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