Хемија за сите

Метан

Опасен загадувач или енергенс на иднината?

За метан сме слушнале сите: Најпрост јаглеводород со формула СН4, гас без боја и мирис,неотровен, нерастворлив во вода. Гори со синкав пламен и при тоа дава повеќе топлина отколку другите јаглеводороди, ослободува помалку СО2  а при тоа е многу поевтин од другите енергенси!

Помешан со воздух е многу експлозивен и затоа може да се користи како гориво за атомобилите па дури и NASA се обидува да направи ракета на метан, бидејќи на многу планети е откриено присуство на метан. Единствена мана му е тоа што е најопасен стакленички гас со индекс 23 (23 пати поопасен од СО2 ) .

Го  викаме и барски гас затоа што природно се формира во барите и други неистечни водни басени со процесот наречен метаногенеза-анаеробна ферментација на органски супстанци.

Можеме да го опишеме на следниот начин:

C6H12O6 3CO2 + 3CH4

но, самиот процес е многу посложен:

Метаногенеза или биометанизација е процес на формирање на метан со микробна активност познати како метаногени (организмите кои произведуваат метан се идентификувани само во доменот Archaea). Производството на метан е важна и широко распространета форма на метаболизам на микроорганизми во повеќето средини, што е последниот чекор во распаѓањето на биомасата. Микробната метаногенеза е форма на анаеробно дишење.

Метаногените организми не користaт кислород за дишење; всушност, кислородот го инхибира растот на метаногените. Терминалниот акцептор на електрони во метаногенезата не е кислород туку јаглерод. Јаглеродот може да се појави во мал број органски соединенија, сите со мала молекулска маса. Двата најдобро опишани патишта вклучуваат употреба на јаглерод диоксид и етанска (оцетна)  киселина како терминален електрон акцептор:

CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O
CH3COOH  → CH4 +  CO2 

Сепак, во зависност од pH и температурата, се покажало дека метаногенезата користи јаглерод и од други мали органски соединенија, како што се мравја киселина (формати), метанол, метиламин, диметил сулфид и метантиол.

Механизам на метаногенеза

Биохемијата на метаногенезата е релативно сложена, вклучувајќи ги следните коензими и кофактори: F420,коензим В, коензим М, метанофуран и метаноптерин.

Метаногенезата е последниот чекор во распаѓањето на органската материја. За време на процесот на гниење, акцепторите на електрони, како што се кислородот, железото, сулфатите и нитратите, се исцрпуваат, додека водородот и јаглерод диоксидот се акумулираат. Како што напредува распаѓањето на органската материја, сите акцептори на електрони стануваат посиромашни освен јаглерод диоксид. Тој е производ на повеќето катаболички процеси, па затоа не се исцрпува како другите потенцијални акцептори на електрони

Метаногенезата и ферментацијата се одвиваат само во отсуство на акцепторски електрони, освен јаглерод. Ферментацијата дозволува само разложување на поголеми органски соединенија и произведува мали органски соединенија. Метаногенезата ефикасно ги отстранува полуготовите продукти на распаѓање: водород, мали органски молекули и јаглерод диоксид. Без метаногенеза, многу јаглерод (во форма на производи за ферментација) би се акумулирал во анаеробните медиуми.

Не сме ние криви за глобалното затоплување, кравите се криви!

Krava metan

  1. Хидролиза - разложување на полимери на мономери (шекери, масни киселини...)
  2. Ацидогенеза - од мономери во алкохоли (етанол преку ферментација)
  3. Ацетогенеза - од алкохоли се добиваат ацетати (+ метан)
  4. Метаногенеза - од ацетати се добива метан (+ јаглерод диоксид)

Ненамерно е откриен неочекуван извор на метан во околината

Бактериите што го фиксираат азотот се главното средство со кое азотниот гас во воздухот се менува во форма што растенијата и животните можат да ја користат. Приближно 10 проценти од овие микроорганизми кои го фиксираат азотот го содржат генетскиот код за производство на резервен ензим, наречен нитрогеназа само за железо, за да ја завршат својата работа.

bakterija metan

Неодамнешните истражувања откриваат дека овој ензим им овозможува на овие микроорганизми истовремено да го претвораат азотниот гас во амонијак и јаглерод диоксидот во метан. Амонијакот е главниот производ; метанот е само споредна работа.

Овој ензимски процес е претходно непознат пат за природно биолошко производство на метан.

Дали на Марс има крави?

Роботот Curiosity откри варијации во концентрацијата на метан во атмосферата на планетата Марс и за прв пат откри органски молекули во примерок од почва. Ако присуството на метан на Земјата обично се поврзува со дејството на микробните организми, изворот на емисиите на метан од Марс во моментов е непознат. Сепак, истражувачите на НАСА се сигурни дека варијациите на метанот во атмосферата околу роботот Curiosity би укажале на релативно локализиран активен извор.

Метанот е откриен со помош на лабораторијата SAM (Анализа на примероци на Марс) на роверот Curiosity. За два месеци,на крајот на 2013 и почетокот на 2014 година, четири мерења открија десеткратно зголемување на нивото на откриениот метан.

Изворите  на метан можат да бидат биолошки и небиолошки. Меѓу биолошките извори може да бидат микроорганизми кои произведуваат или, поверојатно, произвеле метан со метаногенеза.

metan na mars

Меѓу небиолошките можности за производство на метан е интеракцијата помеѓу водата и одредени минерали, вклучувајќи го и оливинот, минерал со формула (Mg,Fe)2SiO4.

Дури и ако откривањето на метан и други органски молекули на Марс не го потврди минатото или сегашното постоење на живот, резултатите од анализата откриваат дека Црвената планета се уште е активна и која можела да има поволни услови за живот.

Метан на марс

 

метаногени микроби

Метаногените се група на микроби кои произведуваат гас метан преку распаѓање на едноставни супстрати како што се водород, ацетат и други едноставни јаглеродни соединенија во анаеробна средина. Познато е дека метаногените се и термофилни (оптимална температура помеѓу 55 ⁰C и 58 ⁰C) или мезофилни (оптималната температура е 40 ⁰C), што ја илустрира нивната способност да бидат активни во широк опсег на анаеробни средини. Метанот има потенцијал да биде и корисен - како дополнителен извор на гориво - и штетен - бидејќи метанот има поголем ефект на глобално затоплување од јаглерод диоксидот. Вообичаено место за наоѓање на овие организми се во мочуришни средини како мочуришта и мочуришта. Аноксичните средини се формираат под површината на водата додека органската материја се акумулира и почнува да се распаѓа. Ова резултира со потрошувачка на преостанатиот растворен кислород, создавајќи совршени услови за напредување на метаногените.

Во зависност од индустријата, овие организми можат да имаат корисни или негативни ефекти.

Биолошкиот третман на отпадните води е енергетски интензивен процес во кој хранливите материи се разградуваат со природни биолошки процеси пред да се ослободат назад во животната средина. За да помогнат во обновувањето на енергијата, многу постројки за третман на отпадни води почнуваат да инсталираат анаеробни дигестори за производство на гас метан (или биогас) од нивната отпадна тиња. Овој биогас може да се користи за производство на електрична енергија или топлина на лице место или да се транспортира надвор од локацијата за да се користи во други индустрии и процеси. Со интегрирањето на обновливите извори на енергија - како што е искористувањето на биогасот - и усвојувањето на опрема за енергетска ефикасност - како што се вентилаторите со променлива брзина и фини дифузери со меурчиња - постројките за третман на отпадни води можат да се стремат да постигнат операции со нето-нула енергија.

Исто така се прават испитувања дали во случаи на големи еколошки катастрофи (излевање на  нафта, хаварии..)  метаногените би можеле да ја исчистат т.е изедат  нафтата.

Автор на статијата: Блаже Димески
20 март 2022
Роберт Бунзен не е заслужен само за пламеникот...

Овој генијален научник е многу, многу повеќе од иноватор на таа практична алатка

Сите бои на крвта

Црвената не е единствената боја на крвта

Казимир Функ, таткото и кумот на витамините

Со своите истражувања и епохални откритија, Функ придонесе за невиден развој на медицината

>> Прочитај повеќе слични содржини!   

донирај

Генерален спонзор

генерален спонзор

Пријатели на науката

спонзор
спонзор
спонзор

Презентации и поимници

Презентации за основно образование

e hemija

Презентации за средно образование

hemija .ppt

Контактни информации:

e-hemija logo

Здружение за унапредување и развој на образованието и науката
„Е-ХЕМИЈА“ – Прилеп

Испрати порака:
e-hemija контакт

Е-Хемија на Facebook:
e-hemija facebook

Е-Хемија на Twitter:
e-hemija facebook

Пријатели на науката:

Здружение за унапредување и развој на образованието и науката „Е-ХЕМИЈА“ – Прилеп
Copyright © 2024 ehemija.mk

WebDesign www.nainternet.mk

e-hemija