[科普中國]-天然氣的主要成分——甲烷

能源是現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和動力。能源供應和安全事關(guān)我國現(xiàn)代化建設(shè)全局。新世紀以來，我國能源發(fā)展成就顯著，供應能力穩(wěn)步增長，能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，節(jié)能減排取得成效，科技進步邁出新步伐，國際合作取得新突破，有效保障了經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展。

其中，天然氣是優(yōu)質(zhì)高效、綠色清潔的低碳能源。加快天然氣開發(fā)利用，促進協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展，是我國推進能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的重要路徑。

天然氣的主要成分是甲烷，那么我們今天來說一下“甲烷”

甲烷作為天然氣還有頁巖氣、可燃冰的主要成分，擁有最穩(wěn)定的烷烴分子結(jié)構(gòu)，具有高度的四面體對稱性，極難在溫和的條件下對其活化，轉(zhuǎn)化往往需要在600℃—1100℃的高溫下進行反應。

多年來，全球應對氣候變化的著重點多是控制二氧化碳排放。但是，甲烷的溫室效應是二氧化碳的28倍以上，且甲烷在大氣中生命周期較短，這意味著甲烷或?qū)夂蛴懈笥绊憽?/p>

研究人員就控制甲烷排放提出一些對策，包括培育能在少水環(huán)境中生長的水稻品種，改進可減少牲畜消化時產(chǎn)生甲烷的飼料，推廣較少肉類的飲食，在農(nóng)村部署更多生物降解設(shè)備等。針對自然界甲烷排放，研究人員建議回收和利用煤田中以甲烷為主要成分的煤層氣、探測和消除石油天然氣鉆井作業(yè)中的天然氣泄漏等。

甲烷還是沼氣的主要成分，是供暖和發(fā)電的重要燃料。甲烷細菌通常生活在沉積物和污泥中，那里的有機物分解或細菌發(fā)酵會產(chǎn)生氫和其他分子。甲烷細菌能借助這些氫及其他物質(zhì)分子吸取電子，進而用電子與周邊環(huán)境的二氧化碳發(fā)生代謝反應，維持自身生命。

甲烷是典型的溫室氣體，又是重要的含碳資源。將二氧化碳和甲烷作為碳源，可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為合成氣，合成氣是一種重要的原料氣，可以進一步生成汽油、甲醇、乙醇、乙二醇、醋酸等。相比較傳統(tǒng)的甲烷蒸氣重整，甲烷二氧化碳重整幾乎不消耗水，而是大量利用二氧化碳，降低能耗的同時并緩解溫室氣體減排壓力。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載時務請注明出處。