Naukowcy opracowali urządzenie, które rozwiązuje problem "krowich emisji"

Metan jest wyjątkowo silnym gazem cieplarnianym, który w ciągu pierwszych 20 lat obecności w atmosferze oddziałuje na klimat ponad 80 razy bardziej niż dwutlenek węgla. I choć w atmosferze metanu jest znacznie mniej, niż CO₂, to eksperci zwracają uwagę, że znaczne ograniczenie jego emisji bardzo pomogłoby spowolnić proces globalnego ocieplenia. Połowa metanu w atmosferze trafiła do niej wskutek działalności człowieka. Chodzi przede wszystkim o emisje związane z hodowlą bydła oraz z produkcją paliw kopalnych. 

Według danych Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) hodowla zwierząt odpowiadać może nawet za około 37 proc. globalnej produkcji metanu, przyczyniając się do globalnego ocieplenia. Gaz powstaje podczas procesów fermentacji – jest emitowany między innymi przez roślinożerne zwierzęta gospodarskie, takie jak krowy. Tymczasem wzrost liczby ludności, rozwój gospodarczy oraz migracja miejska pobudziły popyt na białko zwierzęce. A przewidywania nie są zbyt optymistyczne – według szacunków, do 2050 roku zapotrzebowanie na mięso wzrosnąć ma aż o 70 proc. 

Ze względu na to, że ograniczenie emisji metanu z rolnictwa wciąż jest poważnym problemem, duńscy naukowcy postanowili znaleźć sposób, dzięki któremu będą mogli wyeliminować z powietrza metan wydzielany przez zwierzęta gospodarskie. Jak czytamy, rozwiązanie, które znaleźli, może być przełomowe. 

Powstało urządzenie, które ma wyeliminować metan z obór

Jak czytamy, naukowcy postanowili zająć się krowami mlecznymi. Według wcześniejszych szacunków FAO, zwierzęta te dziennie produkować mogą nawet 280-400 litrów metanu, co rocznie może dać wartości rzędu 120-150 kg. Eksperci wyliczyli, że przeżuwacze, zarówno zwierzęta domowe jak i dziko żyjące, produkują ponad 80 mln ton metanu rocznie. Stanowi to ok. 22 proc. całej emisji tego gazu na świecie.

Nad sprawą pochylili się naukowcy z wydziału Chemii Uniwersytetu w Kopenhadze i założonej przez nich firmy Ambient Carbon. W efekcie prac udało im się zbudować urządzenie, które eliminuje z powietrza metan wydzielany przez zwierzęta gospodarskie. Nowa metoda pozwala usunąć metan znajdujący się w budynkach gospodarskich zanim trafi do atmosfery. Do usunięcia niskich stężeń metanu eksperci użyli światła ultrafioletowego oraz chloru. 

Jak mówi prof. Matthew Stanley Johnson, chemik atmosferyczny z Uniwersytetu Kopenhaskiego, "duża część naszych emisji metanu pochodzi z milionów źródeł o niskim stężeniu – takich jak obory dla bydła i trzody chlewnej”. Co to oznacza w praktyce? - Metanu z tych źródeł nie da się dziś skoncentrować do wyższych poziomów ani usunąć - stwierdził. - Nasze nowa osiągnięcie dowodzi jednak, że usunięcie go jest możliwe przy wykorzystaniu opracowanej przez nas komory reakcyjnej - dodał. 

Wyniki badań dotyczące nowej metody zaprezentowane zostały podczas szczytu klimatycznego COP28, który odbył się w Dubaju. Przedstawiono je także w Waszyngtonie w Narodowej Akademii Nauk – organie, który doradza rządowi Stanów Zjednoczonych w zakresie nauki i technologii.

Jak zaznaczają badacze, metan znajdujący się w powietrzu da się wypalić, o ile jego stężenie przekracza 4 proc. Większość emisji powodowanych przez człowieka nie przekracza jednak stężenia 0,1 proc., a to uniemożliwia pozbycia się metanu w taki właśnie sposób. Chcąc rozwiązać ten problem, naukowcy zbudowali komorę reakcyjną, wewnątrz której zachodzi reakcja łańcuchowa związków chemicznych. Kończy się ona rozkładem metanu i usunięciem dużej części gazu z powietrza. Początkowo naukowcom udało się dowieść, że stworzona przez nich komora jest w stanie wyeliminować z powietrza 58 proc. metanu. Wraz z rozwojem badań ekspertom udało się poprawić jednak efektywność procesu – obecnie komora reakcyjna redukuje nawet 88 proc. metanu.

Nowe narzędzie pomocne w redukcji emisji związanych z produkcją rolną

Jak działa nowa metoda? Kluczową rolę odgrywa tu chlor. Naukowcy, wykorzystując go, w połączeniu z energią ze światła UV, są w stanie szybko rozbijać cząsteczki metanu. W naturalnych warunkach metan pozostaje w atmosferze przez 10-12 lat po wyemitowaniu. Ze względu na to, że metan nie lubi reagować z innymi substancjami w atmosferze, rozkłada się on niezwykle powoli. Naukowcy odkryli jednak, że właśnie za pomocą światła i chloru można przyspieszyć ten proces – wywołać reakcję i rozbić metan około 100 milionów razy szybciej niż normalnie dzieje się to w naturze. 

Przyspieszenie naturalnego procesu degradacji metanu polega na wprowadzeniu cząsteczek chloru do komory reakcyjnej z metanem. Badacze kierują następnie światło UV na cząsteczki chloru. Energia światła powoduje rozszczepienie cząsteczek i utworzenie dwóch atomów chloru, które wyłapują następnie atom wodoru z metanu, a ten rozpada się. Produkt reakcji – kwas solny – wychwytywany jest, a następnie zawracany do komory. Dzięki temu metan zamienia się w dwutlenek węgla (CO₂), tlenek węgla (CO) i wodór (H₂) – w taki sam sposób, jak dzieje się to w naturalnym procesie zachodzącym w atmosferze.

Choć już teraz mówić można o przełomie, to nie jest to koniec badań. Naukowcy będą próbowali teraz zbudować o wiele większy reaktor. Według planu, ma on zostać umieszczony w 12-metrowym kontenerze. Jeśli wszystko pójdzie po myśli badaczy, narzędzie będzie można podpiąć bezpośrednio do instalacji wentylacyjnej w oborze. Dzięki temu współczesne gospodarstwa hodowlane, wykorzystując także istniejące już zaawansowane technologicznie systemy, będą mogły z powietrza usuwać także metan. Dziś tego typu obiekty wyposażone są już między innymi w technologie, które usuwają z powietrza między innymi amoniak. Eksperci zaznaczają, że ich rozwiązanie może sprawdzić się nie tylko w oborach, ale i między innymi w biogazowniach oraz oczyszczalniach ścieków. To niezwykle istotne, gdyż są one jednymi z największych sztucznych źródeł emisji metanu.