Vandaag, menselijke bronnen zijn verantwoordelijk voor 60% van de wereldwijde methaanemissies, voornamelijk afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen, ontbinding op stortplaatsen en in de landbouwsector. Bijna een kwart van de methaanemissies kan worden toegeschreven aan de landbouw, waarvan een groot deel afkomstig is van het fokken van vee. Rijstteelt en voedselverspilling zijn ook belangrijke bronnen van landbouwmethaan, bijna een derde van al het voedsel dat voor menselijke consumptie wordt geproduceerd, gaat verloren of wordt verspild.

Bij NASA, wetenschappers bestuderen het wereldwijde methaanbudget om de primaire bronnen van methaanemissies beter te begrijpen en hoe deze bijdragen aan klimaatverandering. Naast de menselijke bronnen, methaan wordt ook geproduceerd in natuurlijke omgevingen. De grootste natuurlijke bron van methaan zijn wetlands, die bijdragen aan 30% van de wereldwijde methaanemissies. Andere natuurlijke bronnen van methaanemissies zijn de oceanen, termieten, permafrost, vegetatie en bosbranden.

Methaanconcentraties in de atmosfeer zijn sinds de industriële revolutie meer dan verdubbeld door intensief gebruik van olie, gas en kolen, stijgende vraag naar rundvlees en zuivelproducten en verhoogde productie van voedsel en organisch afval. Hoewel de toename van de atmosferische methaanconcentraties aan het einde van de 20 ^e Eeuw, de concentraties zijn sinds 2006 aanzienlijk toegenomen, waarschijnlijk als gevolg van de toenemende uitstoot van veeteelt, hernieuwde afhankelijkheid van aardgas en, in recente jaren, wetlands en de opwarming van de aarde.

Het broeikaseffect en methaan

Broeikasgassen, inclusief methaan, bijdragen aan chemische reacties en klimaatfeedback. De broeikasgasmoleculen vangen zonne-energie op door zich als een thermische deken te gedragen. Energie van de zon wordt geabsorbeerd door het aardoppervlak, hoewel een deel van deze energie wordt weerspiegeld in de atmosfeer. De geabsorbeerde energie wordt ook opnieuw uitgezonden bij infrarode golflengten. Een deel van de gereflecteerde en opnieuw uitgezonden energie komt de ruimte weer binnen, maar de rest wordt gevangen in de atmosfeer door broeikasgassen. Overuren, de opgevangen warmte verwarmt ons klimaat, stijgende wereldtemperaturen.

De door de mens veroorzaakte temperatuurstijgingen kunnen een impact hebben op methaan dat vrijkomt uit natuurlijke bronnen. Bijvoorbeeld, permafrost kan op natuurlijke wijze ontdooien en methaan in de atmosfeer uitstoten, maar mensen hebben de snelheid verhoogd waarmee permafrost ontdooit als gevolg van door de mens veroorzaakte opwarming.

Methaan is 's werelds op een na grootste bijdrage aan de opwarming van de aarde, na kooldioxide. Hoewel koolstofdioxide in de atmosfeer overvloediger is dan methaan, een enkel molecuul methaan houdt warmte effectiever vast dan een enkel molecuul koolstofdioxide.

Echter, de levensduur van een methaanmolecuul is korter dan dat van een koolstofdioxidemolecuul vanwege natuurlijke chemische processen die methaan sneller uit de atmosfeer verwijderen dan koolstofdioxide. Dit betekent dat als de methaanemissie zou afnemen en de natuurlijke chemische wassing van methaan zou behouden, atmosferisch methaan zou in slechts tien jaar drastisch kunnen afnemen. Het verminderen van de hoeveelheid methaan die in de atmosfeer terechtkomt, kan een aanzienlijk en bijna onmiddellijk effect hebben op het verminderen van de kortetermijneffecten van klimaatverandering en kan ertoe bijdragen dat de wereldwijde temperatuurverandering onder de 2 graden Celsius blijft.

Waarom koeien methaan produceren

Vee, zoals melkkoeien of vleesvee produceren methaan als bijproduct van de spijsvertering. Runderen zijn herkauwers, wat betekent dat ze gespecialiseerde spijsverteringssystemen hebben waarmee ze voedsel kunnen verwerken dat niet door mensen en de meeste andere dieren kan worden verteerd, zoals vers gras en ongekookt graan. Als voedsel in de maag van een rund komt, het ondergaat een proces genaamd enterische fermentatie :microben en bacteriën breken de voedseldeeltjes gedeeltelijk af, die vervolgens fermenteren in het deel van de maag dat de pens wordt genoemd. Terwijl de voedseldeeltjes fermenteren, ze produceren methaan. Elke keer als vee boeren - en, in mindere mate, flatulate - methaan wordt verdreven en komt in de atmosfeer, waar het werkt als een broeikasgas.

NASA's ogen op methaan

Hoewel de methaanconcentraties goed worden waargenomen, emissies moeten worden afgeleid op basis van verschillende factoren. NASA-wetenschappers gebruiken verschillende methoden om methaanemissies te volgen. Om de meest nauwkeurige schattingen mogelijk te maken, ze gebruiken emissie-inventarissen van landen over de hele wereld, simuleren van methaanemissies in wetland, en combineer dit met grondgebonden, lucht- en satellietgegevens met behulp van atmosferische modellen.

In Californië (en enkele andere regio's), onderzoekers vliegen met vliegtuigen die zijn uitgerust met NASA's Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer - Next Generation, of AVIRIS-NG, en zeer gekalibreerde gegevens verzamelen. Deze gegevens worden gebruikt in de California Methaan Survey, een project dat gezamenlijk wordt gefinancierd door NASA, de California Air Resources Board en de California Energy Commission om methaanlekken snel te identificeren en te melden.

In Alaska en Noordwest-Canada, NASA-onderzoekers gebruiken satellieten, vliegtuig- en veldonderzoek om de methaanemissies van ontdooiende permafrost beter te begrijpen als onderdeel van het Arctische Boreaal en Kwetsbaarheidsexperiment, of hoger. Onderzoekers hebben ontdekt dat koolstofrijke permafrost steeds sneller ontdooit, waarschijnlijk als gevolg van door de mens veroorzaakte klimaatverandering, waardoor het noordpoolgebied een belangrijke potentiële bron van methaanemissies wordt. Volgens wetenschappelijke schattingen de bodems van deze regio slaan vijf keer meer koolstof op dan is uitgestoten door alle menselijke activiteiten in de afgelopen 200 jaar.

NASA-onderzoekers combineren de gegevens van missies zoals ABoVE en de California Methane Survey met hun kennis van hoe methaan zich in de atmosfeer gedraagt ​​om methaancomputermodellen te maken. Deze modellen kunnen wetenschappers en beleidsmakers helpen om verleden, huidig, en toekomstige atmosferische methaanpatronen.

Paden naar verminderde methaanuitstoot

Onderzoekers op verschillende gebieden hebben gekeken naar mogelijke oplossingen om de wereldwijde methaanemissies te verminderen. Bijvoorbeeld, biogassystemen verminderen de methaanuitstoot door afval van vee te transformeren, gewassen, water en voedsel in energie. Biogas wordt geproduceerd via hetzelfde natuurlijke proces dat plaatsvindt op stortplaatsen om organisch afval af te breken. Echter, biogassystemen benutten het geproduceerde gas en gebruiken het als schoon, duurzame en betrouwbare energiebron in plaats van deze als broeikasgas in de atmosfeer te laten vrijkomen.

Een onderzoek onder leiding van professor Ermias Kebreab van de Universiteit van Californië-Davis ontdekte dat het introduceren van een paar ons zeewier in de voeding van vleesvee hun methaanuitstoot met meer dan 82% zou kunnen verminderen.

Dit soort technologische en biologische innovaties kunnen besluitvormers, boeren en anderen met meer opties om ons toekomstige methaan te beheren.