Fuentes de emisiones de metano debidas a la actividad humana (estimaciones del año 2020) [1]
Las crecientes emisiones de metano contribuyen en gran medida a la creciente concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera de la Tierra y son responsables de hasta un tercio del calentamiento global a corto plazo . [1] [2] Durante 2019, alrededor del 60 % (360 millones de toneladas) del metano liberado a nivel mundial provino de actividades humanas, mientras que las fuentes naturales contribuyeron con alrededor del 40 % (230 millones de toneladas). [3] [4] Reducir las emisiones de metano mediante la captura y utilización del gas puede producir beneficios ambientales y económicos simultáneos. [ 15]
Desde la Revolución Industrial, las concentraciones de metano en la atmósfera se han más que duplicado, y alrededor del 20 por ciento del calentamiento que ha experimentado el planeta puede atribuirse al gas. [6] Aproximadamente un tercio (33%) de las emisiones antropogénicas provienen de la liberación de gas durante la extracción y entrega de combustibles fósiles ; principalmente debido a la ventilación y fugas de gas tanto de la infraestructura activa de combustibles fósiles como de los pozos huérfanos . [7] Rusia es el principal emisor de metano del mundo procedente del petróleo y el gas. [8] [9]
La ganadería es una fuente igualmente importante (30%); principalmente debido a la fermentación entérica del ganado rumiante como el ganado vacuno y ovino. Según la Evaluación Global de Metano publicada en 2021, las emisiones de metano del ganado (incluido el ganado vacuno) son las mayores fuentes de emisiones agrícolas en todo el mundo [10] Una sola vaca puede producir hasta 99 kg de gas metano al año. [11] El ganado rumiante puede producir de 250 a 500 litros de metano por día. [12]
Los flujos de desechos de los consumidores humanos, especialmente los que pasan por vertederos y tratamientos de aguas residuales , han crecido hasta convertirse en una tercera categoría importante (18%). La agricultura vegetal, que incluye tanto la producción de alimentos como de biomasa , constituye un cuarto grupo (15%), siendo la producción de arroz el mayor contribuyente. [1] [13]
Los humedales del mundo aportan alrededor de las tres cuartas partes (75%) de las fuentes naturales duraderas de metano. [3] [4] Las filtraciones de depósitos de hidrocarburos e hidratos de clatrato cercanos a la superficie , las liberaciones volcánicas , los incendios forestales y las emisiones de termitas representan gran parte del resto. [13] Las contribuciones de las poblaciones silvestres supervivientes de mamíferos rumiantes se ven ampliamente superadas por las del ganado vacuno, los humanos y otros animales ganaderos. [14]
The Economist recomendó establecer objetivos de emisiones de metano, ya que una reducción de las emisiones de metano permitiría más tiempo para abordar las emisiones de carbono más desafiantes ". [15] [16]
La concentración atmosférica de metano (CH 4 ) está aumentando y superó las 1.860 partes por mil millones en 2019, lo que equivale a dos veces y media el nivel preindustrial. [19] El metano en sí causa un forzamiento radiativo directo que sólo es superado por el del dióxido de carbono (CO 2 ). [20] Debido a las interacciones con compuestos de oxígeno estimulados por la luz solar, el CH 4 también puede aumentar la presencia atmosférica de ozono de vida más corta y vapor de agua, potentes gases de calentamiento: los investigadores atmosféricos llaman a esta amplificación de la influencia del calentamiento a corto plazo del metano forzamiento radiativo indirecto. . [21] Cuando ocurren tales interacciones, también se produce CO 2 de vida más larga y menos potente . Incluyendo tanto los forzamientos directos como los indirectos, el aumento del metano atmosférico es responsable de aproximadamente un tercio del calentamiento global a corto plazo. [1] [2]
Aunque el metano hace que quede mucho más calor atrapado que la misma masa de dióxido de carbono, menos de la mitad del CH 4 emitido permanece en la atmósfera después de una década. En promedio, el dióxido de carbono se calienta durante mucho más tiempo, suponiendo que no haya cambios en las tasas de secuestro de carbono. [22] [23] El potencial de calentamiento global (GWP) es una forma de comparar el calentamiento debido a otros gases con el del dióxido de carbono, durante un período de tiempo determinado. El GWP 20 de 85 del metano significa que una tonelada de CH 4 emitida a la atmósfera crea aproximadamente 85 veces el calentamiento atmosférico que una tonelada de CO 2 durante un período de 20 años. [23] En una escala de tiempo de 100 años, el GWP 100 del metano está en el rango de 28 a 34.
Las emisiones de metano son importantes ya que reducirlas puede ganar tiempo para abordar las emisiones de carbono . [24] [25]
El metano biogénico es producido activamente por microorganismos en un proceso llamado metanogénesis . En determinadas condiciones, la mezcla del proceso responsable de una muestra de metano puede deducirse a partir de la proporción de isótopos de carbono y mediante métodos de análisis similares a la datación por carbono . [26] [27]
A partir de 2020 [actualizar], los volúmenes de emisiones de algunas fuentes siguen siendo más inciertos que otros; debido en parte a picos de emisiones localizados no capturados por la limitada capacidad de medición global. El tiempo necesario para que una emisión de metano se mezcle bien en toda la troposfera terrestre es de aproximadamente 1 a 2 años. [28]
Los datos satelitales indican que más del 80% del crecimiento de las emisiones de metano durante 2010-2019 son emisiones terrestres tropicales. [29] [30]
Se están acumulando investigaciones y datos que muestran que las emisiones de metano de la industria del petróleo y el gas (o de la extracción, distribución y uso de combustibles fósiles) son mucho mayores de lo que se pensaba. [31] [32] [33] [34] [35]
Las fuentes naturales siempre han sido parte del ciclo del metano . Las emisiones de los humedales han ido disminuyendo debido al drenaje para áreas agrícolas y de construcción.
La mayoría de las emisiones ecológicas de metano se relacionan directamente con metanógenos que generan metano en suelos cálidos y húmedos, así como en el tracto digestivo de ciertos animales. Los metanógenos son microorganismos productores de metano. Para producir energía, utilizan un proceso anaeróbico llamado metanogénesis. Este proceso se utiliza en lugar de procesos aeróbicos o con oxígeno porque los metanógenos no pueden metabolizarse incluso en presencia de pequeñas concentraciones de oxígeno. Cuando el acetato se descompone en la metanogénesis, el resultado es la liberación de metano al medio ambiente.
La metanogénesis , término científico para la producción de metano, ocurre principalmente en condiciones anaeróbicas debido a la falta de disponibilidad de otros oxidantes. En estas condiciones,organismos microscópicos llamados arqueas utilizan acetato e hidrógeno para descomponer recursos esenciales [ vagos ] en un proceso llamado fermentación .
Metanogénesis acetoclástica : ciertas arqueas escinden el acetato producido durante la fermentación anaeróbica para producir metano y dióxido de carbono.
Metanogénesis hidrogenotrófica : las arqueas oxidan el hidrógeno con dióxido de carbono para producir metano y agua.
Si bien la metanogénesis acetoclástica y la metanogénesis hidrogenotrófica son las dos principales reacciones fuente de metano atmosférico, también ocurren otras reacciones menores de fuente biológica de metano. Por ejemplo, se ha descubierto que la cera de la superficie de las hojas expuesta a la radiación ultravioleta en presencia de oxígeno es una fuente aeróbica de metano. [41]
Las emisiones de metano a la atmósfera están directamente relacionadas con la temperatura y la humedad. Por lo tanto, los cambios ambientales naturales que ocurren durante el cambio estacional actúan como un control importante de la emisión de metano. Además, incluso los cambios de temperatura durante el día pueden afectar la cantidad de metano que se produce y consume. [ cita necesaria ]
Su concentración es mayor en el hemisferio norte ya que la mayoría de las fuentes (tanto naturales como humanas) están ubicadas en tierra y el hemisferio norte tiene más masa terrestre. [42] Las concentraciones varían estacionalmente, con, por ejemplo, un mínimo en los trópicos del norte durante abril-mayo debido principalmente a la eliminación por el radical hidroxilo . [43]
Por ejemplo, las plantas que producen metano pueden emitir entre dos y cuatro veces más metano durante el día que durante la noche. [44] Esto está directamente relacionado con el hecho de que las plantas tienden a depender de la energía solar para realizar procesos químicos.
Además, las emisiones de metano se ven afectadas por el nivel de las fuentes de agua. Las inundaciones estacionales durante la primavera y el verano aumentan naturalmente la cantidad de metano liberado al aire. [ cita necesaria ]
Las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de los humedales preocupantes consisten principalmente en emisiones de metano y óxido nitroso . Los humedales son la mayor fuente natural de metano atmosférico en el mundo y, por lo tanto, son un área importante de preocupación con respecto al cambio climático . [45] [46] [47] Los humedales representan aproximadamente entre el 20 y el 30% del metano atmosférico a través de emisiones de suelos y plantas, y aportan un promedio aproximado de 161 Tg de metano a la atmósfera por año. [48]
Los humedales se caracterizan por suelos anegados y comunidades distintivas de especies vegetales y animales que se han adaptado a la presencia constante de agua . Este alto nivel de saturación de agua crea condiciones propicias para la producción de metano. La mayor parte de la metanogénesis , o producción de metano, ocurre en ambientes pobres en oxígeno . Debido a que los microbios que viven en ambientes cálidos y húmedos consumen oxígeno más rápidamente de lo que puede difundir desde la atmósfera, los humedales son los ambientes anaeróbicos ideales para la fermentación y la actividad metanógena . Sin embargo, los niveles de metanogénesis fluctúan debido a la disponibilidad de oxígeno , la temperatura del suelo y la composición del suelo. Un ambiente más cálido y anaeróbico con suelo rico en materia orgánica permitiría una metanogénesis más eficiente. [49]En los humedales, donde la tasa de producción de metano es alta, las plantas ayudan a que el metano viaje hacia la atmósfera, actuando como pararrayos invertidos mientras dirigen el gas a través del suelo y hacia el aire. También se sospecha que producen metano por sí mismas, pero debido a que las plantas tendrían que utilizar condiciones aeróbicas para producir metano, el proceso en sí aún no está identificado, según un artículo de Biogeoquímica de 2014 . [50]
Un artículo de 1994 sobre las emisiones de metano de los humedales del norte decía que desde el siglo XIX, las concentraciones atmosféricas de metano aumentaron anualmente a una tasa de aproximadamente el 0,9%. [44]
El AR6 del IPCC decía: "Es inequívoco que los aumentos en el dióxido de carbono (CO 2 ), el metano (CH 4 ) y el óxido nitroso (N 2 O) atmosféricos desde el período preindustrial son causados abrumadoramente por las actividades humanas. " [51] [52] [53] El metano atmosférico representó el 20% del forzamiento radiativo (RF) total de todos los gases de efecto invernadero de larga duración y mezclados a nivel mundial.
Según la evaluación de 2021 de la Coalición por el Clima y el Aire Limpio (CCAC) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), más del 50% de las emisiones mundiales de metano son causadas por actividades humanas en combustibles fósiles (35%), residuos (20%), y agricultura (40%). La industria del petróleo y el gas representa el 23% y la minería del carbón el 12%. El veinte por ciento de las emisiones antropogénicas globales provienen de vertederos y aguas residuales. El estiércol y la fermentación entérica representan el 32% y el cultivo de arroz el 8%. [54]
El aumento más claramente identificado del metano atmosférico como resultado de la actividad humana ocurrió en el siglo XVIII durante la revolución industrial. Durante el siglo XX, principalmente debido al uso de combustibles fósiles, la concentración de metano en la atmósfera aumentó, luego se estabilizó brevemente en la década de 1990, [55] solo para comenzar a aumentar nuevamente en 2007. Después de 2014, el aumento se aceleró y en 2017 , alcanzó 1.850 (partes por mil millones) ppb. [56] [57]
Los aumentos en los niveles de metano debidos a las actividades humanas modernas surgen de una serie de fuentes específicas, incluida la actividad industrial; de la extracción de petróleo y gas natural de reservas subterráneas; [58] transporte por oleoductos de petróleo y gas natural; y el derretimiento del permafrost en las regiones árticas, debido al calentamiento global causado por el uso humano de combustibles fósiles.
El componente principal del gas natural es el metano, que se emite a la atmósfera en cada etapa de "producción, procesamiento, almacenamiento, transmisión y distribución" del gas natural. [59]
Un artículo del Instituto de Clima, Medio Ambiente y Energía de Wuppertal de 2005 identificó los gasoductos que transportan gas natural como fuente de emisiones de metano. El artículo cita el ejemplo del sistema de gasoducto Transiberiano hacia Europa occidental y central desde los yacimientos de gas de Yamburg y Urengoy, que existen en Rusia con una concentración de metano del 97%. [60] De acuerdo con el IPCC y otros grupos de control de emisiones de gas natural, se tuvieron que tomar medidas a lo largo del gasoducto para medir las emisiones de metano provenientes de descargas tecnológicas y fugas en los accesorios y respiraderos del gasoducto. Aunque la mayoría de las fugas de gas natural fueron dióxido de carbono, también se liberaba constantemente una cantidad significativa de metano del gasoducto como resultado de fugas y averías. En 2001, las emisiones de gas natural provenientes de los gasoductos y del sistema de transporte de gas natural representaron el 1% del gas natural producido. [60] Entre 2001 y 2005, esta proporción se redujo al 0,7%; el valor de 2001 fue significativamente menor que el de 1996. [60]
Un artículo sobre Cambio Climático de 2012 y una publicación de 2014 de un equipo de científicos dirigido por Robert W. Howarth dijeron que había pruebas sólidas de que "el gas de esquisto tiene una huella de GEI mayor que la del gas convencional, considerada en cualquier escala de tiempo". también supera la del petróleo o el carbón cuando se considera en escalas de tiempo de décadas". [61] [62] Howarth pidió cambios de política para regular las emisiones de metano resultantes de la fracturación hidráulica y el desarrollo de gas de esquisto. [63]
Un estudio de 2013 realizado por un equipo de investigadores dirigido por Scot M. Miller, dijo que las políticas estadounidenses de reducción de gases de efecto invernadero en 2013 se basaron en lo que parecían ser subestimaciones significativas de las emisiones antropogénicas de metano. [64] El artículo decía que "las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la agricultura y la extracción y procesamiento de combustibles fósiles" (petróleo y/o gas natural) eran "probablemente un factor de dos o más de lo citado en los estudios existentes". [64] En 2001, tras un estudio detallado de las fuentes antropogénicas sobre el cambio climático, los investigadores del IPCC descubrieron que había "evidencias más sólidas de que la mayor parte del calentamiento observado en los últimos 50 años [era] atribuible a actividades humanas". [65] [66] Desde la Revolución Industrial, los humanos han tenido un impacto importante en las concentraciones de metano atmosférico, aumentando las concentraciones atmosféricas aproximadamente un 250%. [67] Según el informe del IPCC de 2021 , entre el 30% y el 50% del aumento actual de las temperaturas es causado por las emisiones de metano, [68] y la reducción del metano es una forma rápida de mitigar el cambio climático . [69] Una alianza de 107 países, incluidos Brasil, la UE y los EE. UU., se han sumado al pacto conocido como Compromiso Global de Metano, comprometiéndose con el objetivo colectivo de reducir las emisiones globales de metano en al menos un 30% con respecto a los niveles de 2020 para 2030. [70] [71]
Los animales rumiantes , en particular las vacas y las ovejas, contienen bacterias en sus sistemas gastrointestinales que ayudan a descomponer el material vegetal. Algunos de estos microorganismos utilizan el acetato del material vegetal para producir metano, y debido a que estas bacterias viven en el estómago y los intestinos de los rumiantes, cada vez que el animal "eructa" o defeca, también emite metano. Según un estudio realizado en 2012 en la región de las Montañas Nevadas , la cantidad de metano emitida por una vaca es equivalente a la cantidad de metano que pueden consumir alrededor de 3,4 hectáreas de bacterias metanotróficas . [72] : 103 investigaciones en la región de las Montañas Nevadas de Australia mostraron 8 toneladas de metano oxidadas por bacterias metanotróficas por año en una granja de 1.000 hectáreas. 200 vacas en la misma granja emitieron 5,4 toneladas de metano al año. Así, una vaca emitía 27 kg de metano al año, mientras que las bacterias oxidaban 8 kg por hectárea. Las emisiones de una vaca se oxidaron en 27/8 ≈ 3,4 hectáreas.
Las termitas también contienen microorganismos metanogénicos en su intestino. Sin embargo, algunos de estos microorganismos son tan únicos que no viven en ningún otro lugar del mundo excepto en el tercer intestino de las termitas. Estos microorganismos también descomponen los componentes bióticos para producir etanol , así como un subproducto de metano. Sin embargo, a diferencia de los rumiantes que pierden el 20% de la energía de las plantas que comen, las termitas sólo pierden el 2% de su energía en el proceso. [73] Así, comparativamente, las termitas no tienen que comer tanta comida como los rumiantes para obtener la misma cantidad de energía y emiten proporcionalmente menos metano.
En 2001, investigadores de la NASA confirmaron el papel vital de la fermentación entérica en el ganado en el calentamiento global. [74] Un informe de la ONU de 2006 informó que el ganado genera más gases de efecto invernadero, medidos en equivalentes de CO 2 , que todo el sector del transporte. La ganadería representa el 9% del CO 2 antropogénico , el 65% del óxido nitroso antropogénico y el 37% del metano antropogénico. [75] Desde entonces, los investigadores de ciencia animal y biotecnología han centrado sus investigaciones en los metanógenos en el rumen del ganado y la mitigación de las emisiones de metano. [76]
Nicholas Stern, autor del Informe Stern de 2006 sobre el cambio climático, ha afirmado que "la gente tendrá que volverse vegetariana si el mundo quiere conquistar el cambio climático". [77] En 2003, el presidente de la Academia Nacional de Ciencias , Ralph Cicerone , un científico atmosférico, expresó su preocupación acerca de que el aumento en el número de ganado lechero y de carne productor de metano era un "tema serio", ya que el metano era el "segundo -Gas de efecto invernadero más importante de la atmósfera". [78]
Aproximadamente el 5% del metano se libera a través de los flatos , mientras que el otro 95% se libera a través de los eructos . Se están desarrollando vacunas para reducir la cantidad introducida a través de los eructos. [79] El alga Asparagopsis como aditivo alimentario para el ganado ha reducido las emisiones de metano en más del 80%. [80]
Debido a las grandes acumulaciones de materia orgánica y la disponibilidad de condiciones anaeróbicas, los vertederos son la tercera fuente más grande de metano atmosférico en los Estados Unidos y representan aproximadamente el 18,2 % de las emisiones de metano a nivel mundial en 2014. [81] Cuando los desechos se agregan por primera vez a un En los vertederos, el oxígeno es abundante y, por tanto, sufre una descomposición aeróbica; tiempo durante el cual se produce muy poco metano. Sin embargo, generalmente al cabo de un año los niveles de oxígeno se agotan y las condiciones anaeróbicas dominan el vertedero, lo que permite que los metanógenos se hagan cargo del proceso de descomposición. Estos metanógenos emiten metano a la atmósfera e incluso después de que se cierra el vertedero, la gran cantidad de materia en descomposición permite que los metanógenos sigan produciendo metano durante años. [82]
Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales actúan para eliminar materia orgánica, sólidos, patógenos y peligros químicos como resultado de la contaminación humana. La emisión de metano en las instalaciones de tratamiento de residuos se produce como resultado de tratamientos anaeróbicos de compuestos orgánicos y de la biodegradación anaeróbica de lodos. [83]
Se estima que las emisiones naturales y antropogénicas de metano de los ecosistemas acuáticos contribuyen aproximadamente a la mitad del total de las emisiones globales. [84] Se espera que la urbanización y la eutrofización conduzcan a un aumento de las emisiones de metano de los ecosistemas acuáticos. [84]
La conversión de bosques y entornos naturales en parcelas agrícolas aumenta la cantidad de nitrógeno en el suelo, lo que inhibe la oxidación del metano , debilitando la capacidad de las bacterias metanotróficas del suelo para actuar como sumideros. [85] Además, al cambiar el nivel del nivel freático, los humanos pueden afectar directamente la capacidad del suelo para actuar como fuente o sumidero. La relación entre los niveles freáticos y la emisión de metano se explica en la sección de humedales de fuentes naturales.
La agricultura del arroz es una fuente importante de metano. Con un clima cálido y suelo anegado, los arrozales actúan como humedales, pero son generados por los humanos con el fin de producir alimentos. Debido al entorno pantanoso de los arrozales, estos arrozales emitieron alrededor de 30 de los 400 millones de toneladas métricas de metano antropogénico en 2022. [86]
La quema incompleta de materia orgánica viva y muerta provoca la emisión de metano. Si bien los incendios forestales naturales pueden contribuir a las emisiones de metano, la gran mayoría de la quema de biomasa se produce como resultado de la acción humana, desde quemas accidentales por parte de civiles hasta quemas deliberadas utilizadas para limpiar tierras y quemas de biomasa que ocurren como resultado de la destrucción de desechos. [87]
El metano es un componente principal del gas natural y, por lo tanto, durante la producción, procesamiento, almacenamiento, transmisión y distribución de gas natural, una cantidad significativa de metano se pierde a la atmósfera. [83]
Según el informe de la EPA Inventario de emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero de EE. UU.: 1990-2015 , las emisiones de metano de 2015 procedentes de sistemas de gas natural y petróleo ascendieron a 8,1 Tg por año en Estados Unidos. Individualmente, la EPA estima que el sistema de gas natural emitió 6,5 Tg por año de metano, mientras que los sistemas petroleros emitieron 1,6 Tg por año de metano. [88] Las emisiones de metano ocurren en todos los sectores de la industria del gas natural, desde la perforación y la producción, pasando por la recolección, el procesamiento y la transmisión, hasta la distribución. Estas emisiones se producen durante el funcionamiento normal, el mantenimiento de rutina, las fugas fugitivas, las alteraciones del sistema y la ventilación del equipo. En la industria petrolera, parte del crudo subterráneo contiene gas natural que queda atrapado en el petróleo a altas presiones de yacimiento. Cuando se extrae petróleo del yacimiento, se produce el gas asociado .
Sin embargo, una revisión de los estudios de emisiones de metano revela que el informe Inventario de emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero de la EPA: 1990-2015 probablemente subestimó significativamente las emisiones de metano de 2015 de la cadena de suministro de petróleo y gas natural. La revisión concluyó que en 2015 la cadena de suministro de petróleo y gas natural emitió 13 Tg por año de metano, aproximadamente un 60% más que el informe de la EPA para el mismo período. Los autores escriben que la causa más probable de la discrepancia es un muestreo insuficiente por parte de la EPA de las llamadas "condiciones de funcionamiento anormales", durante las cuales se pueden emitir grandes cantidades de metano. [89]
En 2014, investigadores de la NASA informaron del descubrimiento de una nube de metano de 2.500 millas cuadradas (6.500 km 2 ) flotando sobre la región de Four Corners en el suroeste de Estados Unidos. El descubrimiento se basó en datos del instrumento de espectrometría de absorción de imágenes de barrido para cartografía atmosférica de la Agencia Espacial Europea de 2002 a 2012. [90]
El informe concluyó que "la fuente probablemente proviene de la extracción y procesamiento de gas, carbón y metano de yacimientos de carbón". La región emitió 590.000 toneladas métricas de metano cada año entre 2002 y 2012, casi 3,5 veces las estimaciones ampliamente utilizadas en la Base de datos de emisiones para la investigación atmosférica global de la Unión Europea . [90] En 2019, la Agencia Internacional de Energía (AIE) estimó que las emisiones de metano que se escapan de las minas de carbón del mundo están calentando el clima global al mismo ritmo que las industrias del transporte marítimo y la aviación combinadas. [91]
El permafrost contiene casi el doble de carbono que la atmósfera, [92] con ~20 Gt de metano asociado al permafrost atrapado en clatratos de metano . [93] El deshielo del permafrost da como resultado la formación de lagos termokarst en depósitos de yedoma ricos en hielo . [94] El metano congelado en el permafrost se libera lentamente a medida que el permafrost se derrite. [95] La datación por radiocarbono de trazas de metano en burbujas de lagos y carbono orgánico del suelo concluyó que entre 0,2 y 2,5 µg de carbono del permafrost se han liberado en forma de metano y dióxido de carbono en los últimos 60 años. [96] La ola de calor de 2020 puede haber liberado una cantidad significativa de metano de los depósitos de carbonato en el permafrost siberiano. [97]
Las emisiones de metano por la 'retroalimentación de carbono del permafrost' (amplificación del calentamiento de la superficie debido al forzamiento radiativo mejorado por la liberación de carbono del permafrost) podrían contribuir con aproximadamente 205 Gt de emisiones de carbono, lo que generaría 0,5 °C (0,9 °F) de calentamiento adicional. para finales del siglo XXI. [98] Sin embargo, una investigación reciente basada en la composición isotópica de carbono del metano atmosférico atrapado en burbujas en el hielo antártico sugiere que las emisiones de metano del permafrost y los hidratos de metano fueron menores durante la última desglaciación , lo que sugiere que las futuras emisiones de metano del permafrost pueden ser menores de lo estimado anteriormente. . [99]
A altas presiones, como las que se encuentran en el fondo del océano, el metano forma con agua un clatrato sólido , conocido como hidrato de metano . Una cantidad desconocida, pero posiblemente muy grande, de metano queda atrapada de esta forma en los sedimentos oceánicos.
Las teorías sugieren que si el calentamiento global hiciera que se calentaran lo suficiente, todo este gas metano podría volver a liberarse a la atmósfera. Dado que el gas metano es veinticinco veces más fuerte (para un peso determinado, en promedio durante 100 años) que el CO
2como gas de efecto invernadero; esto magnificaría enormemente el efecto invernadero.
El informe del Grupo de Trabajo 1 del Sexto Informe de Evaluación (AR6) del IPCC de 2021 decía que era "muy poco probable que los clatratos de gas (principalmente metano) en el permafrost terrestre más profundo y los clatratos submarinos conduzcan a una desviación detectable de la trayectoria de las emisiones durante este siglo". [51] : 5
El uso de gas natural y biogás en motores de combustión interna para aplicaciones tales como producción de electricidad, cogeneración y vehículos pesados o embarcaciones marinas como los buques metaneros que utilizan el gas de ebullición para la propulsión, emite un cierto porcentaje de hidrocarburos no quemados , de los cuales el 85% es metano. . Los problemas climáticos del uso de gas para alimentar motores de combustión interna pueden compensar o incluso anular las ventajas de una menor emisión de CO 2 y partículas, como se describe en este documento temático de la UE de 2016 sobre el escape de metano de los motores marinos: "Emissions of unburnt metano (conocido como el "deslizamiento de metano") fueron de alrededor de 7 g por kg de GNL con cargas de motor más altas, aumentando a 23-36 g con cargas más bajas. Este aumento podría deberse a una combustión lenta a temperaturas más bajas, lo que permite que pequeñas cantidades de gas eviten el proceso de combustión. ". Los vehículos de carretera funcionan más con poca carga que los motores marinos, lo que provoca un deslizamiento de metano relativamente mayor.
El calentamiento global debido a las emisiones de combustibles fósiles ha provocado la liberación de metano en el Ártico , es decir, la liberación de metano de los mares y suelos en las regiones de permafrost del Ártico . Aunque a largo plazo se trata de un proceso natural, la liberación de metano se está viendo exacerbada y acelerada por el calentamiento global . Esto tiene efectos negativos, ya que el metano es en sí mismo un potente gas de efecto invernadero .
La región ártica es una de las muchas fuentes naturales de metano, un gas de efecto invernadero. [100] El calentamiento global acelera su liberación, debido tanto a la liberación de metano de las reservas existentes como a la metanogénesis en la biomasa en descomposición . [101] Grandes cantidades de metano se almacenan en el Ártico en depósitos de gas natural , permafrost y clatratos submarinos . El permafrost y los clatratos se degradan con el calentamiento, [102] por lo que pueden surgir grandes liberaciones de metano de estas fuentes como resultado del calentamiento global. [103] [104] [105] Otras fuentes de metano incluyen taliks submarinos , transporte fluvial, retirada de complejos de hielo, permafrost submarino y depósitos de hidratos de gas en descomposición. [106]
El Instrumento de Monitoreo Troposférico a bordo de la nave espacial Sentinel-5P de la Agencia Espacial Europea, lanzado en octubre de 2017, proporciona el monitoreo de emisiones de metano más detallado que está disponible públicamente. Tiene una resolución de unos 50 kilómetros cuadrados. [107]
MtaneSAT está siendo desarrollado por el Fondo de Defensa Ambiental en asociación con investigadores de la Universidad de Harvard , para monitorear las emisiones de metano con una resolución mejorada de 1 kilómetro. MtaneSAT está diseñado para monitorear 50 instalaciones importantes de petróleo y gas, y también podría usarse para monitorear vertederos y agricultura. Recibe financiación del Proyecto Audacious (una colaboración de TED y la Fundación Gates ) y se prevé su lanzamiento en 2024. [108]
Las incertidumbres en las emisiones de metano, incluidas las extracciones de fósiles denominadas "superemisores" [109] y las fluctuaciones atmosféricas inexplicables, [110] resaltan la necesidad de mejorar el monitoreo tanto a escala regional como global. Recientemente han comenzado a entrar en funcionamiento satélites con capacidad para medir el metano y otros gases de efecto invernadero más potentes con una resolución mejorada. [111] [112] [113]
El instrumento Tropomi [114] a bordo de Sentinel-5 , lanzado en 2017 por la Agencia Espacial Europea, puede medir concentraciones de metano, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, aerosoles y ozono en la troposfera terrestre a resoluciones de varios kilómetros. [109] [115] [116] En 2022, se publicó un estudio que utiliza datos del instrumento que monitorea grandes emisiones de metano en todo el mundo; Se detectaron 1.200 grandes columnas de metano sobre los sitios de extracción de petróleo y gas. [117] El instrumento EMIT de la NASA también identificó superemisores. [118]
La plataforma japonesa GOSAT-2 lanzada en 2018 ofrece una capacidad similar. [119]
El satélite Claire lanzado en 2016 por la empresa canadiense GHGSat utiliza datos de Tropomi para localizar fuentes de emisiones de metano de tan sólo 15 m 2 . [111]
Están previstos otros satélites que aumentarán la precisión y frecuencia de las mediciones de metano, además de proporcionar una mayor capacidad para atribuir emisiones a fuentes terrestres. Estos incluyen MtaneSAT , cuyo lanzamiento se espera para 2022, y CarbonMapper.
Se están construyendo mapas globales que combinan datos satelitales para ayudar a identificar y monitorear las principales fuentes de emisión de metano. [120] [121] [122]
El Observatorio Internacional de Emisiones de Metano fue creado por la ONU.
Para mitigar el cambio climático, los científicos se han centrado en cuantificar el presupuesto global de metano CH 4 a medida que la concentración de metano continúa aumentando; ahora ocupa el segundo lugar después del dióxido de carbono en términos de forzamiento climático. [123] Es necesaria una mayor comprensión del metano atmosférico para "evaluar vías realistas" hacia la mitigación del cambio climático. [123] Varios grupos de investigación dan los siguientes valores para las emisiones de metano:
China implementó regulaciones que exigen que las plantas de carbón capturen las emisiones de metano o conviertan el metano en CO 2 en 2010. Según un artículo de Nature Communications publicado en enero de 2019, las emisiones de metano aumentaron un 50 por ciento entre 2000 y 2015. [128] [129]
En marzo de 2020, Exxon pidió regulaciones de metano más estrictas, que incluirían la detección y reparación de fugas de metano , la minimización de la ventilación y las emisiones de metano no quemado y requisitos de informes para las empresas. [130] Sin embargo, en agosto de 2020, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. rescindió un endurecimiento anterior de las normas de emisión de metano para la industria del petróleo y el gas de EE. UU. [131] [132]
Según la Agencia Internacional de Energía (AIE) , alrededor del 40% de las emisiones de metano de la industria de los combustibles fósiles podrían "eliminarse sin coste neto para las empresas" utilizando las tecnologías existentes. [15] El cuarenta por ciento representa el 9% de todas las emisiones humanas de metano. [15]
Para reducir las emisiones de las industrias del gas natural, la EPA desarrolló el Programa Natural Gas STAR, también conocido como Gas STAR. [83]
El Programa de Divulgación del Metano en Capas de Carbón (CMOP, por sus siglas en inglés) ayuda y alienta a la industria minera a encontrar formas de utilizar o vender metano que, de otro modo, se liberaría de la mina de carbón a la atmósfera. [83]
En 2023, la Unión Europea acordó una legislación que requerirá que las empresas de combustibles fósiles monitoreen e informen sobre las fugas de metano y las reparen en un corto período de tiempo. La ley también obliga a remediar la ventilación y la quema de metano . Estados Unidos y China declararon que incluirán objetivos de reducción de metano en sus próximos planes climáticos, pero no han promulgado reglas que obliguen a monitorear, informar o reparar las fugas de metano. [134]
Para contrarrestar la cantidad de metano que desprenden los rumiantes se ha desarrollado un tipo de fármaco llamado monensina (comercializado como rumensina ). Este medicamento está clasificado como ionóforo , que es un antibiótico producido naturalmente por una cepa de bacterias inofensivas. Este fármaco no sólo mejora la eficiencia alimenticia sino que también reduce la cantidad de gas metano emitido por el animal y su estiércol. [135]
Además de los medicamentos, se han desarrollado técnicas específicas de gestión del estiércol para contrarrestar las emisiones procedentes del estiércol ganadero. Se han comenzado a proporcionar recursos educativos para las pequeñas explotaciones. Las técnicas de manejo incluyen la recolección y almacenamiento diario de estiércol en una instalación de almacenamiento completamente cerrada que evitará que la escorrentía llegue a los cuerpos de agua. Luego, el estiércol se puede almacenar hasta que se reutilice como fertilizante o se retire y almacene en un abono externo. Se proporcionan niveles de nutrientes de diversos estiércol animal para un uso óptimo como abono para jardines y agricultura. [136]
Para reducir los efectos sobre la oxidación del metano en el suelo, se pueden tomar varias medidas. Controlar el uso de fertilizantes que mejoran el nitrógeno y reducir la cantidad de contaminación por nitrógeno en el aire pueden reducir la inhibición de la oxidación del metano. Además, utilizar condiciones de crecimiento más secas para cultivos como el arroz y seleccionar variedades de cultivos que produzcan más alimentos por unidad de superficie puede reducir la cantidad de tierra con condiciones ideales para la metanogénesis. La selección cuidadosa de áreas de conversión de tierras (por ejemplo, arar bosques para crear campos agrícolas) también puede reducir la destrucción de áreas importantes de oxidación de metano. [ cita necesaria ]
Para contrarrestar las emisiones de metano de los vertederos, el 12 de marzo de 1996, la EPA (Agencia de Protección Ambiental) añadió la "Regla de Vertederos" a la Ley de Aire Limpio. Esta regla requiere que los vertederos grandes que alguna vez hayan aceptado desechos sólidos municipales , hayan sido utilizados a partir del 8 de noviembre de 1987, puedan contener al menos 2,5 millones de toneladas métricas de desechos con un volumen superior a 2,5 millones de metros cúbicos y/o tengan compuestos orgánicos no metano. (NMOC) emisiones de al menos 50 toneladas métricas por año para recolectar y quemar el gas de vertedero emitido . [137] Este conjunto de requisitos excluye el 96% de los vertederos en los EE.UU. Si bien el resultado directo de esto es que los vertederos reducen las emisiones de compuestos distintos del metano que forman smog, el resultado indirecto es también la reducción de las emisiones de metano.
En un intento por absorber el metano que ya se produce en los vertederos, se han llevado a cabo experimentos en los que se agregaron nutrientes al suelo para permitir que los metanótrofos prosperaran. Se ha demostrado que estos vertederos suplementados con nutrientes actúan como sumideros de metano a pequeña escala, permitiendo que la abundancia de metanótrofos absorban el metano del aire para usarlo como energía, reduciendo efectivamente las emisiones del vertedero. [138]
Rusia es la principal fuente mundial de emisiones de metano procedentes de la industria del petróleo y el gas.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Las emisiones del potente gas de efecto invernadero procedente del carbón, el petróleo y el gas son hasta un 60% mayores de lo estimado anteriormente, lo que significa que los modelos actuales de predicción climática deberían revisarse, según muestra una investigación.
{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Las emisiones de metano de China aumentaron un 50 por ciento entre 2000 y 2015