Oggi, le fonti umane sono responsabili del 60% delle emissioni globali di metano, provenienti principalmente dalla combustione di combustibili fossili, decomposizione nelle discariche e nel settore agricolo. Quasi un quarto delle emissioni di metano può essere attribuito all'agricoltura, gran parte dei quali proviene dall'allevamento di bestiame. La coltivazione del riso e gli sprechi alimentari sono anche importanti fonti di metano agricolo, poiché quasi un terzo di tutto il cibo prodotto per il consumo umano viene perso o sprecato.

Alla NASA, gli scienziati studiano il bilancio globale del metano per comprendere meglio le fonti primarie di emissioni di metano e come contribuiscono al cambiamento climatico. Oltre alle fonti umane, il metano viene prodotto anche in ambienti naturali. La più grande fonte naturale di metano sono le zone umide, che contribuiscono al 30% delle emissioni globali di metano. Altre fonti naturali di emissioni di metano includono gli oceani, termiti, permafrost, vegetazione e incendi.

Le concentrazioni atmosferiche di metano sono più che raddoppiate dalla rivoluzione industriale a causa dell'uso intensivo del petrolio, gas e carbone, aumento della domanda di carne bovina e latticini e aumento della produzione di cibo e rifiuti organici. Sebbene l'aumento delle concentrazioni atmosferiche di metano sia notevolmente rallentato verso la fine del 20 ^ns Secolo, le concentrazioni sono aumentate notevolmente dal 2006, probabilmente a causa dell'aumento delle emissioni derivanti dall'allevamento di bestiame, rinnovata dipendenza dal gas naturale e, negli ultimi anni, zone umide e riscaldamento globale.

L'effetto serra e il metano

gas serra, compreso il metano, contribuiscono alle reazioni chimiche e ai feedback climatici. Le molecole di gas serra intrappolano l'energia solare agendo come una coperta termica. L'energia del sole viene assorbita dalla superficie terrestre, sebbene parte di questa energia si rifletta nell'atmosfera. L'energia assorbita viene anche riemessa a lunghezze d'onda infrarosse. Parte dell'energia riflessa e riemessa rientra nello spazio, ma il resto è intrappolato nell'atmosfera dai gas serra. Col tempo, il calore catturato riscalda il nostro clima, aumento delle temperature globali.

Gli aumenti di temperatura provocati dall'uomo possono avere un impatto sul metano rilasciato da fonti naturali. Per esempio, il permafrost può scongelarsi naturalmente ed emettere metano nell'atmosfera, ma gli esseri umani hanno aumentato la velocità con cui il permafrost si scongela a causa del riscaldamento causato dall'uomo.

Il metano è il secondo contributore al riscaldamento globale al mondo, dopo l'anidride carbonica. Sebbene l'anidride carbonica sia più abbondante del metano nell'atmosfera, una singola molecola di metano intrappola il calore in modo più efficace di una singola molecola di anidride carbonica.

Però, la durata di una molecola di metano è più breve di una molecola di anidride carbonica a causa dei processi chimici naturali che sono più rapidi nell'eliminare il metano dall'atmosfera rispetto all'anidride carbonica. Ciò significa che se le emissioni di metano diminuissero e si mantenesse il naturale lavaggio chimico del metano, il metano atmosferico potrebbe diminuire drasticamente in soli dieci anni. Diminuire la quantità di metano immessa nell'atmosfera potrebbe avere un impatto significativo e quasi immediato sulla riduzione degli effetti a breve termine dei cambiamenti climatici e potrebbe contribuire a mantenere il cambiamento della temperatura globale al di sotto dei 2 gradi Celsius.

Perché le mucche producono metano

Bestiame, come le mucche da latte o i bovini da carne producono metano come sottoprodotto della digestione. I bovini sono animali ruminanti, il che significa che hanno sistemi digestivi specializzati che consentono loro di elaborare alimenti che non possono essere digeriti dall'uomo e dalla maggior parte degli altri animali, come erba fresca e grano crudo. Quando il cibo entra nello stomaco di un bovino, subisce un processo chiamato fermentazione enterica :microbi e batteri scompongono parzialmente le particelle di cibo, che poi fermentano nella parte dello stomaco chiamata rumine. Mentre le particelle di cibo fermentano, producono metano. Ogni volta che il bestiame rutta e, in misura minore, flatulato:il metano viene espulso ed entra nell'atmosfera, dove agisce come un gas serra.

Gli occhi della Nasa sul metano

Sebbene le concentrazioni di metano siano ben osservate, le emissioni devono essere dedotte sulla base di una serie di fattori. Gli scienziati della NASA utilizzano una varietà di metodi per monitorare le emissioni di metano. Per ottenere le stime più accurate possibili, utilizzano gli inventari delle emissioni dei paesi di tutto il mondo, simulare le emissioni di metano delle zone umide, e combinare questo con a terra, dati aerei e satellitari utilizzando modelli atmosferici.

In California (e in alcune altre regioni), i ricercatori pilotano velivoli equipaggiati con lo spettrometro per immagini a infrarossi visibili della NASA di nuova generazione, o AVIRIS-NG, e raccogliere dati altamente calibrati. Questi dati vengono utilizzati nel California Methane Survey, un progetto finanziato congiuntamente dalla NASA, il California Air Resources Board e la California Energy Commission per identificare e segnalare rapidamente le perdite di metano.

In Alaska e nel Canada nordoccidentale, I ricercatori della NASA usano i satelliti, aerei e ricerca sul campo per comprendere meglio le emissioni di metano dallo scongelamento del permafrost come parte dell'esperimento Arctic Boreal and Vulnerability, o sopra. I ricercatori hanno scoperto che il permafrost ricco di carbonio si sta scongelando a ritmi sempre più elevati, probabilmente a causa del cambiamento climatico indotto dall'uomo, rendendo l'Artico un'importante fonte potenziale di emissioni di metano. Secondo stime scientifiche, i suoli di questa regione immagazzinano cinque volte più carbonio di quanto sia stato emesso da tutte le attività umane negli ultimi 200 anni.

I ricercatori della NASA combinano i dati di missioni come ABoVE e il California Methane Survey con la loro conoscenza di come si comporta il metano nell'atmosfera per creare modelli computerizzati di metano. Questi modelli possono aiutare gli scienziati e i responsabili politici a comprendere il passato, attuale, e futuri modelli atmosferici del metano.

Percorsi verso la riduzione delle emissioni di metano

I ricercatori in una varietà di campi hanno esaminato potenziali soluzioni per ridurre le emissioni globali di metano. Per esempio, i sistemi di biogas riducono le emissioni di metano trasformando i rifiuti del bestiame, raccolti, acqua e cibo in energia. Il biogas viene prodotto attraverso lo stesso processo naturale che avviene nelle discariche per abbattere i rifiuti organici. Però, gli impianti a biogas sfruttano il gas prodotto e lo utilizzano come un pulitore, fonte di energia rinnovabile e affidabile piuttosto che lasciarla rilasciare nell'atmosfera come gas serra.

Uno studio condotto dal professor Ermias Kebreab dell'Università della California-Davis ha scoperto che l'introduzione di qualche grammo di alghe nelle diete dei bovini da carne potrebbe ridurre le loro emissioni di metano di oltre l'82%.

Questi tipi di innovazioni tecnologiche e biologiche possono fornire ai decisori, allevatori e altri con più opzioni per la gestione del nostro futuro metano.