Metana sebagai Gas Rumah Kaca

Metana adalah unsur utama gas alam, tetapi karakteristik kimia dan fisiknya juga menjadikannya gas rumah kaca yang kuat dan kontributor yang mengkhawatirkan bagi dunia. perubahan iklim.

Molekul metana, CH₄, Terbuat dari atom karbon pusat yang dikelilingi oleh empat hidrogen. Metana adalah gas tidak berwarna yang biasanya terbentuk dalam satu dari dua cara:

• Metana biogenik dihasilkan oleh mikroorganisme yang memecah gula jenis tertentu dalam kondisi di mana oksigen tidak ada. Metana yang diproduksi secara biologis ini dapat dilepaskan ke atmosfer segera setelah diproduksi, atau dapat diakumulasi dalam sedimen basah hanya untuk dilepaskan nanti.
• Metana termogenik terbentuk ketika bahan organik terkubur dalam-dalam di bawah lapisan geologis dan selama jutaan tahun, dan kemudian dipecah oleh tekanan dan suhu tinggi. Jenis metana adalah unsur utama gas alam, yang membentuk 70 hingga 90% darinya. Propana adalah produk sampingan umum yang ditemukan dalam gas alam.

Metana biogenik dan termogenik mungkin memiliki asal yang berbeda tetapi mereka memiliki sifat yang sama, menjadikan keduanya sebagai gas rumah kaca yang efektif.

Metana, bersama dengan karbon dioksida dan molekul lain, memberikan kontribusi yang signifikan terhadap efek rumah kaca. Energi yang dipantulkan dari matahari dalam bentuk radiasi infra merah dengan panjang gelombang yang lebih panjang menggairahkan molekul-molekul metana dan bukannya melakukan perjalanan ke luar angkasa. Ini menghangatkan atmosfer, cukup bahwa metana berkontribusi sekitar 20% dari pemanasan karena gas rumah kaca, yang kedua di belakang karbon dioksida.

Karena ikatan kimia dalam molekulnya, metana jauh lebih efisien dalam menyerap panas daripada karbon dioksida (sebanyak 86 kali lebih banyak), menjadikannya gas rumah kaca yang sangat kuat. Untungnya, metana hanya dapat bertahan sekitar 10 hingga 12 tahun di atmosfer sebelum teroksidasi dan berubah menjadi air dan karbon dioksida. Karbon dioksida berlangsung selama berabad-abad.

Menurut Badan Perlindungan Lingkungan (EPA), jumlah metana di atmosfer telah berlipat ganda sejak revolusi industri, tumbuh dari sekitar 722 bagian per miliar (ppb) pada 1750 menjadi 1834 ppb pada 2015. Emisi dari banyak negara maju di dunia kini tampaknya telah mendatar.

Di Amerika Serikat, emisi metana terutama berasal dari industri bahan bakar fosil. Metana tidak dilepaskan ketika kita membakar bahan bakar fosil, seperti halnya karbon dioksida, tetapi lebih pada saat ekstraksi, pemrosesan, dan distribusi bahan bakar fosil. Metana bocor dari sumur gas alam, di pabrik pengolahan, keluar dari katup pipa yang salah, dan bahkan di jaringan distribusi membawa gas alam ke rumah-rumah dan bisnis. Sesampai di sana, metana terus bocor dari meter gas dan peralatan bertenaga gas seperti pemanas dan kompor.

Beberapa kecelakaan terjadi selama penanganan gas alam yang mengakibatkan pelepasan sejumlah besar gas. Pada 2015, volume metana yang sangat tinggi dilepaskan dari fasilitas penyimpanan di California. Kebocoran Porter Ranch berlangsung selama berbulan-bulan, memancarkan hampir 100.000 ton metana ke atmosfer.

Sumber emisi metana terbesar kedua di Amerika Serikat adalah pertanian. Ketika dievaluasi secara global, kegiatan pertanian sebenarnya menempati urutan pertama. Ingat mikroorganisme yang menghasilkan metana biogenik dalam kondisi kekurangan oksigen? Nyali ternak herbivora penuh dengan mereka. Sapi, domba, kambing, bahkan unta memiliki bakteri metanogenik di perut mereka untuk membantu mencerna bahan tanaman, yang berarti mereka secara kolektif melewati sejumlah besar gas metana. Dan ini bukan masalah kecil, karena 22% emisi metana penuh di Amerika Serikat diperkirakan berasal dari peternakan.

Sumber metana pertanian lainnya adalah produksi beras. Sawah juga mengandung mikroorganisme penghasil metana, dan ladang yang basah melepaskan sekitar 1,5% emisi metana global. Ketika populasi manusia tumbuh dan dengan itu kebutuhan untuk menanam makanan, dan dengan meningkatnya suhu dengan perubahan iklim, diharapkan bahwa emisi metana dari sawah akan terus meningkat. Menyesuaikan praktik menanam padi dapat membantu meringankan masalah: untuk sementara waktu mengurangi air di pertengahan musim misalnya, membuat perbedaan besar tetapi bagi banyak petani, jaringan irigasi lokal tidak dapat mengakomodasi perubahan.

Bahan organik yang terurai jauh di dalam TPA menghasilkan metana, yang biasanya dibuang keluar dan dilepaskan ke atmosfer. Ini adalah masalah yang cukup penting bahwa tempat pembuangan sampah adalah sumber emisi metana terbesar ketiga di Amerika Serikat, menurut EPA. Untungnya, semakin banyak fasilitas menangkap gas dan mengarahkannya ke pabrik yang menggunakan boiler untuk menghasilkan listrik dengan gas limbah itu.

Saat daerah Arktik memanas dengan cepat, metana dilepaskan meskipun tidak ada aktivitas manusia langsung. Tundra Arktik, beserta sejumlah lahan basah dan danau, berisi sejumlah besar vegetasi mati seperti gambut yang terkurung dalam es dan permafrost. Ketika lapisan-lapisan gambut mencair, aktivitas mikroorganisme mengambil dan metana dilepaskan. Dalam umpan balik yang merepotkan, semakin banyak metana yang ada di atmosfer, semakin hangat, dan semakin banyak metana dilepaskan dari lapisan es yang mencair.

Untuk menambah ketidakpastian, fenomena mengkhawatirkan lainnya memiliki potensi untuk lebih lanjut mengganggu iklim kita dengan sangat cepat. Di bawah tanah Kutub Utara dan jauh di lautan, ada banyak metana yang terperangkap dalam jaring seperti es yang terbuat dari air. Struktur yang dihasilkan disebut clathrate, atau methane hydrate. Deposit besar clathrate dapat menjadi tidak stabil dengan mengubah arus, tanah longsor bawah laut, gempa bumi, dan suhu pemanasan. Keruntuhan mendadak deposit metana clathrate besar, untuk alasan apa pun, akan melepaskan banyak metana ke atmosfer dan menyebabkan pemanasan cepat.

Sebagai konsumen, cara paling efektif untuk menurunkan emisi metana adalah dengan mengurangi kebutuhan energi bahan bakar fosil kita. Upaya tambahan termasuk memilih diet rendah daging merah untuk mengurangi permintaan untuk memproduksi metana ternak dan pengomposan untuk mengurangi jumlah sampah organik yang dikirim ke tempat pembuangan sampah di mana ia akan menghasilkan metana.