מתאן

מתאן (שם מדעי: Methane), המכונה גם "גז הביצות", הוא גז דליק, חסר צבע וריח. נוסחתו CH4. זהו האלקן הקטן ביותר; אלקן הוא פחמימן שבו יש רק קשרים בודדים בין אטומי הפחמן. לפי מודל VSEPR (שיטה לחיזוי צורת מולקולות), צורת מולקולת המתאן היא טטראדרית.

המתאן מהווה מעל 70% מנפח הגז הטבעי ולכן משמש דלק חשוב. בעירה של מתאן נוצרים פחמן דו-חמצני ומים. התגובה הכימית היא CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O. בעירה בלתי מבוקרת משחררת כ-50 מיליון ג'ול אנרגיה לכל קילוגרם מתאן.

מתאן הוא גז חממה חזק בטווח הקצר. על פני 20 שנה הוא יוצר אפקט חממה בערך פי 84 בהשוואה לפחמן דו-חמצני באותה מסה. עם זאת, זמן החיים שלו באטמוספירה קצר יותר משל ה-CO2. ריכוז המתאן האטמוספרי עלה בעידן התעשייתי לכ-2 חלקים למיליון, כמעט פי 4 מהרמה היציבה של תקופות קודמות. עדיין, ריכוזו נמוך בהרבה מזה של גזי חממה אחרים ולכן הוא אינו הגורם העיקרי להתחממות כיום.

רוב המתאן בכדור הארץ נוצר מפירוק חומרים אורגניים בתנאים אנאירוביים, כלומר ללא חמצן. תהליך זה נקרא מתאנוגנזה ומבוצע על ידי חיידקים מיוחדים הנקראים מתאנוגניים. יש גם חיידקים שעוזרים להפחית מתאן על ידי צריכתו; אלה נקראים מתאנוטרופיים. פירוק ארוך בזמן של חומרים אלו יצר מרבצי גז טבעי.

מקור משמעותי לפליטת מתאן שמתרחשת כיום נובע מהחקלאות, במיוחד מבעלי חיים מעלי גרה כמו פרות. בעלי חיים אלה מייצרים מתאן בתהליך העיכול, וחלקו נפלט דרך הגיהוק. פליטות נוספות מגיעות מפירוק אנאירובי של צואה, למשל בשדות אורז מוצפי מים.

מתאן נפוץ באטמוספירות של ענקי הגז, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון. על טיטאן, ירחו של שבתאי, מתקיים מתאן נוזלי שיוצר מעגלים של עננים, משקעים ונהרות, בדומה למעגל המים בכדור הארץ. מתאנות שנמצאו בשביטים ובאסטרואידים מראות שהמתאן היה מרכיב בחומרי המוצא של מערכת השמש. גם באטמוספירת הארץ הקדומה היה מתאן, אך הוא הומר לרוב לפחמן דו-חמצני ולתרכובות אורגניות כבדות יותר.

מתאן הוא גז חסר צבע וריח. קוראים לו גם "גז הביצות". המולקולה שלו היא CH4. זהו החומר הכי פשוט ממשפחת הפחמימנים.

הצורה של מולקולת המתאן כמו פירמידה עם ארבע פינות. הוא נמצא בחלק גדול מהגז הטבעי ומשמש כדלק.

כאשר שורפים מתאן, זה יוצר פחמן דו-חמצני ומים ומשחרר הרבה אנרגיה.

מתאן מחזק את אפקט החממה. בטווח של 20 שנה הוא חזק הרבה יותר מפחמן דו-חמצני. אבל הוא נשאר באוויר פחות זמן. הריכוז של המתאן עלה לעכשיו לכ-2 חלקים למיליון, שזה כמעט פי ארבעה ממה שהיה בעבר.

הרבה מהמתאן נוצר משבירת חומרי צמחים ובעלי חיים במקום שאין בו חמצן. זה נקרא "מתאנוגנזה". חיידקים מיוחדים עושים את זה. יש גם חיידקים שאוכלים מתאן.

מקור גדול למתאן היום הוא בעלי חיים חקלאיים, כמו פרות. אלה מייצרות מתאן בזמן העיכול, וחלקו יוצא החוצה. גם שדות אורז מוצפים וצואה של בעלי חיים יכולים לשחרר מתאן.

בענקי הגז שיש במערכת השמש יש הרבה מתאן. על טיטאן, ירחו של שבתאי, יש אפילו מתאן נוזלי. שם יש עננים ונהרות של מתאן.