الغاز الطبيعي هو نوع من الوقود الأحفوري يستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم للتدفئة وتوليد الكهرباء وكوقود للمركبات. ويتكون بشكل رئيسي من الميثان (CH 4 ) بالإضافة إلى كميات صغيرة من الغازات الهيدروكربونية الأخرى. يعتبر الغاز الطبيعي مصدر طاقة أنظف مقارنة بالفحم والنفط، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يطلق كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) لكل وحدة طاقة يتم إنتاجها عند حرقه.
يتكون الغاز الطبيعي من بقايا الكائنات البحرية القديمة. على مدار ملايين السنين، تم دفن هذه البقايا تحت طبقات من الرواسب حيث تؤدي ظروف الضغط ودرجة الحرارة المرتفعة إلى تحللها لاهوائيًا (بدون الأكسجين). وتنتج هذه العملية غاز الميثان، الذي يتراكم في الصخور المسامية تحت سطح الأرض، ليشكل احتياطيات من الغاز الطبيعي.
ولإيصال الغاز الطبيعي للمستهلكين، يجب استخراجه من الأرض ومعالجته. يتضمن الاستخراج الحفر في الأرض للوصول إلى احتياطيات الغاز. بمجرد استخراجه، تتم معالجة الغاز لإزالة الشوائب مثل الماء والرمل والغازات الأخرى. ثم يتم نقل الغاز النظيف عبر خطوط الأنابيب لاستخدامه كوقود أو تخزينه لاستخدامه في المستقبل.
الغاز الطبيعي لديه مجموعة واسعة من الاستخدامات. يتم استخدامه لتوليد الكهرباء عن طريق حرقه في التوربينات التي تحرك المولدات لإنتاج الطاقة الكهربائية. كما أنها تستخدم في التدفئة السكنية والطهي، وتوفير مصدر وقود مناسب وفعال. وفي القطاع الصناعي، يستخدم الغاز الطبيعي كمادة خام لإنتاج المواد الكيميائية والأسمدة والهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) كبديل أنظف للبنزين والديزل في المركبات.
على الرغم من أن الغاز الطبيعي أنظف من أنواع الوقود الأحفوري الأخرى، إلا أن استخراجه واستخدامه لا يزال له آثار بيئية. يمكن أن تؤدي عملية استخراج الغاز الطبيعي إلى تسرب غاز الميثان، مما يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري لأن الميثان هو أحد الغازات الدفيئة القوية. علاوة على ذلك، فإن عملية التكسير، وهي طريقة شائعة لاستخراج الغاز الطبيعي، يمكن أن تلوث المياه الجوفية وتسبب زلازل صغيرة. ومع ذلك، فإن التقدم التكنولوجي يقلل من هذه الآثار السلبية، مما يجعل الغاز الطبيعي خيارًا أكثر صداقة للبيئة.
عند مقارنة الغاز الطبيعي مع أنواع الوقود الأحفوري الأخرى مثل الفحم والنفط، فمن الواضح أن الغاز الطبيعي له بعض المزايا. على سبيل المثال، يؤدي حرق الغاز الطبيعي للحصول على الطاقة إلى إنتاج كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون وملوثات هواء أقل، مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO 2 ) وأكاسيد النيتروجين (NO x ) مقارنة بحرق الفحم أو النفط. وهذا يجعل الغاز الطبيعي خيارًا مفضلاً من حيث الحد من تلوث الهواء ومكافحة تغير المناخ.
وفي حين أن الغاز الطبيعي هو وقود أحفوري أنظف، فإن التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ضروري للتخفيف من تغير المناخ. يمكن أن يلعب الغاز الطبيعي دورًا في هذا التحول من خلال توفير مصدر طاقة احتياطي موثوق به عندما لا تتوفر مصادر متجددة. ومع ذلك، من المهم مواصلة تطوير ونشر تقنيات الطاقة المتجددة لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، بما في ذلك الغاز الطبيعي.
التجربة: ألوان لهب الغاز
عندما تحترق عناصر مختلفة، فإنها تنتج لهيبًا بألوان مختلفة. توضح هذه التجربة احتراق الغاز الطبيعي وكيف يمكن للشوائب أن تغير لون اللهب. عندما يحترق الغاز الطبيعي النقي، والذي يتكون أساسًا من غاز الميثان، فإنه ينتج لهبًا أزرق اللون. ويرجع ذلك إلى عملية الاحتراق حيث يتفاعل الميثان مع الأكسجين الموجود في الهواء، وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء والحرارة:
\( \textrm{الفصل}_4 + 2\textrm{يا}_2 \rightarrow \textrm{شركة}_2 + 2\textrm{ح}_2\textrm{يا} + \textrm{حرارة} \)إذا كان هناك شوائب في الغاز، مثل أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم، فقد يتغير لون اللهب إلى الأصفر أو البرتقالي. تُستخدم خاصية تغيير ألوان اللهب في أجهزة كشف تسرب الغاز للإشارة إلى وجود الغاز.
يعد الغاز الطبيعي بديلاً متعدد الاستخدامات وأنظف لأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، ويستخدم على نطاق واسع للتدفئة وتوليد الكهرباء وكوقود للمركبات. على الرغم من أن له آثارًا بيئية، إلا أن التقدم التكنولوجي يقلل من هذه الآثار، مما يجعل الغاز الطبيعي عنصرًا مهمًا في مزيج الطاقة الحالي. ومع ذلك، يظل التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق مستقبل مستدام.
