Метан – ще один важливий парниковий газ, що утримує тепло в атмосфері. Однак його впливу на екологію і клімат приділяється набагато менше уваги, ніж іншим вуглецевим викидам. При цьому потенціал глобального потепління від метану в 30 разів більший, ніж у діоксиду вуглецю. Розповідаємо, звідки береться метан і чому він небезпечніше вуглекислого газу, в яких країнах його найбільше, як вчені відстежують його витоки і чому моделі забруднення атмосфери метаном набагато складніше розрахувати, пише Хайтек.

Звідки береться метан і чому він небезпечний?

У 2018 році на метан (CH4) близько 9,5% всіх викидів парникових газів в США припадало на результати діяльності людини. Діяльність людини в питанні викидів метану включає в себе витоки з систем видобутку природного газу і розведення домашньої худоби. Метан також виділяється з природних джерел, таких як природні водно-болотні угіддя. Крім того, природні процеси в ґрунті і хімічні реакції в атмосфері допомагають видалити CH4 з атмосфери. Час життя метану в атмосфері набагато коротший, ніж у діоксиду вуглецю (CO2), але CH4 більш ефективно вловлює випромінювання. Порівняльний вплив CH4 в 25 разів більше, ніж CO2 за 100-річний період.

У всьому світі від 50 до 65% загальних викидів CH4 припадає на діяльність людини.

Сільське господарство. Худоба – велика рогата худоба, свині, вівці і кози – виробляє метан як частину нормального процесу травлення. Крім того, це газ утворюється при зберіганні або обробці гною. Оскільки люди вирощують цих тварин для їжі та інших продуктів, викиди вважаються пов'язаними з діяльністю людини. При об'єднанні викидів домашньої худоби і гною сільськогосподарський сектор є найбільшим джерелом викидів метану.

Енергетика і промисловість. Системи природного газу і нафти є другим за величиною джерелом викидів метану. Цей газ – основний компонент природного газу В США. Метан викидається в атмосферу при виробництві, переробці, зберіганні, транспортуванні та розподілі природного газу, а також при виробництві, переробці, транспортуванні і зберіганні сирої нафти. Видобуток вугілля також є джерелом викидів CH4.

Відходи будинків і підприємств. Метан утворюється на звалищах при розкладанні відходів і при очищенні стічних вод. Звалища є третім за величиною джерелом викидів CH4 в США. Метан також утворюється при очищенні побутових і промислових стічних вод і при компостуванні.

Метан, крім того, виділяється з ряду природних джерел. Природні водно-болотні угіддя є найбільшим джерелом викидів CH4 від бактерій, що розкладають органічні матеріали за відсутності кисню. Менші джерела включають терміти, океани, відкладення, вулкани і лісові пожежі.

Як знизити викиди метану?

Є кілька способів зменшити викиди метану. EPA – Агентство з охорони навколишнього середовища США – має ряд добровільних програм по скороченню викидів CH4 на додаток до нормативних ініціатив. Крім того, компанія підтримує Глобальну ініціативу по метану. Це міжнародне партнерство, що заохочує глобальні стратегії скорочення викидів метану.

Джерело викидів Як скоротити викиди?

Промисловість

Модернізація обладнання, що використовується для видобутку, зберігання і транспортування нафти і природного газу, може зменшити багато витоку, які сприяють викидам метану. Метан вугільних шахт також можна вловлювати і використовувати для отримання енергії за допомогою програм Natural Gas STAR і Coalbed Methane Outreach Program (CMOP).

Сільське господарство

Метан від методів поводження з гноєм можна зменшити і вловлювати шляхом зміни стратегії поводження з гноєм. Крім того, зміна практики годування тварин може знизити викиди від кишкової ферментації. Більше про поліпшених методах тваринництва можна дізнатися, вивчивши програму EPA AgSTAR.

Відходи будинків і підприємств

Оскільки виділення метану на звалищах є основним джерелом викидів газу в США, заходи контролю викидів, які вловлюють газ із звалищ, можуть допомогти в стратегії скорочення викидів.

Чому важливо боротися з метаном?

Хоча метан не затримується в атмосфері так довго, як вуглекислий газ, спочатку він набагато більш руйнівний для клімату через те, наскільки ефективно він поглинає тепло. У перші два десятиліття після викиду метан в 84 рази сильніший вуглекислого газу.

Оскільки метан дуже потужний і в той же час у людства є рішення, які скорочують його викиди, поводження з метаном це найшвидший і ефективний спосіб уповільнити темпи потепління планети.

Якщо метан потрапляє в повітря перед використанням – наприклад, з негерметичної труби, він поглинає сонячне тепло, нагріваючи атмосферу. З цієї причини він вважається парниковим газом, як наприклад, двоокис вуглецю.

Як вирішити проблему з метаном?

До недавнього часу було мало що відомо про те, де відбувалися витоку, і про те, як найкраще їх виправити. У 2012 році компанія EDF розпочала серію досліджень, щоб краще їх виявляти і знаходити рішення.

Резюме 16 досліджень по всьому ланцюгу поставок США показує, що викиди метану значно вищі, ніж передбачалося спочатку. У травні 2016 року EPA затвердив перше в історії національне правило прямого обмеження викидів метану від нафтогазових операцій, відкривши нову можливість для зменшення забруднення клімату. На даний момент Агентство з охорони навколишнього середовища США прагне встановити правила, які захищають жителів США від забруднення метаном.

Проект EPA – Google Earth Outreach – допомагає візуалізувати небезпечні для клімату витоки, виявлені в місцевих громадах. Чому це важливо? Підвищення обізнаності про масштаби і вплив витоків метану має важливе значення для розробки ефективної політики.

На сьогоднішній день створена ще одна технологія, яка допомагає виявляти сліди метану. На небі з'явився новий потужний супутник для моніторингу викидів метану, одного з ключових газів, що впливають на зміну клімату, викликане діяльністю людини.

Глобальна проблема метану. У чому складність його обліку?

Бюджет метану

Метан є потужним парниковим газом і є другим за величиною фактором глобального потепління, викликаним діяльністю людини, після CO2. На одиницю маси метан в 84-86 разів сильніше, ніж CO2 за 20 років і в 28-34 рази сильніше за 100 років.

Глобальний бюджет метану дозволяє відстежувати, звідки походять викиди, скільки поглинається «стоками» і, отже, скільки залишається в атмосфері.

Бюджет метану – це ініціатива Глобального вуглецевого проекту (GCP), міжнародної дослідницької програми, яка спрямована на «створення повної картини глобального вуглецевого циклу». Заснований в 2001 році, GCP надає щорічну оновлену інформацію про глобальні викиди вуглецю.

З метаном «все трохи складніше», – пояснює доктор Маріель Саунуа, доцент Версальського університету Сен-Кантен у Франції, яка очолює глобальний бюджет метану. Складність частково пояснюється тим, що для створення бюджету метану потрібні тривалі прогони моделі, які вимагають часу. Щоб оновлювати дані щороку у наукового співтовариства треба було б занадто багато ресурсів. В результаті бюджет метану оновлюється кожні два-три роки.

Третя публікація з'явилася в офіційному документі в журналі Earth System Science Data і в супровідному «перспективному» документі в журналі Environmental Research Letters.

Подвійні підходи до бюджету метану

Глобальний баланс метану використовує два різних підходи до оцінки джерел і стоків.

Перший підхід – «висхідний», який фокусується на викидах метану від джерела. При цьому використовуються дані про викиди, які представляються окремими країнами в національних кадастрах парникових газів в ООН. Ці кадастри охоплюють антропогенні джерела, такі як використання викопного палива, тваринництво, вирощування рису і звалища.

Ці оцінки підсумовуються з моделюванням інших джерел метану, таких як водно-болотні угіддя, лісові пожежі і терміти. Наприклад, супутникові дані про глобальні площі, спалені пожежами, поєднуються з моделями, які «враховують тип спаленої рослинності, випалену поверхню і тривалість пожежі, а також тип пожежі», – пояснює Сонуа.

Другий підхід називається «зверху вниз». Це починається зі спостережень за концентраціями метану в глобальному масштабі і працює в зворотному напрямку, використовуючи моделювання, щоб оцінити, де вони виникли.

Жоден з підходів не є бездоганним, і ці два методи, за словами вчених, «несумісні». Але у подвійного підходу є свої переваги. Спадний метод, запевняє доктор Сануа, «є більш надійною оцінкою глобального загального обсягу» викидів метану, однак висхідні оцінки використовуються для визначення викидів в конкретних регіонах і секторах.

Наприклад, викиди водно-болотних угідь і прісної води особливо складно оцінити, що означає «істотну розбіжність» між спадними і висхідними числами, каже Сануа. Зокрема це пов'язано з тим, що джерела перетинаються, додає вона, і, отже, їх можна віднести до більш ніж однієї категорії.

Де найбільше метану?

Дослідники говорять, що в трьох регіонах – Африці і Близькому Сході, Китаї, Південній Азії та Океанії – спостерігається найбільше зростання викидів метану. У кожному разі викиди зросли на 10-15 млн тонн між середнім показником 2000-2006 і 2017 років.

Наступним за величиною було зростання на 5,0-6,7 млн тонн в Північній Америці, і, як показує бюджет, в основному за рахунок збільшення на 4,4-5,1 млн тонн в США.

Навпаки, в Європі спостерігалося невелике скорочення викидів, приблизно на 1,6-4,3 млн тонн, в основному через меншу кількість викидів від сільського господарства.

Це суперечить тенденції, що спостерігається в інших регіонах, при цьому збільшення сільськогосподарських викидів є основною причиною збільшення загальних викидів в Африці, Південній Азії та Океанії.

Що стосується викопного палива, найбільше зростання викидів метану – 5-12 млрд тонн – було зареєстроване в Китаї, при цьому в Північній Америці, Африці, Південній Азії та Океанії спостерігалося зростання на 4-6 млн тонн. Викиди метану, пов'язані з викопним паливом, в США збільшилися на 3,4-4,0 млн тонн.

І все ж варто враховувати, що недавні дослідження показали: незважаючи на величезні цифри, викиди метану від викопного палива були «сильно недооцінені».