Tại sao khí metan gây hiệu ứng nhà kính?

Khí metan là một trong những tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính với khả năng giữ nhiệt mạnh mẽ hơn nhiều so với carbon dioxide. Vậy tại sao khí metan gây hiệu ứng nhà kính? Hãy cùng KNA CERT tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây. 

Khí metan là gì?

Khí metan (CH₄) là một trong những khí nhà kính quan trọng nhất, đóng vai trò then chốt trong việc gây ra hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu. Là một hợp chất hydrocarbon, metan có cấu trúc hóa học đơn giản với một nguyên tử carbon và bốn nguyên tử hydro. Khí này không màu, không mùi và rất dễ cháy, thường được tìm thấy trong khí tự nhiên và là thành phần chính của khí dầu mỏ.

Khí metan được phát thải từ nhiều nguồn tự nhiên và nhân tạo. Trong tự nhiên, metan chủ yếu được sinh ra từ các vùng đất ngập nước, nơi vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy. Ngoài ra, khí này cũng có thể được tìm thấy dưới đáy biển trong các bãi trầm tích hoặc dưới lòng đất trong các mỏ khí. Các hoạt động của con người, như nông nghiệp (đặc biệt là từ quá trình tiêu hóa của động vật nhai lại), xử lý chất thải tại các bãi rác, và khai thác dầu khí cũng là những nguồn phát thải chính của metan.

Nguồn gốc của khí metan 

• Quá trình phân hủy kỵ khí

Khí metan chủ yếu được sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí, diễn ra ở những nơi như đồng ruộng, ao hồ, đầm lầy và trầm tích dưới đáy biển. Trong điều kiện thiếu oxy, vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ như thực vật và động vật chết, dẫn đến sự hình thành khí metan. Quá trình này không chỉ sản sinh ra metan mà còn tạo ra các khí khác như amoniac (NH₃), cacbonic (CO₂), hydro sunfua (H₂S) và lưu huỳnh đioxit (SO₂).

Trong các vùng đất ngập nước, vi khuẩn kỵ khí hoạt động mạnh mẽ để phân hủy chất hữu cơ. Điều này đặc biệt rõ ràng trong các bãi bùn, nơi mà môi trường ẩm ướt và thiếu oxy tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn sinh metan. Ngoài ra, khí metan cũng có thể xuất hiện trong các hầm cầu do sự lên men yếm khí của chất thải hữu cơ.

Quá trình phân hủy kỵ khí là một phần quan trọng trong chu trình carbon tự nhiên. Khi chất hữu cơ bị phân hủy, metan được giải phóng vào không khí hoặc có thể bị giữ lại trong đất hoặc nước. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn góp phần vào sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển.

• Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch

Một nguồn phát thải metan khác là từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Khi nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và than đá được đốt cháy để sản xuất năng lượng, một lượng lớn khí metan có thể được sinh ra. Hơn nữa, trong quá trình chế biến dầu mỏ và chưng cất than đá, metan cũng được tách ra và phát thải vào môi trường.

Cháy rừng cũng là một ví dụ điển hình về việc phát thải metan. Khi cây cối và thực vật bị đốt cháy, không chỉ carbon dioxide mà còn cả metan được giải phóng vào không khí. Điều này làm gia tăng nồng độ khí nhà kính và góp phần vào biến đổi khí hậu toàn cầu.

Khí metan có mặt trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau. Nó được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy công nghiệp, cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình và vận hành máy điều hòa không khí. Tuy nhiên, việc sử dụng metan cũng cần phải được kiểm soát chặt chẽ để giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường.

• Bãi chôn lấp và chất thải từ nhà ở

Bãi chôn lấp là một trong những nguồn phát thải metan lớn nhất hiện nay. Theo nghiên cứu, các bãi rác đang phát thải nhiều khí metan độc hại hơn so với dự đoán trước đây của giới khoa học. Chất thải hữu cơ như thực phẩm, gỗ hoặc giấy khi bị phân hủy sẽ phát thải khí metan vào không khí.

Khi chất thải hữu cơ bị chôn lấp dưới đất, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra tương tự như ở các vùng ngập nước. Vi khuẩn kỵ khí sẽ phân hủy chất hữu cơ và sản sinh ra metan. 

Ngoài ra, chất thải từ các hộ gia đình và doanh nghiệp cũng góp phần vào việc phát thải metan. Nếu không được xử lý đúng cách, những chất thải này sẽ dẫn đến sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong môi trường.

• Chất thải từ chăn nuôi

Một nguồn phát sinh khí metan đáng kể khác là từ hoạt động chăn nuôi gia súc, đặc biệt là từ các loài nhai lại như bò, dê và cừu. Trong quá trình tiêu hóa thức ăn, vi khuẩn sống trong dạ dày của những động vật này sẽ phân hủy thức ăn thông qua quá trình nhai lại và lên men yếm khí.

Khi thức ăn bị phân hủy trong dạ dày của động vật nhai lại, nó sẽ sản sinh ra một lượng lớn metan. Sau đó, khí này sẽ được giải phóng ra ngoài qua đường tiêu hóa của động vật. Theo ước tính, khoảng 32% lượng khí metan do con người gây ra đến từ hoạt động chăn nuôi.

Việc giảm thiểu phát thải metan từ chăn nuôi có thể được thực hiện thông qua nhiều biện pháp khác nhau như cải thiện chế độ ăn uống cho gia súc hoặc áp dụng công nghệ mới trong quản lý chất thải từ trang trại.

Tại sao khí metan gây hiệu ứng nhà kính?

Giống như các khí nhà kính khác, metan có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại (nhiệt) từ Trái Đất. Khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất, một phần năng lượng được hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt. Bề mặt Trái Đất sau đó phát ra bức xạ hồng ngoại trở lại vào không gian. Tuy nhiên, metan có khả năng hấp thụ các bức xạ này, giữ lại năng lượng và làm nóng không khí xung quanh.

Khi metan hấp thụ bức xạ hồng ngoại, nó sẽ giữ nhiệt lại trong khí quyển. Điều này xảy ra nhờ vào cấu trúc phân tử của metan, cho phép nó tương tác với các bức xạ nhiệt một cách hiệu quả. Sự giữ nhiệt này ngăn không cho nhiệt thoát ra ngoài không gian, tạo ra một lớp bảo vệ cho Trái Đất. Kết quả là, nhiệt độ trung bình của hành tinh tăng lên, dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Sau khi hấp thụ nhiệt, metan không chỉ giữ lại năng lượng mà còn phát thải nhiệt trở lại vào bầu khí quyển và bề mặt Trái Đất. Quá trình này làm tăng thêm nhiệt độ của bề mặt và không khí, góp phần vào hiệu ứng nhà kính. Mỗi phân tử metan có khả năng giữ lại năng lượng gấp khoảng 21 lần so với carbon dioxide (CO₂), cho thấy sức mạnh của nó trong việc gây ra hiệu ứng này.

Những biện pháp giúp giảm phát thải khí metan

• Giảm lượng khí thải từ sản xuất và sử dụng nhiên liệu hóa thạch
• Nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng năng lượng: Cải tiến công nghệ khai thác và chế biến nhiên liệu hóa thạch giúp giảm thiểu rò rỉ khí metan trong quá trình khai thác. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như hệ thống giám sát từ xa có thể phát hiện sớm các sự cố rò rỉ, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời.
• Chuyển đổi sang năng lượng tái tạo: Tăng cường đầu tư vào năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và sinh khối không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn góp phần giảm phát thải khí metan hiệu quả.
• Thực hiện quy định nghiêm ngặt: Các chính sách và quy định về quản lý khí thải cần được thực thi chặt chẽ hơn để đảm bảo rằng các công ty khai thác dầu khí tuân thủ các tiêu chuẩn về phát thải.
• Thay đổi phương thức canh tác nông nghiệp
• Áp dụng canh tác bền vững: Sử dụng các phương pháp canh tác hữu cơ và giảm sử dụng phân hóa học sẽ giúp cải thiện chất lượng đất và giảm phát thải khí nhà kính. Việc cải tạo đất bằng cách bổ sung chất hữu cơ cũng giúp tăng cường khả năng hấp thụ carbon.
• Quản lý nước hiệu quả: Trong canh tác lúa, việc chủ động rút nước giữa vụ và áp dụng các kỹ thuật tưới tiết kiệm nước sẽ giúp kiểm soát mức độ phát thải khí metan từ ruộng lúa. 
• Chuyển đổi cây trồng: Thay đổi cơ cấu cây trồng từ lúa nước sang các cây trồng cạn có hiệu quả kinh tế cao hơn sẽ giúp giảm phát thải khí metan. Mô hình luân canh lúa – tôm cũng được khuyến khích để tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp.
• Cải tiến quản lý phân: Ứng dụng các phương pháp xử lý phân như phơi khô hoặc chế biến thành phân bón hữu cơ sẽ giúp giảm lượng khí metan phát sinh từ phân động vật.
• Cải thiện hệ thống xử lý chất thải 
• Xây dựng hệ thống xử lý chất thải hiện đại: Đầu tư vào cơ sở hạ tầng xử lý chất thải rắn và nước thải hiện đại sẽ giúp thu gom và xử lý khí metan một cách hiệu quả. Các công nghệ như thu hồi năng lượng từ chất thải (waste-to-energy) cũng nên được áp dụng để chuyển đổi chất thải thành năng lượng tái tạo.
• Phân loại và tái chế chất thải: Thực hiện phân loại chất thải tại nguồn sẽ giúp giảm thiểu lượng rác hữu cơ đưa vào bãi chôn lấp, từ đó làm giảm phát sinh khí metan. Các chương trình tái chế cũng cần được mở rộng để tăng cường giá trị kinh tế của chất thải.
• Khuyến khích sử dụng công nghệ sinh học: Công nghệ biogas có thể được áp dụng để chuyển đổi chất thải hữu cơ thành năng lượng sạch, đồng thời thu hồi khí metan để sử dụng trong sản xuất điện hoặc làm nhiên liệu.
• Bảo vệ rừng và ngăn chặn cháy rừng

• Bảo vệ rừng tự nhiên: Việc bảo vệ rừng tự nhiên không chỉ giúp duy trì đa dạng sinh học mà còn góp phần vào việc hấp thu CO₂, từ đó làm giảm hiệu ứng nhà kính. Các chương trình bảo tồn rừng cần được triển khai mạnh mẽ hơn nữa.
• Ngăn chặn cháy rừng: Cháy rừng không chỉ giải phóng CO₂ mà còn tạo ra một lượng lớn khí metan. Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cần được thực hiện nghiêm ngặt để bảo vệ tài nguyên rừng.
• Khôi phục rừng đã bị suy thoái: Các chương trình trồng cây gây rừng hoặc phục hồi hệ sinh thái rừng sẽ góp phần tăng cường khả năng hấp thu carbon của môi trường tự nhiên.

Bài viết trên đây của KNA CERT đã giải đáp mọi thắc mắc liên quan tới câu hỏi: “Tại sao khí metan gây hiệu ứng nhà kính?”. Liên hệ ngay với KNA CERT để được hỗ trợ về dịch vụ hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính.  

• Trụ sở chính: Tầng 11, Tòa nhà Ladeco, số 266 Đội Cấn, phường Ngọc Hà, thành phố Hà Nội 
• Chi nhánh: Tầng 7, Tòa nhà Thủy Lợi 4, số 205A Nguyễn Xí, phường Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh     
• Facebook: https://www.facebook.com/KNACertification     
• Hotline: 0983.246.419   
• Email: salesmanager@knacert.com