El metanu (del griegu methy vinu, y el sufixu -anu) ye'l hidrocarburu alcano más senciellu, que la so fórmula química ye .
Cada unu de los átomos d'hidróxenu ta xuníu al carbonu per mediu d'un enllaz covalente. Ye una sustancia non polar que se presenta en forma de gas a temperatures y presiones ordinaries. Ye incoloru, nun tien golor y nun ye soluble n'agua.
Na naturaleza produzse como productu final de la podrizu anaeróbica de les plantes. Esti procesu natural puede aprovechase pa producir biogás. Munchos microorganismos anaeróbicos xenerar utilizando'l como aceptor final d'electrones.
El gas natural contener en diverses proporciones según el xacimientu d'onde ye estrayíu, dende'l 83% al 97%. El gas natural comercializáu ye mayoritariamente metanu con dellos otru hidrocarburos añadíos en pequeña proporción, como propanu, metanu, butanu y daqué de nitróxenu. Nes mines de carbón llámase-y grisú y ye bien peligrosu yá que ye fácilmente inflamable y esplosivu. Sicasí nes últimes décades cobró importancia la esplotación comercial del gas metanu de carbón, como fonte d'enerxía.
El metanu ye un gas d'efeutu ivernaderu relativamente potente que contribúi al calentamientu global del planeta Tierra yá que tien un potencial de calentamientu global de 23.IPCC Third Assessment Report Esto significa que nuna midida de tiempu de 100 años cada kg de calez la Tierra 23 vegaes más que la mesma masa de , sicasí hai aproximadamente 220 vegaes más dióxidu de carbonu na atmósfera de la Tierra que metanu polo que'l metanu contribúi de manera menos importante al efeutu ivernaderu.
Riesgos potenciales sobre la salú (seguridá) El metanu nun ye tóxicu. El so principal peligru pa la salú son les quemadures que puede provocar si entra en ignición. Ye altamente inflamable y puede formar amiestos esplosivos col aire. El metanu reacciona violentamente con axentes oxidantes, halóxenos y dellos compuestos haloxenaos. El metanu tamién ye afogadizu y puede mover al oxíxenu nun espaciu zarráu. Afogar puede sobrevenir si la concentración d'oxíxenu amenorgar por debaxo del 19,5 % por desplazamientu. Les concentraciones a les cualos fórmense les barreres esplosives o inflamables son muncho más pequeñes que les concentraciones nes que'l riesgu d'afuega ye significativu. Si hai estructures construyíes sobre o cerca de vertideros, el metanu desprendíu puede enfusar nel interior de los edificios y esponer a los ocupantes a niveles significativos de metanu. Dellos edificios tienen sistemes per debaxo de los sos cimientos pa prindar esti gas y espulsalo del edificiu. Un exemplu d'esti tipu de sistema atopar nel edificiu Dakin, en Brisbane, California.
Reacciones Les principales reacciones del metanu son: combustión, reformación con vapor (steam reforming) pa dar gas de síntesis (syngas), y halogenación. Polo xeneral, les reacciones del metanu son difíciles de controlar. Por casu, la oxidación parcial pa llegar a metanol ye malo de consiguir; la reacción de normal prosigue hasta dar dióxidu de carbonu y agua.
Combustión Na combustión del metanu hai arreyaos una serie de pasos:
Créese que'l metanu reacciona en primer llugar col oxíxenu pa formar formaldehídu (HCHO o ). Darréu'l formaldehídu descomponer nel radical formil, que de siguío da dióxidu de carbonu y hidróxenu. Esti procesu ye conocíu nel so conxuntu como pirólisis oxidativa. + 2 → + 2 Siguiendo la pirolisis oxidativa, el aferrúñase formando , esprendiendo calor. Esti procesu ye bien rápido, siendo la so duración habitual inferior a un milisegundo. 2 + → 2 Finalmente'l CO aferrúñase, formando y lliberando más calor. Esti procesu xeneralmente ye más lentu que'l restu de pasos, y requier unos cuantos milisegundos pa producise.
Reformación El enllaz covalente carbonu-hidróxenu atopar ente los más fuertes de tolos hidrocarburos, y por tanto'l so usu como materia primo ye llindáu. A pesar de l'alta enerxía d'activación necesaria pa romper l'enllaz CH, el metanu ye inda'l principal material de partida pa fabricar hidróxenu por aciu reformación con vapor. La busca de catalizadores que puedan facilitar l'activación del enllaz CH nel metanu y otros alcanos llixeros ye un área d'investigación de gran importancia industrial.
Halogenación El metanu reacciona colos halóxenos so les condiciones fayadices. La reacción tien llugar de la siguiente manera. + → + HX
Onde X ye un halóxenu: flúor (F), Cloru (Cl), Bromu (Br) y dacuando Yodu (I). El mecanismu d'esta reacción ye'l d'halogenación por radicales llibres.
Usos
Combustible Pa más información del usu del metanu como combustible, : gas natural .
El metanu ye importante pa la xeneración llétrica yá que s'emplega como combustible nes turbines de gas o en Xenerador de vapor xeneradores de vapor.
Magar el so calor de combustión, d'unos 802 kJ/mol, ye'l menor de tolos hidrocarburos, si estremar pola so masa molecular (16 g/mol) atópase que'l metanu, el más simple de los hidrocarburos , produz más cantidá de calor per unidá de masa qu'otros hidrocarburos más complexos. En munches ciudaes, el metanu tresportar en tuberíes hasta les cases pa ser emplegáu como combustible pa la calefacción y pa cocinar. Nesti contestu llámase-y gas natural. En Colombia según n'otros países emerxentes, el gas natural ye emplegáu como combustible alternu por dellos vehículos de tresporte.
Usos industriales El metanu ye utilizáu en procesos químicos industriales y puede ser tresportáu como líquidu esfrecíu (gas natural llicuao, o GNL). Ente que les fugues d'un contenedor esfrecíu son primero más pesaes que l'aire por cuenta de la alta densidá del gas frío, a temperatura ambiente'l gas ye más llixeru que l'aire. Los gasoductos tresporten grandes cantidaes de gas natural, del que'l metanu ye'l principal componente.
Na industria químico, el metanu ye la materia primo escoyida pa la producción d'hidróxenu, metanol, ácidu acético, anhidro acético . Cuando s'emplega pa producir cualesquier d'estos productos químicos, el metanu tresfórmase primero en gas de síntesis, un amiestu de monóxidu de carbonu y hidróxenu, por aciu reformación por vapor. Nesti procesu, el metanu y el vapor d'agua reaccionen cola ayuda d'un catalizador de níquel a altes temperatures (700 -1.100 °C). + → CO + 3 La proporción de monóxidu de carbonu frente al hidróxenu puede ser afecha por aciu la reacción de desplazamientu de gas d'agua al valor deseyáu. CO + → + Otros productos químicos menos importantes derivaos del metanu inclúin el acetilenu llográu faciendo pasar metanu al traviés d'un arcu llétricu, y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformu, y tetracloruro de carbonu), producíos per mediu de la reacción del metanu con cloru en forma de gas . Sicasí, l'usu d'estos productos ta menguando, l'acetilenu ta siendo reemplazáu por sustitutos más económicos y los clorometanos por cuenta de motivos de salú y medioambientales.
Fuentes
Fuentes naturales El 60 % de les emisiones en tol mundu ye d'orixe antropogénico. Proceden principalmente d'actividaes agrícoles y otres actividaes humanes.
La mayor fonte de metanu, ye la so estracción de los depósitos xeolóxicos conocíos como campos de gas natural. Atópase acomuñáu a otros hidrocarburos combustibles y dacuando acompañáu por heliu y nitróxenu. El gas, especialmente l'asitiáu en formaciones pocu fondes (baxa presión), formar pola descomposición anaeróbica de materia orgánico y el restu créese que provién de la lenta desgasificación de los materiales primordiales asitiaos nes partes más fondes del planeta, tal como lo demuestra la presencia d'hasta un 7 % heliu en ciertos xacimientos de gas natural. En términos xenerales, los depósitos de gas xenerar en sedimentos soterraos a mayor fondura y más altes temperatures que los que dan llugar al petroleu.
Tamién puede estrayese el metanu de los depósitos de carbón (CMB son les sos sigles n'inglés) por aciu la perforación de pozos nes capes de carbón, bombiando de siguío l'agua de la veta pa producir una despresurización lo que dexa la desabsorción del metanu y la so xubida pol pozu hasta la superficie. Con esta téunica produz el 7 % del gas natural de los Estaos Xuníos, magar puede haber problemes medioambientales por cuenta de la baxada del nivel de los acuíferos y a la presencia de contaminantes na agua estrayida.
Los hidratos de metanu o clatratos (combinaciones de xelu y metanu no fondero marín) son una futura fonte potencial de metanu, magar hasta agora nun esiste nenguna esplotación comercial de la mesma.
Los procesos na dixestión y defecación d'animales (especialmente del ganáu): 17 %. Les bacteries en plantíos d'arroz: 12 %. La dixestión anaeróbica de la biomasa.
Fontes alternatives Amás de los campos de gas natural una forma alternativa pa llograr metanu ye por aciu el biogás xeneráu pola fermentadura de materia orgánico que s'atopa nos cuchues, nes folles de les agües residuales, na basura doméstica, o en cualesquier otra materia primo biodegradable, so condiciones anaeróbicas.
El metanu tamién puede llograse industrialmente emplegando como materies primes l'hidróxenu (el cual puede llograse por aciu electrólisis) y el dióxidu de carbonu por aciu el procesu Sabatier. + 4 → + 2.
Metanu na atmósfera de la Tierra thumb|250px|Resultáu de les observaciones de metanu dende 1996 a 2005 qu'amuesen l'aumentu del metanu, les variaciones estaciones del añu estacionales y la diferencia ente los hemisferios norte y sur. El metanu ye un gas d'efeutu ivernaderu bien importante na atmósfera de la Tierra con un potencial de calentamientu de 23 sobre un periodu de 100 años. Esto implica que la emisión d'una tonelada de metanu va tener 23 vegaes l'impautu de la emisión d'una tonelada de dióxidu de carbonu mientres los siguientes cien años. El metanu tien un gran efeutu por un curtiu periodu (aproximadamente 10 años), ente que'l dióxidu de carbonu tien un pequeñu efeutu por un periodu enllargáu (sobre los 100 años). Por cuenta de esta diferencia nel efeutu y el periodu, el potencial de calentamientu global del metanu nun plazu de 20 años ye de 63.
La concentración de metanu na atmósfera aumentó mientres los últimos cinco mil años. La esplicación más probable d'esti aumentu siguíu mora nes innovaciones acomuñaes al empiezu de l'agricultura, sobre manera probablemente a la esviadura de los ríos pal riego del arroz.William F. Ruddiman, Llibru, Madrid, 2008, páx.121
Hai unos siete mil años, n'Oriente Próximu afayóse la téunica del regadíu y depués esta práutica estender hasta'l sureste asiáticu y el sur de China, creando asina güelgues artificiales. Nestes güelgues, la vexetación crecía, morría, descomponíase y emitía metanu.
La concentración de metanu amontóse un 150 % dende 1750 y ye responsable del 20 % del forzante radiativo total de tolos gases d'efeutu ivernaderu de llarga vida y distribución global.
La concentración media de metanu na superficie de la tierra l'añu 1998 yera de 1,745 ppb. La so concentración ye más alta nel hemisferiu norte porque la mayoría de les fontes (naturales y antropogénicas) son mayores nesi hemisferiu. Les concentraciones varien estacionalmente con un mínimu a finales del branu.
El metanu fórmase cerca de la superficie, y ye tresportáu a la estratosfera pel aire ascendente de los trópicos. L'aumentu de metanu na atmósfera de la Tierra ye controláu naturalmente (anque la influencia humana puede interferir nesta regulación) pola reacción del metanu col radical hidroxilo, una molécula formada pola reacción del oxíxenu cola agua.
De primeres de la historia de la Tierra, aproximadamente fai 3.500 millones d'años, había 1.000 vegaes más metanu na atmósfera que na actualidá. El metanu primordial foi lliberáu pola actividá volcánica. Foi mientres esta dómina cuando apaeció la vida na Tierra. Ente les primeres formes de vida atopaben bacteries metanógenas que por aciu l'hidróxenu y el dióxidu de carbonu xeneraben metanu y agua.