• Author / Uploaded
• Andres Toalongo

Citation preview

EL METANO Introducción.El metano es un compuesto químico orgánico, el cual se encuentra en la naturaleza en diversos estados, por esta razón se puede obtener de distintas fuentes e interviene en reacciones y procesos químicos, biológicos y anatómicos en nuestro diario vivir. Este alcano, al igual que todos los compuestos, genera efectos tanto positivos como negativos a los seres vivos y al entorno en el que se desenvuelven. Debido a que en él se llevan a cabo una variedad de reacciones químicas gracias a las propiedades y características propias que posee. De igual manera interviene y se relaciona entre sí con algunos de los órganos que nos componen y en la estructura de los seres vivos. . Asimismo ha cobrado una gran importancia debido a la influencia directa que tiene en los efectos climáticos. Basándonos en lo descrito anteriormente, nos enfocaremos en las distintos procesos del metano que se llevan a cabo en nuestro entorno, y en el organismo del ser humano obteniendo un estudio detallado químico, biológico y anatómico, apoyándonos en una recopilación de información acerca de este compuesto.

Objetivos.Objetivo General: •Conocer la utilidad y el aprovechamiento del metano, y funciones que cumple en el cuerpo humano con sus pros y contras, además, analizar la estructura molecular de este compuesto y como se produce por el ser humano y animales tratando su emisión de gas en la naturaleza.

Objetivos Específicos: •Estudiar la composición, propiedades y transformaciones que experimenta el metano y factores que intervienen. •Describir las alteraciones que causa y la intervención de este compuesto en el entorno natural.

•Analizar e identificar la emisión del gas metano por el cuerpo humano.

Marco Teórico.El metano es el hidrocarburo  más simple perteneciente a la familia de los alcanos. Su molécula está formada por un átomo de carbono (C), al que se encuentran unidos cuatro átomos de hidrógeno (H), siendo su fórmula química CH4. Cada uno de los átomos de hidrogeno 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. Es un gas incoloro, inodoro, muy inflamable, más ligero que el aire, que en la naturaleza se produce por la descomposición de la materia orgánica, especialmente en los pantanos.  Y se caracteriza por su baja solubilidad en fase líquida y elevada persistencia en la atmósfera.1 Las principales reacciones del metano son: combustión, reformación con vapor para dar gas de síntesis, 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 formaldehido (HCHO o H2CO). Acto seguido el formaldehído se descompone en el radical formil, que a continuación da dióxido de carbono e hidrogeno. Este proceso es conocido en su conjunto como pirolisis oxidativa. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Siguiendo la pirolisis oxidativa, el H2 se oxida formando H2O, desprendiendo calor. Este proceso es muy rápido, siendo su duración habitual inferior a un milisegundo. 2H2 + O2 → 2H2O Finalmente el CO se oxida, formando CO2 y liberando más calor. Este proceso generalmente es más lento que el resto de pasos, y requiere unos cuantos milisegundos para producirse.

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.2 PROPIEDADES DEL METANO PROPIEDADES FÍSICAS

       

Punto de ebullición: -161°C Punto de fusión: -183°C Masa molecular: 16,04 g/mol 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 QUÍMICAS Sus 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.3

APLICACIONES DEL METANO El metano tiene aplicación en la industria química como materia prima para la elaboración de múltiples productos sintéticos. En los últimos años ha sido aplicado con buenos resultados, como fuente energética alternativa en pequeña escala, generándolo a partir de residuos orgánicos agrícolas. -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. 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. 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 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. -Otros productos químicos menos importantes derivados del metano son clorometano, diclorometano, cloroformo, y tetracloruro de carbono, producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas. Cuando el metano se produce a partir de fuentes no fósiles, como los residuos de alimentos y los residuos verdes, puede extraer literalmente el carbono del aire. El metano ofrece un gran beneficio al medio ambiente, ya que produce más energía calorífica y lumínica por masa que cualquier otro hidrocarburo o combustible fósil, como el carbón o la gasolina refinada a partir del petróleo, y produce mucho menos dióxido de carbono y otros contaminantes que contribuyen a la formación del smog y del aire insalubre. Esto quiere decir que cuanto más gas natural se use, en lugar de carbón, para generar electricidad o en lugar de gasolina para los automóviles, camiones o autobuses, menores serán las emisiones de gas de efecto invernadero o los contaminantes relacionados con el smog. También el metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como líquido refrigerado. 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 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.4

PRINCIPALES FUENTES EMISORAS DE GAS METANO •Vertederos: Suponen la mayor fuente de emisión con un 33,9 % del total. Tanto el estiércol como los vertederos y la basura al aire libre están llenos de materia orgánica (Ej. Restos de comida, periódicos, pasto y hojas). La basura nueva se apila sobre la que ya estaba y la materia orgánica de nuestra basura se descompone en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) y así se producen grandes cantidades de metano. •Combustible fósil: El metano es encontrado siempre donde hay combustible fósil. Se emite durante operaciones normales de extracción de petróleo, gas natural o carbono. También durante la manipulación, procesamiento y transporte (ya sea en camiones o a través de tuberías) del combustible fósil. Con simplemente comprar o usar combustible fósil del tipo carbono, gas natural o petróleo estás contribuyendo a las emisiones de metano. •La combustión (incendios) de biomasa en bosques tropicales y sabanas. •Animales de cría: Algunos animales de granja emiten metano de dos formas diferentes. Vacas, ovejas y cabras son ejemplos de animales rumiantes que durante su proceso natural de digestión crean grandes cantidades de metano. Lo que se conoce como fermentación entérica ocurre en el estómago de estos animales y es la causa de emisiones. La segunda forma es a través de la descomposición del estiércol del ganado. Cuando vacas, cerdos y gallinas son criados con fines comerciales, existen obviamente grandes cantidades de estiércol que se producen todos los días, por lo tanto las granjas tienen procedimientos para su tratamiento. La

manera que se procesa el excremento es utilizando sistemas de tratamiento de estiércol y tanques. El estiércol se descompone dentro de estos tanques que permanecen cerrados sin oxígeno. Cuando material orgánico se descompone de forma anaeróbica (sin ingreso de oxígeno) se producen grandes cantidades de metano. •De forma natural: Pantanos •Descomposición de los residuos orgánicos •Otras fuentes minoritarias de contaminación, se originan en los cultivos de arroz, a partir de las bacterias metanógenas, y en las incineradoras de residuos.

EL METANO EN LA NATURALEZA

El gas natural, compuesto principalmente de metano, es el combustible fósil más limpio. Cuando el metano se produce a partir de fuentes no fósiles, como los residuos de alimentos y los residuos verdes, puede extraer literalmente el carbono del aire. El metano ofrece un gran beneficio al medio ambiente, ya que produce más energía calorífica y lumínica por masa que cualquier otro hidrocarburo o combustible fósil, como el carbón o la gasolina refinada a partir del petróleo, y produce mucho menos dióxido de carbono y otros contaminantes que contribuyen a la formación del smog y del aire insalubre. Esto quiere decir que cuanto más gas natural se use, en lugar de carbón, para generar electricidad o en lugar de gasolina para los automóviles, camiones o autobuses, menores serán las emisiones de gas de efecto invernadero o los contaminantes relacionados con el smog. Sin embargo, el metano que se libera a la atmósfera antes de que se queme es perjudicial para el medio ambiente. Como puede atrapar el calor en la atmósfera, el metano contribuye al cambio climático. Aunque la duración del metano en la atmósfera es relativamente corta comparada con la de otros gases de efecto invernadero, es más eficaz a la hora de atrapar el calor que esos otros gases. Y a pesar de que existen procesos naturales en el suelo y reacciones químicas en la atmósfera que ayudan a eliminar el metano de la atmósfera, es importante que todas las actividades que realiza el ser

humano y que pueden contribuir a emitir metano en la atmósfera se realicen de forma que estas emisiones se reduzcan. Por ejemplo, se pueden desarrollar procesos para capturar el metano que de otro modo se liberaría a la atmósfera y usarlo como combustible. En particular, el metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales o de las lecherías puede capturarse y usarse como combustible para reducir la cantidad de metano que entra en la atmósfera, y además disminuye la dependencia de los combustibles fósiles.5 OBTENCIÓN DEL METANO EN LA NATURALEZA

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 des absorción del metano y su subida por el pozo hasta la superficie.6 EL METANO COMO GAS EFECTO INVERNADERO

El metano es un gas de invernadero muy potente. En 100 años, una tonelada de metano podría calentar el globo 23 veces más que una tonelada de dióxido de carbono. La atmósfera tiene

una concentración de metano de 1.774 partes por billón (ppb), lo que supone un aumento del 59% de la concentración de metano anterior a la Revolución Industrial. Sin embargo, hay 220 veces menos metano que dióxido de carbono en la atmósfera. El metano se crea por la descomposición de la materia orgánica que procede en gran parte de los vertederos, el ganado bovino y el resto del sector ganadero (pollos y cerdos). Los hidratos de metano, combinación congelada de metano y agua, se encuentran en grandes cantidades en el mar. Es posible que un cambio climático continuo pudiese liberar esas reservas congeladas de metano y añadir repentinamente mucho metano a la atmósfera, lo que agravaría los efectos de los gases de efecto invernadero, al tiempo que provocaría un calentamiento global sin precedentes.7

EMISION DEL GAS METANO POR EL CUERPO HUMANO En el cuerpo humano, el gas metano es producido exclusivamente a través de la fermentación de la flora intestinal. La flora metano génica tiene la capacidad de convertir parte del H2 resultante de la fermentación de la fibra fermentable en CH4. En ratas estériles, dónde la fermentación es inexistente, no hay producción de gas metano. Por lo tanto, un sujeto sano, con un intestino sano y una dieta rica en fibras fermentables produce una cierta cantidad de gas metano (literalmente, se tira algún pedo sin olor). Afectación del metano al organismo El gas metano se asocia a la presencia de estreñimiento. En humanos se ha observado una mayor presencia de gas metano en los sujetos con estreñimiento, aunque no se sabe si dicho gas es causa o consecuencia del enlentecimiento del tránsito intestinal. Dos estudios, uno realizado en perros y otro en roedores han observado como la infusión de gas metano en el intestino, provoca el enlentecimiento del tránsito, lo que puede corroborar la hipótesis que el gas metano en ciertas cantidades puede provocar estreñimiento. Hay que decir que el gas metano es altamente inflamable. Se han descrito casos de explosiones durante intervenciones quirúrgicas del colon o colonoscopias. Se considera que si la presencia de gas metano supera el 5% es potencialmente explosivo, y que aproximadamente el

42% de las personas sometidas a colonoscopias tienen concentraciones de gas metano potencialmente peligrosas para la intervención, antes de la imprescindible limpieza del colon. Actualmente se utilizan diferentes tipos de purga que buscan reducir la cantidad de gas, entre otras cosas, antes de las colonoscopias.8 Posibles riesgos potenciales del metano para 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 agentes oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano también es 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. Algunos edificios tienen sistemas por debajo de sus cimientos para capturar este gas y expulsarlo del edificio.9

Materiales y Métodos  Utilizamos información extraída del internet  Computadora  Programa Word  Impresora Las técnicas que utilizamos fue la investigación adquiriendo conocimiento para determinar los siguientes pasos.  Tema  Delimitación del tema  Formulación del problema  Reducción del problema a nivel empírico  Determinación de las unidades de análisis-Recolección de datos  Análisis de datos  Informe final.

Conclusiones.Gracias al estudio detallado del metano, concluimos que es un compuesto, el cual posee propiedades únicas. En sus transformaciones intervienen varios factores, adquiriendo así una composición grandiosa. El metano interviene de manera directa en la naturaleza, ya que se encuentra en su constante ciclo, teniendo aspectos positivos, ya que como vimos, puede considerarse uno de los compuestos químicos de mayor importancia para la industria ya que constituye la materia prima para la realización de una gran cantidad de productos. De la misma manera, este alcano ocasiona efectos negativos al ecosistema en el que nos desarrollamos, ya que contribuye al efecto invernadero, ocasionando alteraciones en el clima. También, identificamos que el cuerpo humano aporta con emisiones de metano a la naturaleza, gracias a nuestra flora intestinal. El metano puede aportar con varios riesgos a la salud humana, razón por la cual, debemos tener un uso adecuado de este para no adquirir consecuencias ya sea a corto o largo plazo, y poder beneficiarnos de manera positiva, sin provocar mayores alteraciones en nuestro entorno, y a nosotros mismos.

Bibliografía.-

Cornejo P. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Aplicaciones del metano. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa3/n4/m2.html 1

2

(02/12/2018). Metano. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://es.wikipedia.org/wiki/Metano 3

Transición Ecológica. (2017). CH4 Metano. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de http://www.prtr-es.es/CH4-metano,15588,11,2007.html 4

Cornejo P. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Aplicaciones del metano. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa3/n4/m2.html Socalgas. (2015). El metano y el medio ambiente. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://www.socalgas.com/es/stay-safe/methane-emissions/methane-and-the-environment 5

Gutierrez, R. (04/01/2012). El Metano. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://www.monografias.com/trabajos96/quimica-metano/quimica-metano.shtml 6

Oceana. (2017). Gases de fecto invernadero. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://eu.oceana.org/es/node/46897 7

8

Ramos, P. (27/06/2015). El estreñimiento, los gases como causa y la bilis la solución. Recuperado el 05 de noviembre de 2018, de https://mhunters.com/es/blog/los-gases-puedenser-la-causa-de-su-estrenimiento-y-la-bilis-la-solucion/ 9

(02/12/2018). Metano. Recuperado https://es.wikipedia.org/wiki/Metano

el

05

de

noviembre

de

2018,

de