamat nettó klímavédelmi haszonnal jár.
Hulladékgazdálkodás (kb. 20%): A hulladéklerakókban bomló szerves anyagok termelnek jelentős mennyiségű metánt. Mivel a hidroxilgyökök a metánt széndioxiddá alakítják, érdekes, hogy van-e módszer a metán megkötésére a légkörből? A metán (CH₄) megkötése a légkörből jóval nehezebb, mint a szén-dioxidé, több ígéretes technológiai és biológiai módszer áll fejlesztés alatt: a metán eltávolítása leggyakrabban nem „tárolást”, hanem szén-dioxiddá és vízzé történő lebontást jelent, és mivel a metán több tucatszor erősebb üvegházhatású gáz, mint a CO₂, ez a folyamat nettó klímavédelmi haszonnal jár.
Speciális anyagok, például zeolitok (porózus ásványok) használata, amelyek rézzel vagy más fémekkel kezelve alacsony hőmérsékleten is képesek megkötni és oxidálni a metánt. Felületaktív anyagok (pl. titán-dioxid), amelyek napfény hatására segítik a metán lebomlását a levegőben. Vasklóros aeroszol (ISA) részecskék légkörbe juttatása, amelyek fokozzák a természetes klórgyökök képződését, ezzel felgyorsítva a metán lebomlását a troposzférában.
Metanotróf baktériumok, mikroorganizmusok metánnal táplálkoznak. Kutatások folynak olyan bioreaktorok létrehozására, amelyekben ezek a baktériumok a szennyezett levegőből kivonják a gázt, és akár hasznos biomasszává vagy vegyipari alapanyaggá (pl. metanollá) alakítják.
Míg a szén-dioxid koncentrációja ~420 ppm a légkörben, a metáné csupán ~1,9 ppm,. ezért hatalmas mennyiségű levegőt kell átmozgatni egységnyi gáz befogásához. A mesterséges szűrés jelenleg rendkívül drága és energiaigényes, ezért a legtöbb technológia még kísérleti fázisban van.
Metanotróf baktériumok, mikroorganizmusok metánnal táplálkoznak. Kutatások folynak olyan bioreaktorok létrehozására, amelyekben ezek a baktériumok a szennyezett levegőből kivonják a gázt, és akár hasznos biomasszává vagy vegyipari alapanyaggá (pl. metanollá) alakítják.
Míg a szén-dioxid koncentrációja ~420 ppm a légkörben, a metáné csupán ~1,9 ppm,. ezért hatalmas mennyiségű levegőt kell átmozgatni egységnyi gáz befogásához. A mesterséges szűrés jelenleg rendkívül drága és energiaigényes, ezért a legtöbb technológia még kísérleti fázisban van.
*Az UV-sugárzás mértéke több tényező miatt változik, a napi ingadozástól kezdve a több évtizedes globális folyamatokig. Az ózonréteg a legfontosabb pajzsunk, amely kiszűri a káros UV-B sugarak jelentős részét. Bár a károsanyag-kibocsátás csökkent, az ózonpajzs vékonyodása miatt több sugárzás éri a felszínt. Paradox módon a légszennyezettség (szmog, aeroszolok) csökkenése miatt kevesebb részecske veri vissza a fényt, így az UV-sugárzás könnyebben jut át a légkörön. A Nap állásszögétől függően délelőtt 11 és 16 óra között a legerősebb. Az elmúlt évtizedekben mérhetően nőtt az éves UV-összeg, és a sugárzás júniusban, a nyári napforduló idején tetőzik a legmagasabb napállás miatt. Az ENSZ és a HungaroMet (korábbi OMSZ) előrejelzései szerint az ózonréteg gyógyulása lassú folyamat; várhatóan 2050-2060-ra állhat vissza az 1980-as évek szintjére, addig a magas UV-szintekkel való együttélés és a védekezés alapvető marad.