Tabla 1.1 Comparación de las estimaciones del presupuesto global de metano y los valores adoptados del TAR
(Basado en Houghtonet et al., 2001)
TAR (IPCC, Tercer Informe de Evaluación ) El presupuesto se basa en una concentración de CH4 de 65.438 + 0,745 μl/L, vida útil de 8,4 años, desequilibrio de 8 ml/L a; el tratamiento de residuos incluye rumiantes, incluye humedales;
(1) Fuentes biológicas de metano
En suelos inundados, vertederos, rumiantes de granja como vacas, ovejas y rumiantes salvajes como bisontes, termitas e incluso humanos En el sistema digestivo, biogénicos El metano se libera debido a la descomposición o reducción de la materia orgánica bajo la acción de bacterias. Se ha demostrado que la producción de metano está estrechamente relacionada con la temperatura, situándose la producción máxima de metano entre 37 y 45°C (Boone, 2000). En suelos inundados, como humedales o arrozales, la temperatura es un factor importante que afecta la liberación de metano. La liberación de metano se correlaciona positivamente con el cambio climático. A medida que aumenta la temperatura atmosférica, aumenta la liberación de metano biogénico y aumenta la concentración de metano atmosférico, lo que conduce al calentamiento climático.
Los humedales son la mayor fuente natural de metano atmosférico y representan aproximadamente el 72% de todas las fuentes naturales (Khalil, 2000). El área global de humedales alcanza entre 5,3 ~ 5,7×109 m2 (Anclumnn et al). ., 1989). Hay muchos factores ambientales que afectan su liberación de metano, incluidas las características del suelo, como el carbono orgánico y la disponibilidad de nutrientes (Miller et al., 1999; Smith et al., 2000), tipos de plantas y vegetación (King et al., 1998). Los más importantes son la profundidad del agua subterránea y la temperatura del suelo. Un gran número de estudios han demostrado que las emisiones de metano de los humedales son muy sensibles a la profundidad y temperatura estacionales y anuales del agua subterránea (Kim, 1997; Moosavi et al., 1997, 1998; Nakano et al., 2000; Worthy et al., 2000; Matthews, 2000). Esta sensibilidad juega un papel muy importante en la determinación del futuro del metano en los humedales porque a medida que cambia el clima global, las temperaturas y las precipitaciones regionales también cambian. Las emisiones de metano aumentarían si tan solo aumentaran las temperaturas, especialmente en latitudes altas (Cao et al., 1996a; Worthy et al., 2000). Sin embargo, la humedad del suelo y la profundidad del agua subterránea hacen que sea complejo predecir las futuras emisiones de metano de los humedales, el impacto del clima global. El cambio en el ciclo hidrológico regional es altamente incierto. Los cambios futuros en la humedad del suelo pueden provocar aumentos o disminuciones en el área actual de humedales y en la liberación de metano (Moosavi et al., 1997).
La superficie mundial de plantación de arroz es de unos 1500×109m2, que es la principal fuente antropogénica de metano atmosférico (Zhu Mei, 1996).
Las emisiones de metano de los campos de arroz dependen de tres procesos: generación de metano, oxidación de metano y transporte de metano a la atmósfera (Wang Mingxing, 1991). Las emisiones de metano de los campos de arroz se ven afectadas por las condiciones y los métodos de cultivo durante el cultivo, como el clima, la temperatura, las características del suelo, los métodos de cultivo que incluyen la gestión del agua, la fertilización, otros aditivos y las variedades de arroz (Shangguan Xingjian et al., 1993, 1994; Cao et al., 1995, 1996b; Khalil et al., 1998, Huaneng 85 Research Summary Report-03-07, 1998). Las emisiones de metano de los arrozales también dependen de la cantidad de arroz cultivado cada año y de la superficie cultivada. Los estudios han demostrado que el uso de métodos agrícolas como el drenaje intermitente de los campos de arroz, la adición de oxidantes u otros fertilizantes minerales y materiales de cultivo con bajo contenido de metano puede reducir las emisiones de metano entre un 40 % y un 55 %, entre un 20 % y un 70 % y más de 60% respectivamente (EPA, 1993a, 1993b; Qin Huang et al., 1996; Neue et al., 1997; Mitra et al., 1999 En comparación con los fertilizantes inorgánicos, el uso de fertilizantes orgánicos puede aumentar las emisiones de metano en más de un 10%). 50%, mientras que las emisiones de metano de los campos de arroz sin fertilización son las más bajas (Shangguan Xingjian et al., 1993; Chen Dezhang, 1993a, 1993b; Yagi et al., 1997). En suelos inundados, como humedales o arrozales, la temperatura es un factor importante que afecta la liberación de metano. La liberación de metano se correlaciona positivamente con el cambio climático. A medida que aumenta la temperatura atmosférica, aumenta la liberación de metano biogénico y aumenta la concentración de metano atmosférico, lo que conduce al calentamiento climático.
Las emisiones de metano de rumiantes como vacas, ovejas, bisontes, cabras y otras aves de corral se ven afectadas por el alimento que consumen (Johnson et al., 2000; EPA, 1993a, 1993b). Es el resultado de una digestión incompleta. En general, los piensos de alta calidad son fáciles de digerir por completo para los animales, promueven la absorción de proteínas y, por lo tanto, reducen la liberación de metano. En los países en desarrollo, mejorar la calidad de los piensos es particularmente importante. Si se mejora la calidad de la alimentación del ganado en estos países, las emisiones de metano se pueden reducir al 75% por kilogramo de leche producida (Ward et al., 1993). Este método se ha introducido en algunas zonas y no sólo mejora la capacidad digestiva del ganado, sino que también reduce las emisiones de metano en un 40% (EPA, 1993a, 1993b). Los desechos animales son otra fuente de metano. Si los desechos animales se dejan en el suelo, se secan rápidamente, por lo que se minimiza el metano que libera. Pero si estas heces se almacenan en montones, el metano liberado se multiplicará por diez (Bogner et al., 1995).
Los vertederos y los estanques de tratamiento de aguas residuales proporcionan entornos anaeróbicos que degradan los residuos biológicos y producen metano. Las emisiones anuales de residuos sólidos en el mundo son de entre 8 y 10 gt (1 gt = 109 g). Sólo los Estados Unidos generan 3 Gt de residuos sólidos cada año, y China, entre 0,3 y 0,5 Gt (Meng Fanping, 1996; Yu Guotai, 1997). Las emisiones de metano de los vertederos se ven afectadas por muchos factores ambientales, incluida la temperatura en el lugar de emisión, la humedad del suelo, el pH, la concentración de metano en el vertedero, la composición y cantidad de materia orgánica, el tiempo en el vertedero y el espesor de la cubierta superficial (Bogner et al., 1993; En vertederos, pozos negros y fosas sépticas, las emisiones de metano se pueden reducir capturándolo, quemándolo o utilizándolo como fuente de energía. Estos métodos pueden reducir las emisiones de metano hasta en un 90% (Bogner et al., 1995).
La combustión de biomasa produce una gran cantidad de contaminantes, que son principalmente dióxido de carbono cuando la combustión es completa pero cuando la combustión es incompleta o latente, gran cantidad de materia orgánica hidrocarbonada con un alto contenido como el metano; se producirá. La cantidad de metano liberado por la quema de biomasa depende de la etapa de combustión, el contenido de carbono de la biomasa y la masa de biomasa quemada (Levine et al. 2000).
(2) Fuentes no biológicas de metano
Los combustibles fósiles de metano incluyen la extracción y procesamiento de carbón, y la extracción, producción, transporte y distribución de gas natural. La intensidad de la fuente se puede estimar mediante métodos directos o indirectos. El método directo es similar a los estudios de otras fuentes, es decir, combinando la medición de los factores de emisión y la investigación de los factores de control, combinados con estadísticas, se estima que la emisión de metano de combustibles fósiles es de 80 TG/a. El método indirecto utiliza el método de espectrometría de masas acelerada del isótopo 14C para determinar la fuerza relativa de las fuentes de metano. Se concluye que el metano (fuente de carbono muerto) sin 14C en la atmósfera representa del 20% al 30% del total de fuentes de metano atmosférico. lo que equivale a 100 50Tg/a, significativamente superior a la intensidad de la fuente de metano estimada por los datos estadísticos.
Se puede observar que todavía existen algunas fuentes importantes desconocidas de carbono muerto (Crutzen, 1991; Lacroix, 1993), como las emisiones de metano por causas geológicas, incluidas las emisiones de metano de fuentes fósiles causadas por factores humanos y las emisiones de metano de fuentes naturales causadas por por causas geológicas. Consulte el Capítulo 3 a continuación para obtener más detalles.