מתאן

שגיאות פרמטריות בתבנית:תרכובת
פרמטרים [ נוסחה כימית ] לא מופיעים בהגדרת התבנית

מתאן

שם סיסטמטי	Methane
שמות נוספים	גז טבעי, מתיל הידריד Carbane Marsh Gas
מסה מולרית	16.04 גרם/מול
מראה	גז שקוף, חסר ריח
מספר CAS	74-82-8
מצב צבירה	גז
מסיסות	22.7 מ"ג לליטר
ממסים	אתנול, מתנול, בנזן, די-אתיל אתר
טמפרטורת היתוך	182.5- °C -90.65 K
טמפרטורת רתיחה	161.49- °C -111.66 K
נקודת הבזק	188- °C -85.15 K
נקודת התלקחות	537 °C 810.15 K
NFPA 704	4 ‏ 2 0

מתאן (שם מדעי: Methane מכונה גם גז הביצות) הוא תרכובת אורגנית המופיעה בטבע כגז דליק, חסר צבע וריח. מתאן הוא האלקאן הפשוט ביותר, וכן התרכובת האורגנית הפשוטה ביותר; נוסחתו CH₄.

המתאן הוא מרכיב עיקרי בגז טבעי, ולכן נחשב לדלק חשוב. בעירת מולקולה אחת של מתאן יוצרת מולקולה אחת של פחמן דו-חמצני (CO₂) ושתי מולקולות מים:

CH₄ (g)+ 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) + 890kJ

האנרגיה המשתחררת בתהליך שריפה בלתי מבוקר, שבו המים משתחררים במצב גזי, היא כ-50 מיליון ג'ול לקילוגרם מתאן.

המתאן הוא גז חממה, כלומר הוא תורם להתחממות כדור הארץ והוא חלק מאפקט החממה.

המתאן נוצר כתוצאה מריקבון של חומרים אורגניים בתנאים אנאירוביים (תנאים של חוסר חמצן). לתהליך זה (הנקרא מתאנוגנזה) אחראיים חלק מהחיידקים הקדומים. הללו מפרקים את החומר האורגני במעמקי האדמה; פירוק זה, אשר מתרחש מזה זמן רב, הוא זה שהביא להיווצרות מרבצי הגז הטבעי.

חיידקים קדומים נמצאים גם במערכת העיכול של יונקים רבים, ובכללם האדם; בין היונקים והחיידקים מתקיימת סימביוזה: היונק מספק לחיידקים מקום לגדול, והחיידקים עוזרים ליונק בפירוק התאית מהצמחים והפיכתה למזון. יונקים מעלי גרה, מסוגלים לאכול דשאים, עלים או גבעולים משום שהם מארחים בקיבתם את החיידקים; מדובר לכן בעזרה חיונית. יונקים אחרים ובכללם האדם אינם מסוגלים לעכל תאית בעזרת החיידקים הקדומים ולכן הם מסוגלים להסתדר גם בלעדיהם.

החיידקים המייצרים מתאן כחלק מתהליך הפקת האנרגיה בתאיהם נקראים מתאנוגניים. לעומתם, חיידקים מתאנוטרופים צורכים מתאן ומשתמשים בו להפקת אנרגיה בתאיהם. בין שני סוגי החיידקים אין כל קשר.

מתאן בכמות ניכרת נפלט מקיבותיהן של כבשים ופרות, ודבר זה תורם לאפקט החממה. בניו זילנד, שבה מתקיים גידול צאן ובקר בהיקף נרחב, מבקשת הממשלה להטיל מס על גידולן של בהמות אלה, כדי לממן מחקר שיעסוק בצמצום התופעה.

המתאן נמצא גם באטמוספירות של כוכבי הלכת הגדולים, המכונים גם ענקי הגזים: צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון.

מקורותיהן העיקריים של פליטות המתאן לאטמוספירה

• הטמנת פסולת וטיפול בשפכים: מתאן נוצר במטמנות פסולת ובמכוני טיהור שפכים בעקבות פירוק של פסולת אורגנית בתנאים אנאירוביים (ללא חמצן) ובמעמקי מזבלות.

• פעילות חקלאית: במגזר החקלאי מתאן נוצר ממספר תהליכים: מתהליכי עיכול של בעלי חיים, בעיקר מעלי גרה; מפירוק אנאירובי של צואת בעלי חיים וכתוצאה מגידול אורז בשטחים מוצפים. המקור הטבעי העיקרי לגז המתאן הוא פעילות חיידקים בקרקעית שטחי הביצות הנרחבים שבאזורים הטרופיים והסובטרופיים של כדור-הארץ. לכן המתאן מכונה גם "גז הביצות". החיידקים המתאנוגניים שבביצות אלה מפרקים תרכובות אורגניות - שרידי בעלי-חיים וצמחים השוקעים במים ופולטים 200-120 מיליון טון גז מתאן בשנה. מקור משמעותי נוסף, הקשור בפעילות האדם, הוא שדות האורז הנרחבים שבמזרח אסיה, שהמתאנוגנים שבקרקעיתם פולטים 120-70 מיליון טון מתאן לשנה. בישראל פליטת מתאן מתהליכי עיכול של פרות היא הגבוהה בעולם.
• כמות קטנה יחסית של מתאן נפלטת בעקבות פעילות געשית.

הקטנת פליטת המתאן הקשורה בפעילות האדם

כדי להפחית את פליטת המתאן הנובעת מפעילות האדם, וכך להקטין את אפקט החממה ואת זיהום האוויר, ננקטים הצעדים האלה:

• במזרח אסיה מנסים להגדיל את יבול האורז ליחידת שטח. בדרך זו יתאפשר להקטין את שטחי הגידול ואת פליטת המתאן המתרחשת בהם.
• באוניברסיטת הוהנהיים (Hohenheim) בשטוטגרט שבגרמניה מפתחת קבוצת המחקר של ויניפרד דרוקנר (Drochner) "גלולות" המיועדות ליונקים צמחוניים, המכונות bolus. בשילוב עם תפריט מיוחד, יפחיתו גלולות אלו את כמות המתאן שפולטים עדרי הבקר והצאן הגדלים והולכים, ויאפשרו למטבוליזם שלהם לנצל חלק מהאנרגיה שהייתה מתבזבזת עם המתאן הנפלט. בכוונת החוקרים לשנות את הרכב אוכלוסיית המיקרואורגניזמים במערכת העיכול - להפחית את כמות החיידקים הפולטים מימן, ובעקבותיהם את הארכאונים המתאנוגנים, ולהגדיל את כמות החיידקים המייצרים סוכרים וחומרים זמינים אחרים.

לקריאה נוספת

• חגית מאור, מתאן, באתר הספרייה הווירטואלית של מטח.