El Metano

Introducción

En este trabajo analizamos el rezago tecnológico en Perú, en base a energía. El metano es un gas que se puede producir por medio de la descomposición.

Nos enfocamos directamente hacia el cambio climático y los usos del metano.

La mayor parte de este trabajo es acerca del metano. Como el titulo dice esto es un estudio detallado y una recopilación de información acerca del metano.

Metodología empleada

La metodología o la forma en que he obtenido la información para la realización de este trabajo, fue de tipo documental.

En la investigación documental tratamos de obtener la mayor cantidad de información coherente y que nos sirviera. La obtuve a través de diversas fuentes, tales como: Internet, libros, enciclopedias y diccionarios.

El metano

El metano se produce de forma natural por la descomposición de sustancias orgánicas en ambientes pobres en oxígeno. También se produce en el sistema digestivo de rumiantes y otros animales, en la explotación de combustibles fósiles, y en la quema de biomasa.

Aproximadamente la mitad de la producción de metano proviene de los sembradíos de arroz, de la actividad animal, y de la acción de los termitas. Una cuarta parte proviene de tierras pantanosas y húmedas. Un 15% de la producción industrial de gas natural y carbón mineral. Los rellenos de basura y otras sustancias orgánicas en descomposición contribuyen con un 5% de las emisiones de metano.

A largo plazo, el metano es mucho más preocupante como agente responsable del calentamiento global, que el dióxido de carbono ya que tiene un potencial de calentamiento global 62 veces mayor que este último.

El metano contribuye actualmente con el 15% del Calentamiento Global, excluido el efecto del vapor de agua. Se calcula que hacia fines del siglo XXI el efecto del metano habrá superado al producido por el dióxido de carbono.

Aparentemente la humanidad tiene una capacidad muy reducida para modificar estas cifras ya que medidas drásticas tales como la reducción de la cantidad de habitantes del planeta o de sus raciones alimentarías son imposibles, luego tendremos que concluir que es muy poco lo que la humanidad puede hacer para controlar el flujo de metano a la troposfera, salvo reducir pérdidas en gasoductos, que prácticamente no tienen incidencia a nivel atmosférico.

El gas natural es una mezcla de metano, etano y una pequeña cantidad de propano.

Compuesto de carbono e hidrógeno, de fórmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Es más ligero que el aire, incoloro, inodoro e inflamable. Se encuentra en el gas natural (entre un 75% y un 90%), como en el gas grisú de las minas de carbón, en los procesos de las refinerías de petróleo, y como producto de la descomposición de la materia en los pantanos. Es uno de los principales componentes de la atmósfera de los planetas Saturno, Urano y Neptuno. El metano puede obtenerse mediante la hidrogenación de carbono o dióxido de carbono, por la acción del agua con carburo de aluminio o también al calentar etanoato de sodio con álcali. El metano es apreciado como combustible y para producir cloruro de hidrógeno, amoníaco, etino y formaldehído.

El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, es un gas.

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Apenas es soluble en agua en su fase líquida.

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Puede constituir hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le denomina grisú y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse.

El metano es el punto de partida de de la producción comercial de diverso productos químicos, como el hidrógeno, el monóxido de carbono y el cianido de hidrógeno. El metano constituye gran parte de la atmósfera de los grandes planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Fuentes de metano

Los orígenes principales de metano son:

• Descomposición de los residuos orgánicos por bacterias.

• Fuentes naturales (pantanos): 23%.

• Extracción de combustibles fósiles: 20% (el metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).

• Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17%. (Especialmente del ganado).

• Las bacterias en plantaciones de arroz: 12%.

• Digestión anaeróbica de la biomasa.

• Materia viva vegetal: (Se ha descubierto que plantas y árboles emiten grandes cantidades de gas metano).

El 60% de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas. La concentración de este gas en la atmósfera se ha incrementado de 0,8 a 1,7 ppm, pero se teme que lo haga mucho más a medida que se libere, al aumentar la temperatura de los océanos, el que se encuentra almacenado en el fondo del Ártico.

Son de la familia homóloga -CH2 metileno.

Datos sobre el metano

El metano (CH4), compuesto por carbono e hidrógeno, es un hidrocarburo incoloro, inodoro e inflamable y más ligero que el aire. Se forma de manera natural en los procesos de digestión del ganado, así como de las termitas; en las reacciones de putrefacción y descomposición de residuos o de arrozales y pantanos; y se encuentra en el gas natural y en el gas grisú de las minas de carbón, así como en los procesos de las refinerías de petróleo.

Además de su contribución al efecto invernadero, el metano reduce el volumen de iones hidroxilo, alterando así la capacidad de la atmósfera para autodepurarse de contaminantes. No obstante, se trata también de un gas apreciado como combustible y para producir diversos gases y sustancias de uso industrial, como el cloruro de hidrógeno, amoníaco, acetileno y formaldehído. Asimismo, es uno de los principales componentes de la atmósfera de algunos planetas del Sistema Solar, como Saturno, Urano y Neptuno.

DATOS IMP0RTANTES

ESTADO FISICO; ASPECTO Gas licuado comprimido, incoloro e inodoro.

RIESGOS FISICOS El gas es más ligero que el aire.

LIMITES DE EXPOSICION TLV: asfixiante simple (ACGIH 1993-1994).

VIAS DE EXPOSICION La sustancia se puede absorber por inhalación.

RIESGO DE INHALACION Al producirse pérdidas en zonas confinadas, este gas puede originar asfixia por disminución del contenido de oxígeno del aire.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION El contacto con el gas licuado o comprimido, puede causar congelación.

Propiedades físicas

-Punto de ebullición: -161°C -Punto de fusión: -183°C -Solubilidad en agua, ml/100 ml a 20°C: 3.3 –Densidad relativa de vapor (aire = 1): 0.6 -Punto de inflamación: Gas inflamable

-Temperatura de auto ignición: 537°C –Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 5-15

PROPIEDADES

El metano es el componente mayoritario del gas natural, aproximadamente un 97% en volumen a temperatura ambiente y presión estándar, por lo que se deduce que en condiciones estándar de 0 °C y una atmósfera de presión tiene un comportamiento de gas ideal y el volumen se determina en función del componente mayoritario de la mezcla, lo que quiere decir que en un recipiente de un metro cúbico al 100% de mezcla habrá 0.97 metros cúbicos de gas natural; el metano es un gas incoloro e inodoro. Como medida de seguridad se añade un odorífero, habitualmente metanotiol o etanotiol. El metano tiene un punto de ebullición de -161,5 °C a una atmósfera y un punto de fusión de -183 °C. Como el gas es sólo inflamable en un estrecho intervalo de concentración en el aire (5-15%). El metano líquido no es combustible.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

El metano es un ejemplo de compuesto molecular, cuyas unidades básicas son grupos de átomos unidos entre sí. La molécula de metano consta de un átomo de carbono con cuatro átomos de hidrógeno unidos a él. La forma general de la molécula es un tetraedro, una figura con cuatro caras triangulares idénticas, con un átomo de hidrógeno en cada vértice y el átomo de carbono en el centro.

Riesgos potenciales sobre la salud

El metano no es tóxico. Su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición. Es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano reacciona violentamente con oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano es también un asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19,5% por desplazamiento. Las concentraciones a las cuales se forman las barreras explosivas o inflamables son mucho más pequeñas que las concentraciones en las que el riesgo de asfixia es significativo. Si hay estructuras construidas sobre o cerca de vertederos, el metano desprendido puede penetrar en el interior de los edificios y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano.

Reacciones del metano

REACCIONES

Las principales reacciones del metano son: combustión, reformación con vapor (steam reforming) para dar gas de síntesis (syngas), y halogenación. En general, las reacciones del metano son difíciles de controlar. Por ejemplo, la oxidación parcial para llegar a metanol es difícil de conseguir; la reacción normalmente prosigue hasta dar dióxido de carbono y agua.

COMBUSTIÓN

En la combustión del metano hay involucrados una serie de pasos:

Se cree que el metano reacciona en primer lugar con el oxígeno para formar formaldehído (HCHO o H2CO). Acto seguido el formaldehído se descompone en el radical formil, que a continuación da dióxido de carbono e hidrógeno. Este proceso es conocido en su conjunto como pirólisis oxidativa.

REFORMACIÓN

El enlace covalente carbono-hidrógeno se encuentra entre los más fuertes de todos los hidrocarburos, y por tanto su uso como materia prima es limitado. A pesar de la alta energía de activación necesaria para romper el enlace CH, el metano es todavía el principal material de partida para fabricar hidrógeno mediante reformación con vapor. La búsqueda de catalizadores que puedan facilitar la activación del enlace CH en el metano y otros alcanos ligeros es un área de investigación de gran importancia industrial.

• Halogenación

El metano reacciona con los halógenos bajo las condiciones adecuadas. La reacción tiene lugar de la siguiente manera.

CH4+ X2|? CH3X + HX))

En donde X es un halógeno: flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) y a veces Yodo (I). El mecanismo de esta reacción es el de halogenación por radicales libres.

Usos

• Combustible

El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor.

Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de todos los hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que el metano, el más simple de los hidrocarburos , produce más cantidad de calor por unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas natural.

• Usos industriales

El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras que las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire. Los gasoductos transportan grandes cantidades de gas natural, del que el metano es el principal componente.

En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético. Cuando se emplea para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se transforma primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, mediante reformación por vapor. En este proceso, el metano y el vapor de agua reaccionan con la ayuda de un catalizador de níquel a altas temperaturas (700 -1.100 °C).

CH4+ H2O ? CO + 3H2

La proporción de monóxido de carbono frente al hidrógeno puede ser ajustada mediante la reacción de desplazamiento de gas de agua al valor deseado.

CO + H2O ? CO2+ H2

Otros productos químicos menos importantes derivados del metano incluyen el acetileno obtenido haciendo pasar metano a través de un arco eléctrico, y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo, y tetracloruro de carbono), producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas . Sin embargo, el uso de estos productos está disminuyendo, el acetileno está siendo reemplazado por sustitutos más económicos y los clorometanos debido a motivos de salud y medioambientales.

Fuentes

• Fuentes naturales

El 60% de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas.

La mayor fuente de metano es su extracción de los depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural. Se encuentra asociado a otros hidrocarburos combustibles y a veces acompañado por helio y nitrógeno. El gas, especialmente el situado en formaciones poco profundas (baja presión), se forma por la descomposición anaeróbica de materia orgánica y el resto se cree que proviene de la lenta desgasificación de los materiales primordiales situados en las partes más profundas del planeta, tal como lo demuestra la presencia de hasta un 7% helio en ciertos yacimientos de gas natural. En términos generales, los depósitos de gas se generan en sedimentos enterrados a mayor profundidad y más altas temperaturas que los que dan lugar al petróleo.

También se puede extraer metano de los depósitos de carbón (CMB son sus siglas en inglés) mediante la perforación de pozos en las capas de carbón, bombeando a continuación el agua de la veta para producir una despresurización lo que permite la desabsorción del metano y su subida por el pozo hasta la superficie.

• Fuentes alternativas

Además de los campos de gas natural una forma alternativa para obtener metano es mediante el biogás generado por la fermentación de materia orgánica que se encuentra en los estiércoles, en los lodos de las aguas residuales, en la basura doméstica, o en cualquier otra materia prima biodegradable, bajo condiciones anaeróbicas.

El metano también se puede obtener industrialmente empleando como materias primas el hidrógeno (el cual se puede obtener mediante electrólisis) y el dióxido de carbono mediante el proceso Sabatier.

CO2+ 4H2? CH4+ 2H2O.

Referencias bibliográficas

• LIBRO LEXUS "BIBLIA DE LA QUIMICA" , PAG.15-26

• PAGINA WIKIPEDIA- WWW.WIKIPEDIA.COM.PE – EL METANO

• PÁGINA MONOGRAFÍAS – WWW.MONOGRAFÍAS.COM.PE

• HTTP://ASTROSETI.ORG/ARTICULO.PHP?NUM=2828

• ENCICLOPEDIA DE LAS CIENCIAS CATHERINE HEADLAM EDITORIAL EVEREST TOMO 7

• ENCICLOPEDIA EL NUEVO TESORO DE LA JUVENTUD EDITORIAL CUMBRE TOMO 8

• FICHAS INTERNACIONALES DE SEGURIDAD QUÍMICA

• MICROSOFT ENCARTA

• EL LIBRO DE ISAAC ASSIMOV DE CITAS SOBRE CIENCIA Y NATURALEZA AUTOR: ISAAC ASSIMOV (RECOPILADOR)

• NOTICIAS DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

• QUÍMICA 7ª EDICIÓN. RAYMOND CHANG WILLIAMS COLLAGE. MC. GRAW HILL.

• QUÍMICA GENERAL. JESSE H. WOOK, CHARLES W. KEENAN, WILLIAM E. BULL. HAPPER & ROW PUBLISHERS INC

Autor:

Rossy Carolina

Gutierrez Carmen

PROFESORES:

• BENIGNO ORLANDO HUAMÁN OCHOA

• JUAN HUAMÁN ORLANDO GUTIERREZ

CÓDIGO: 2012148231

CICLO:

2012 – 1C

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE EMFERMERÍA

CURSO: QUIMICA GENERAL