Gás metano

O gás metano, de fórmula CH₄, é um composto orgânico pertencente à classe dos hidrocarbonetos. É uma substância que ocorre na natureza, sendo de origem fóssil e o principal constituinte do gás natural. É um gás incolor, de baixa toxicidade, que pode ser empregado como combustível.

O gás metano é um dos principais gases de efeito estufa e sua produção é majoritariamente oriunda de atividades humanas. Dentre as principais atividades produtoras de metano, temos a produção e utilização energética, a pecuária, a agricultura e a produção desse gás nos aterros sanitários. Os níveis de metano mais do que dobraram desde a Revolução Industrial, o que é preocupante, uma vez que o metano possui um potencial de aquecimento global muito maior que o dióxido de carbono.

Leia também: Dióxido de carbono (CO₂) — outro gás de efeito estufa

Resumo (em tópicos)

• O gás metano, CH₄, é um composto orgânico pertencente à classe dos hidrocarbonetos.
• É uma substância que ocorre na natureza, de origem fóssil.
• É o principal constituinte do gás natural.
• Apresenta-se como um gás incolor e que pode ser empregado como combustível.
• O metano é um dos principais gases de efeito estufa, tendo um potencial de aquecimento global muito maior que o CO_2.
• O aumento dos seus níveis na atmosfera é consequência principalmente de atividades antropogênicas, como pecuária, agricultura e do setor de energia.

O que é o gás metano?

O gás metano é um composto orgânico, de fórmula CH₄, pertencente à classe dos hidrocarbonetos, mais especificamente dos alcanos. É uma substância de origem fóssil, sendo o constituinte majoritário do gás natural, formada a partir da decomposição de matéria orgânica. É um gás incolor e inodoro, utilizado como combustível, porém considerado como um dos principais gases de efeito estufa do nosso planeta.

Fórmula do gás metano

O metano é o mais simples dos hidrocarbonetos existentes, sendo sua molécula constituída por um único átomo de carbono, com hibridização sp³, ligado a quatro átomos de hidrogênio por meio de ligações covalentes simples. Por isso, representa-se esse composto por meio da fórmula molecular CH₄.

Características do gás metano

Algumas propriedades físicas do metano estão dispostas a seguir:

• Massa molecular: 16,043 u.m.a.
• Ponto de fusão: −182,4566 °C.
• Ponto de ebulição: −161,5 °C.
• Densidade: 0,4228 g∙cm⁻³ (−162 °C, líquido); 0,656 g∙L⁻¹ (gás, 25 °C, 1 atm).
• Solubilidade: pouco solúvel em água e acetona; solúvel em etanol, éter etílico, benzeno, tolueno e metanol.

Em condições ambiente, o metano se apresenta como um gás incolor e inodoro. É um combustível, com um ponto de fulgor baixo (−188 °C), o que justifica sua fácil ignição. O metano é um material de partida para diversos processos químicos e a quantidade potencial de substâncias que podem ser produzidas a partir dele é incontável. Ademais, o metano pode ser utilizado para a produção do gás de síntese, que é uma mistura de CO e H₂, o qual é empregado na indústria para a produção de combustíveis e outros produtos químicos (como plásticos), além de ter função energética.

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

Com isso, percebe-se que o metano também pode ser uma fonte para produção de gás hidrogênio, além de ser matéria-prima na produção de metanol, ácido acético e anidrido acético. Essas reações, em geral, ocorrem em elevadas temperaturas (na faixa de 700 a 1100 °C), com o emprego de catalisadores metálicos, como níquel.

Quando o metano passa por um arco elétrico, ele é convertido em etino (acetileno), C₂H₂. Sua reação com o gás cloro permite a obtenção do clorometano (CH₃Cl) e de seus derivados, como diclorometano (CH₂Cl₂), triclorometano (CHCl₃, clorofórmio) e tetraclorometano (CCl₄, tetracloreto de carbono). Portanto, o metano é uma importante fonte para intermediários petroquímicos e solventes.

Veja também: Quais são os gases do efeito estufa?

De onde vem o gás metano?

O metano é o principal constituinte do gás natural, representando 85% a 90% da sua composição. Também se encontram grandes reservas naturais de metano na forma de clatratos, que são estruturas cristalinas de gelo onde moléculas de metano ficam aprisionadas, numa espécie de gaiola de moléculas de água. É possível encontrar clatratos de metano no fundo oceânico e no chamado permafrost do ártico.

Observe, por exemplo, na imagem abaixo, as bolhas de gás metano no lago Abraham, em Alberta, no Canadá. O gás é oriundo da decomposição de matéria orgânica feita por microrganismos presentes no leito do lago.

O metano também pode ser produzido a partir da biomassa e a partir da fração úmida de materiais descartados e, nesse caso, é chamado de biometano. Essa produção é feita por uma digestão anaeróbica que permite a obtenção de uma mistura gasosa composta por metano e dióxido de carbono.

Contudo, boa parte das emissões de metano é de origem humana (antropogênicas), originadas de aterros sanitários, minas de carvão, indústria petroleira, agricultura e pecuária, o que permitiu que sua concentração na atmosfera mais que dobrasse nos últimos 250 anos. Os níveis de metano atmosférico pré-industriais, medidos a partir de núcleos de gelo, eram na faixa dos 720 ppb de concentração, hoje, ultrapassam os 1900 ppb de concentração.

O aumento de metano na atmosfera implica que, desde 1750, a emissão antropogênica desse gás ficou na faixa dos 290 a 390 Tg (Teragrama, o que equivale a 10¹² gramas) por ano. Tal média, entretanto, representa apenas dois terços das emissões atuais.

Gás metano é perigoso?

O gás metano não é considerado tóxico, embora ele seja asfixiante, já que sua presença diminui a concentração de gás oxigênio no ar. É, entretanto, extremamente inflamável e pode formar misturas explosivas com o ar numa concentração volumétrica entre 5% e 15%.

Gás metano e o efeito estufa

Três gases são responsáveis por 98% das emissões globais anuais de gases de efeito estufa: metano, dióxido de carbono e óxido nitroso. Embora a concentração de metano seja 200 vezes menor que de CO₂ na atmosfera, seu potencial de aquecimento global é de 28 a 36 vezes maior do que o do CO₂ num período de 100 anos, e 84 a 87 vezes maior que do CO₂ num período de 20 anos. Portanto, o aumento de níveis de metano na atmosfera traz preocupações justamente pelo seu grande potencial de intensificação do efeito estufa.

Vale lembrar que a concentração de metano na atmosfera mais do que dobrou após o início da Revolução Industrial. Hoje, boa parte do metano que está presente na atmosfera é oriundo de atividades humanas (cerca de 60%), como produção e utilização de energia, produção a partir do lixo e em aterros sanitários, pecuária e produção de leite, cultivo de arroz e queima da biomassa.

Outra parte significativa da presença de metano (cerca de 40%) provém de fontes naturais. Contudo, os aumentos da emissão de metano por atividades humanas também podem impactar as emissões naturais. Por exemplo, muito do metano natural está aprisionado nos clatratos, em massas de gelo conhecidas como permafrost. Ocorre que o aumento da temperatura global pode desencadear o derretimento dessas massas de gelo, o que permitiria a emissão adicional de bilhões de toneladas de metano que estão aprisionados.

Isso vem acontecendo em regiões da Sibéria e do Alasca, onde o gelo formado há cerca de 11 mil anos começou a derreter por consequência da elevação da temperatura local. Nessas regiões, houve um aumento recente de 3 °C nos últimos 40 anos, o que representa mais de quatro vezes o avanço médio da temperatura no planeta. As camadas de gelo dessas regiões aprisionam o metano presente em turfeiras (ecossistemas úmidos, sendo uma espessa camada de matéria orgânica vegetal) e, uma vez derretidas, esse gás começa a escapar para a atmosfera.

Estima-se que turfeiras no oeste da Sibéria possam conter 70 bilhões de toneladas de CH₄, o que representa 25% de todo o metano armazenado na superfície do planeta. Essa massa de metano equivale à emissão de 1,7 trilhão de toneladas de CO₂, que supera toda a quantidade de gases de efeito estufa emitidos pelos seres humanos nos últimos 200 anos.

Impactos do gás metano

Embora em menor quantidade que o CO2 na atmosfera, o metano é um dos principais gases de efeito estufa. Sua concentração, desde iniciada a Revolução Industrial, mais que dobrou, passando de 720 ppb para mais de 1900 ppb de concentração. O metano representa cerca de 16% das emissões globais de gases de efeito estufa. Como dito anteriormente, seu potencial de aquecimento global é muito significativo. Avaliando-se o impacto de aquecimento num período de 20 anos, 1 única tonelada de CH₄ emitida equivale à emissão de 84 a 87 toneladas de CO₂.

Boa parte do metano natural está presente em ecossistemas úmidos, como as turfeiras. Lá, ele é formado por meio da decomposição anaeróbica da matéria orgânica, através de organismos metanogênicos. Ecossistemas úmidos em regiões tropicais já contribuem para 50 a 60% das emissões de metano na atmosfera. Uma pequena emissão de metano vem de ecossistemas úmidos de regiões polares, uma vez que o solo está coberto por camadas de gelo.

Ocorre que o aquecimento global pode levar ao derretimento dessas massas de gelo, expondo o solo e permitindo a maior emissão de metano na atmosfera. E isso se torna um grande problema, pois não há como impedir essa emissão uma vez que ela seja iniciada.

Gás metano e as vacas

A criação de animais é uma fonte substancial de gases de efeito estufa, correspondendo a 14,5% das emissões globais, sendo comparável à quantidade produzida pelo setor de transportes. Os seres ruminantes, como o gado, emitem cerca de 80 a 95 milhões de toneladas de metano por ano. Uma única vaca adulta, aliás, pode produzir e liberar até 500 litros de metano por dia.

O metano é formado no rúmen do gado por meio de microrganismos metanogênicos (as chamadas arqueias) sob condições anaeróbicas. Esse processo permite que os ruminantes utilizem a energia de alimentos de baixa qualidade — como as pastagens, que possuem alto teor de celulose. O rúmen do gado funciona como um verdadeiro tanque de fermentação natural.

Dessa forma, após a vaca comer a planta ou o capim, um complexo sistema de micróbios (como bactérias e fungos) começam a quebrar e fermentar o alimento para que o animal consiga extrair os nutrientes. Nesse processo de fermentação, há produção de gás hidrogênio, H₂, e dióxido de carbono, CO₂. O acúmulo de H₂ no estômago é prejudicial para a saúde da vaca e, dessa forma, as arqueias metanogênicas reagem o gás hidrogênio com o dióxido de carbono, com a conseguinte formação de metano.

Esse metano é quase todo eliminado por meio de arrotos (fermentação entérica). Isso também acontece em animais pseudo-ruminantes, como porcos e cavalos, porém em quantidades menores.

Alimentos mais fibrosos (como pastagens mais duras, velhas ou de baixa qualidade) fazem com que a vaca produza mais hidrogênio no rúmen, aumentando, portanto, a produção de metano. Por outro lado, alimentos de mais fácil digestão diminuem a formação do gás. Por isso, uma alimentação melhor pensada pode ser significativa para que se diminua a produção de metano por esses animais.

Saiba mais: Consumo de carne e aquecimento global — entenda melhor essa relação

Exercícios resolvidos sobre gás metano

Questão 1. (UNIFOR – Demais cursos/2025.2) Presente em aterros sanitários, o gás metano (CH₄) vem diversificando a matriz energética do planeta. Considerado menos poluente do que outros combustíveis fósseis, ele pode ser utilizado como fonte de energia em diversas aplicações.

Sabendo que sua combustão completa gera dióxido de carbono e vapor d’água, assinale a alternativa que apresenta a equação balanceada correta dessa reação e a implicação ambiental mais relevante de seu uso como combustível.

1. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O; sua queima gera energia sem produzir gases de efeito estufa.
2. 2 CH₄ + 3 O₂ → 2 CO + 4 H₂O; a principal vantagem ambiental é a não emissão de dióxido de carbono.
3. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O; sua queima converte um gás de efeito estufa mais potente (metano) em outro menos potente (CO₂).
4. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O; sua queima reduz completamente a emissão de poluentes.
5. CH₄ + O₂ → C + 2 H₂O; sua queima gera apenas água e carbono sólido, sem impacto ambiental.

Resposta: Letra C.

A combustão completa do metano é a que se segue:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Toda combustão completa de um hidrocarboneto produz CO₂ e H₂O.

O metano, assim como o dióxido de carbono, é um gás de efeito estufa. Contudo, o metano possui um potencial de aquecimento global muito maior do que o CO₂, tanto em curto prazo quanto em longo prazo.

Questão 2. (ETEC/2024) A intensa atividade de desflorestamento altera a composição química da atmosfera amazônica devido às emissões de gases e de partículas. Essas emissões são decorrentes das queimadas e têm implicações importantes em nível local, regional e global. As queimadas são uma significativa fonte global de vários gases, como dióxido de carbono (CO₂) e metano (CH₄).

https://tinyurl.com/yc65n76t%20Acesso%20em:%2016.08.2023.%20Adaptado.

Os compostos mencionados são gases

1. que protegem a Terra da radiação infravermelha.
2. que protegem a Terra da radiação ultravioleta.
3. do efeito estufa, os quais amenizam a temperatura global.
4. do efeito estufa, os quais destroem a camada de ozônio.
5. do efeito estufa, os quais potencializam o aquecimento global.

Resposta: Letra E.

Tanto CO₂ quando CH₄ são importantes gases de efeito estufa. Como consequência da sua presença acima dos níveis normais, a temperatura se eleva, no chamado aquecimento global.

Fontes

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