Methaan in de koolstofkringloop.
Methaan (CH4) is na CO2 het belangrijkste menselijk gestuurde broeikasgas. Per molecuul werkt het sterker dan CO2 op korte termijn, maar het verblijft veel korter in de atmosfeer — in de orde van een decennium. Bronnen lopen uiteen van vee tot wetlands tot smeltend permafrost.
- Formule
- CH4 — één koolstof, vier waterstof. Eenvoudigste koolwaterstof.
- Verblijftijd
- Ongeveer een decennium in de atmosfeer, daarna oxidatie tot CO2 en water.
- Bronnen
- Wetlands, vee, rijstvelden, fossiele winning (lekken), stortplaatsen, smeltend permafrost.
- Werking
- Per molecuul een sterker broeikasgas dan CO2, vooral op korte tijdschaal.
Waar methaan vandaan komt
Methaan ontstaat onder zuurstofarme omstandigheden door anaerobe afbraak van organisch materiaal. Specifieke micro-organismen (methanogene archaea) maken CH4 als sluitstap van afbraak waar geen zuurstof bij komt. Dat gebeurt in moerassen en wetlands, in rijstvelden onder water, in de pens van herkauwers (koeien, schapen), in stortplaatsen en in zeebodemsediment.
Daarnaast komt methaan vrij uit fossiele winning. Aardgas bestaat grotendeels uit methaan; bij winning, transport en gebruik lekt een deel ongeacht het uiteindelijke verbrandingsproces. Methaan komt ook vrij uit kolenmijnen.
Een derde bron met groeiende aandacht is smeltend permafrost. In bevroren bodems van de Arctische gebieden ligt grote hoeveelheid organisch materiaal opgeslagen. Bij ontdooiing wordt een deel afgebroken, met methaan en CO2 als afvalproducten — een terugkoppeling die door klimaatverandering versterkt wordt.
Hoe methaan vergaat
In de atmosfeer reageert methaan met hydroxyl-radicalen (OH) en oxideert uiteindelijk tot CO2 en water. De gemiddelde verblijftijd is ongeveer een decennium — veel korter dan CO2. Dat heeft twee gevolgen: ten eerste reageert de atmosferische CH4-concentratie sneller op veranderingen in uitstoot dan die van CO2; ten tweede wordt elke methaan-emissie uiteindelijk een CO2-emissie.
Effect per molecuul
Methaan absorbeert infrarood licht in golflengtes waar CO2 dat niet doet. Per molecuul is het effect in de eerste decennia na uitstoot vele malen sterker dan dat van CO2. Cijfers verschillen afhankelijk van de tijdshorizon en de gebruikte methodologie — IPCC publiceert standaardwaarden. Wat redelijk vaststaat: methaanvermindering levert relatief snel klimaatvoordeel op, juist omdat het stof zo kort blijft.
Plek in de koolstofkringloop
Methaan zit aan de anaerobe kant van de koolstofkringloop. Waar zuurstof is, wordt organisch materiaal door aerobe ademhaling afgebroken tot CO2. Waar geen zuurstof is, gaat afbraak via tussenstappen die CH4 opleveren. Het bestaan van methaan in de atmosfeer wijst op de schaal waarop anaerobe afbraak plaatsvindt — natuurlijk in wetlands, en menselijk via vee en stortplaatsen.
Menselijke versus natuurlijke bronnen
Wetlands zijn op planeetschaal een grote natuurlijke bron. Veehouderij, rijstteelt, fossiele winning en stortplaatsen zijn de grote menselijke bronnen. Op wereldschaal is de menselijke bijdrage substantieel, maar de exacte verhoudingen verschuiven en zijn onderwerp van onderzoek bij onder andere IPCC, NOAA en KNMI.
Een opmerkelijk verschil met CO2: methaanverliezen uit fossiele winning zijn vaak relatief goedkoop te beperken (lekken dichten), waardoor reductie technisch haalbaar is. Vermindering uit veehouderij vraagt grotere veranderingen in landbouwsystemen.
Permafrost en zorg op lange termijn
Een specifieke zorg betreft het ontdooien van permafrost. Onder bevroren bodem ligt grote hoeveelheid organisch materiaal opgeslagen. Wanneer dat ontdooit, wordt het toegankelijk voor microbiële afbraak — gedeeltelijk anaeroob (methaan), gedeeltelijk aeroob (CO2). De omvang en snelheid van dit proces zijn nog onderwerp van onderzoek; het feit dat ontdooiing al in gang is, is breed gedocumenteerd.
Onderzoek en monitoring
Methaanmetingen worden wereldwijd gedaan vanuit grondstations en satellieten. Recent ontwikkelde satellietsystemen kunnen grote lekken bij olie- en gasinstallaties direct detecteren. KNMI en NOAA publiceren langjarige tijdreeksen. IPCC verwerkt deze gegevens in periodieke rapporten.