O co chodzi z tym metanem?

W ostatnich dniach bardzo często słyszeliśmy o wybuchach metanu w Polskich kopalniach węgla kamiennego. Z różnych stron zalewają nas różne informacje, jedne są prawdziwe, a inne wprowadzają nas w błąd. W dzisiejszym wpisie chcę wyprostować tę sytuację.

 

Czym jest metan?

Metan to bezbarwny i bezwonny gaz, który zbudowany jest z atomu węgla i czterech atomów wodoru (jest on najprostszym węglowodorem). Ze względu na wysoką wartość opałową wynoszącą 35,73 MJ/um³ (um³ = umowny metr sześcienny) jest wykorzystywany jako paliwo opałowe (gaz ziemny – ponad 90% metanu).

Metan został odkryty i wyizolowany przez Alessandro Voltę w latach 70. XVIII wieku (1776 – 1778). Na początku był nazywany gazem błotnym (występował na bagnach, mokradłach), ale z czasem został nazwany metanem.

 

Jak powstaje metan?

W celu odpowiedzenia na to pytanie należy zacząć od podziału na rodzaj pochodzenia metanu: naturalny i chemiczny. Za nim zaczęto otrzymywać metan w sposób laboratoryjny wykorzystywano naturalne złoża metanu (takie, które aktualnie występują w kopalniach).

Metan w na ziemi powstał w wyniku przekształcenia materii organicznej w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. Innym sposobem powstawania metanu w naturze jest  beztlenowy rozkład szczątków roślin na bagnach, mokradłach - taki metan nie jest wykorzystywany przez człowieka. Bagna i mokradła są największym źródłem emisji metanu do atmosfery. Oprócz tego metan powstaje w organizmie bydła (podczas trawienia). Szacuje się, że krowa produkuje około 250 – 400 litrów metanu w ciągu doby. Niestety, ale takiego metanu również nie można zagospodarować przez co dostaje się do atmosfery. Metan powstaje również na składowiskach odpadów, co jest nieszczęściem człowieka. Ze względu na tak dużą niezagospodarowaną produkcję metanu – ulatniającego się do atmosfery – pogarsza się klimat.

Jeśli zaś chodzi o metan chemiczny – taki wyprodukowany przez człowieka – to powstaje on na różne sposoby. W dużej skali produkuje się go w biogazowniach, ale wykorzystuje się go od razu jako biogaz. Powstaje on w wyniku przetwarzania odpadów organicznych z przemysłu spożywczego, odpadów z rolnictwa czy osadów z oczyszczalni ścieków. W skali laboratoryjnej metan najczęściej otrzymywany jest w dwa sposoby: prażenia octanu sodu z wodorotlenkiem sodu lub poprzez hydrolizę węgliku glinu. Natomiast w skali przemysłowej otrzymuje się go poprzez gazyfikację węgla, w syntezie Fischera-Tropscha czy wodorowaniu dwutlenku węgla.

 

Dlaczego dochodzi do wybuchów metanu?

Większość metanu zmagazynowanego na ziemi znajduje się pod ziemią – szczególnie w złożach węgla. Dlatego też w kopalniach buduje się specjalne instalacje do usuwania metanu – instalacje odmentowania metanu. Część metanu, który zostaje usunięty z kopalni (około 30%) wykorzystywany jest do produkcji energii elektrycznej, ciepła czy chłodu. Jak można się domyślać bardzo dużo metanu przepada, ponieważ emitowany jest do atmosfery. Oprócz instalacji kopalnie wyposażone są w czujniki bezpieczeństwa, ale należy pamiętać, że działają one z pewnym opóźnieniem.

Jeśli metan zmieszamy z powietrzem o stężeniu objętościowym od 4,5 do 15% to w tym momencie zaczyna posiadać właściwości wybuchowe, powyżej 15% powietrza powoli traci tą właściwość i staje się palny (do zapalenia potrzebna jest iskra.

Tak jak wspomniałem nad metanem w kopalni można zapanować, ale trzeba przestrzegać zasad BHP. Ostatnie wybuchy prawdopodobnie spowodowane są zwiększeniem wydobycia węgla z powodu ograniczenia dostaw Rosyjskiego węgla.