Skleníkový plyn metan tvoří nejen zvířata ale i moře a oceány (a část pak ukládají na dně)

Mezi skleníkovými plyny figuruje i metan CH4, jehož původcem jsou nejen hospodářská zvířata (a nepřímo tak lidstvo, neb je pěstuje pro svou potřebu), ale i mikrobiální procesy v mořích a oceánech. Tam je jeho část uložena na dně.

Na spektru (na linku níže*) záření vysílaného zemským povrchem zpět do prostoru (poté, co se povrch ohřál přicházející sluneční radiací) jsou k vidění i hlavní sloučeniny, část tohoto vysílaného záření pohlcující, které ho tak zadržují v atmosféře, a tím způsobují její ohřev (výsledky z měření jsou vyznačeny černě, červeně jsou výsledky z modelování; zde se používá veličina zvaná vlnočet, v jednotkách 1/cm, mající význam reciproké hodnoty od vlnové délky) - *pro spektrum viz tento link: https://seos-project.eu/earthspectra/images/outgoing-radiation.png .

Jsou to kysličník uhličitý CO2, ozon O3, voda H2O, a též metan CH4. Za původce metanu v atmosféře se považují třeba i (hospodářská) zvířata, ale nejsou to jediní původci. V jednotkách teragram Tg (1Tg = 1000000 tun) za rok se produkce metanu zvířaty odhaduje na 80Tg/rok (statisticky průměrná kráva má za rok do atmosféry uvolnit nějakých 100kg metanu), zatímco moře a oceány emitují 85 Tg/rok, a třeba bažiny 142Tg/rok. Je to výsledek mikrobiálního zpracovávání biomasy, v případě moří především zbytků planktonu ukládaných ve vrstvách na dně. (N.B.: Dle Pravidel českého pravopisu mimo chemii stačí psát metan, spíše než methan.)

U moří a oceánů ale existuje i zajímavá forma ukládání samotného metanu na dně, v různých hloubkách (může jít o 350 až 5000 m), donedávna neznámá, ve formě tuhých hydrátů či klatrátů metanu, tedy klecových komplexů metanu a vody. Ty potenciálně představují nový zdroj energie - metan je jinak přece nejvýznamnější složkou zemního plynu. Hydráty metanu jsou tuhá bílá látka. Je však stabilní jen za relativně nízkých teplot a vyšších tlaků, 35 atm a více (odtud i ta hloubka od 350 m níže). Teplota u dna moří a oceánů se zpravidla pohybuje mezi 0 to 4°C, i když v nižších vrstvách sedimentů zase stoupá vzhledem k teplotě zemského nitra (v hloubce sedimentu kolem 1 km už zase může být kolem 30°C). V těchto nižších vrstvách sedimentů se tvoří bubliny methanu, které však při pohybu touto vrstvou vzhůru, tedy směrem k nižším teplotám, vytvářejí tuhý hydrát v hoření vrstvě sedimentů. Hydrát methanu byl prvně pozorován v roce 2008 v okolí Špicberk. Pokud by v důsledku globálního oteplování stoupala i teplota vody, mohlo by to vést k rozkladu hydrátu, uvolňování metanu do atmosféry, a tím akceleraci skleníkového jevu. Předpokládá se dokonce, že k takovému vývoji mohlo v geologické historii už i dojít. Existují odhady, že množství uhlíku vázaného v podobě hydrátu metanu by mohlo být  100 až 500 pětsetkrát větší, než množství uhlíku, co se ročně uvolňuje do atmosféry spalováním fosilních paliv. Hydrát metanu je na dně moří přítomen do té míry, že také existují odhady, že by mohl jako zdroj metanu dost překonávat i jeho zásoby v současných konvenčních ložiscích zemního plynu. Pokud by jeho ceny dále rostly, mohla by se těžba hydrátu metanu z mořského dna stát ekonomicky přijatelným řešením, zvláště pro technicky vyspělé země, sice chudé na fosilní paliva, zato ale s rozsáhlými teritoriálními vodami jako třeba Japonsko, Čína, nebo Jižní Korea.

Ve vývoji je jeden koncept těžby, který je zajímavý i z hlediska ochrany klimatu, totiž možnost nahrazovat metan v hydrátech na mořském dně uměle dodávaným kysličníkem uhličitým, což už funguje v laboratorním měřítku. Taková výměna plynů by se tak mohla v budoucnu stát výhodnou jak ekonomicky, tak i ekologicky. Zatímco dnes se rozvíjí technologie vychytávání kysličníku uhličitého a jeho ukládání do podzemních geologických prostor, v budoucnu by mohla být možná i jeho injektáž do podmořských ložisek hydrátu metanu (takovéto hydráty kysličníku uhličitého by měly být i stabilnější, než hydráty metanu).

Vedle mořského dna se hydráty metanu mohou vyskytovat i na pevnině, pod vrstvami permafrostu neboli věčně zmrzlé půdy v tundře. Již v roce 2008 takovou možnost začali v polárních oblastech studovat kanadští a japonští výzkumníci. Zde přichází v úvahu těžba i pouhým umělým ohřevem příslušné vrstvy. Podobně takové možnosti testuje na Aljašce i americko-norský tým. V každém případě přechod od laboratorních měřítek k průmyslové těžbě metanu z jeho hydrátů (ať už na dně moří nebo z vrstev permafrostu) si ale ještě vyžádá řadu let vývoje.

Ilustrace u perexu (původně zde sice byl vhodnější obrázek, ale nějak nevyhovoval):  Někdy v sedmdesátkách jsem se nakonec i obíral metanem a vodou - pracoval jsem tehdy i s modelem vodní klece tvořené 20 molekulami vody ve vrcholech mnohostěnu dodekaedru, pro což jsem i tehdy vytvořil tento obrázek - molekula byla později i pozorována, a připouští se i její možná existence v atmosféře (a pak jsem se k dodekaedru vrátil i k jako fullerenu C20, kde naše výpočty také předcházely pozdější pozorování), mnohostěn byl znám již starým Řekům (jako jedno z pěti tzv. Platónových těles).

____________

XXIII. díl seriálu: 666@Sky - Je naprosto nezbytné, aby nebe bylo blankytné
[blankyt:666THz]
XXII. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=806396
XXIV. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=811197

This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0