Metano

Metano
Fórmula estrutural do metano com medidas geométricas
Modelo de bolas e varetas
Modelo de preenchimento espacial
Nomes
Nome IUPAC Metano
Outros nomes Tetraidreto de carbono; hidreto de metila; gás dos pântanos; carbano (nome sistemático não recomendado)
Metano
Identificadores
Número CAS 74-82-8
PubChem 297
Número EINECS 200-812-7
DrugBank DB15994
ChemSpider 291
KEGG C01438
ChEBI 16183
Número RTECS PA1490000
SMILES
 
  • C
Metano
Propriedades
Fórmula química CH4
Massa molar 16,043 g/mol
Aparência Gás incolor
Odor Inodoro
Densidade 0,657 kg/m³ (gás, 25 °C, 1 atm); 0,717 kg/m³ (gás, 0 °C, 1 atm); 422,8 g/L (líquido, −162 °C)
Ponto de fusão -182.456 °C, 91 K, -296 °F
Ponto de ebulição -161.49 °C, 112 K, -259 °F
Solubilidade em água 22,7 mg/L (água)
Solubilidade Etanol, éter dietílico, benzeno, tolueno, metanol e acetona
log P 1,09
Metano
Estrutura
Forma molecular Tetraédrica
Momento dipolar 0 D
Metano
Termoquímica
Entalpia padrão
de formação ΔfHo298		 −74,6 kJ/mol
Entalpia padrão
de combustão ΔcHo298		 −891 kJ/mol
Entropia molar
padrão So298		 186,3 J/(K·mol)
Capacidade calorífica
molar Cp 298		 35,7 J/(K·mol)
Metano
Riscos associados
Principais riscos
associados		 Gás extremamente inflamável; risco de asfixia por deslocamento do oxigênio; contato com o líquido criogênico pode causar queimaduras pelo frio
NFPA 704
4
2
0
 
Limites de explosividade 5–15% (metano no ar, valores usuais de referência)
Metano
Compostos relacionados
Alcanos relacionados Etano, propano, butano
Compostos relacionados Silano, germano, estanano, plumbano
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades n, εr, etc.
Dados termodinâmicos Comportamento de fases
Sólido, líquido e gás
Dados espectrais UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições normais de temperatura e pressão.
Referências e avisos gerais sobre esta caixa.
Alerta sobre risco à saúde.

O metano é um composto químico de fórmula química CH4, formado por um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogênio. É um hidreto do grupo 14, o mais simples dos alcanos e o principal componente do gás natural. A abundância na Terra favorece seu uso como combustível, embora sua captação e seu armazenamento sejam difíceis por se tratar de um gás nas condições normais de temperatura e pressão. Na atmosfera terrestre, é transparente à luz visível, mas absorve radiação infravermelha, atuando como gás do efeito estufa.

Entre os compostos orgânicos mais simples, o metano é um hidrocarboneto encontrado no subsolo e sob o fundo oceânico, formado por processos geológicos e biológicos. Uma parcela expressiva do metano natural está armazenada sob o fundo dos oceanos, na forma de clatratos de metano, mas a quantidade total nesses depósitos permanece incerta. Quando atinge a superfície e a atmosfera terrestre, passa a integrar o chamado metano atmosférico. O gás também foi detectado em corpos do Sistema Solar além da Terra. Em Marte, a presença de metano permanece em debate devido a resultados incompatíveis obtidos por instrumentos de observação, uma questão investigada pela astrobiologia.

Propriedades e ligações químicas

Átomos de hidrogênio e carbono unidos por ligações covalentes em uma molécula de metano.

O metano apresenta geometria molecular tetraédrica, com quatro ligações C–H equivalentes. O ângulo ideal entre duas dessas ligações, H–C–H, é de aproximadamente 109,5°, característico de um tetraedro regular. Sua estrutura eletrônica envolve dois conjuntos de orbitais moleculares ligantes, formados pela sobreposição dos orbitais de valência do carbono e do hidrogênio. O orbital de menor energia resulta da sobreposição do orbital 2s do carbono com a combinação em fase dos orbitais 1s dos quatro átomos de hidrogênio. Acima dele há um conjunto de três orbitais degenerados, formado pela sobreposição com combinações lineares dos orbitais 1s do hidrogênio. Esse esquema de ligação, com três orbitais de energia equivalente e um de energia inferior, é compatível com medidas de espectroscopia fotoeletrônica.

Nas condições normais de temperatura e pressão, o metano é um gás inodoro, incolor e transparente. O gás também absorve parte da luz visível, sobretudo na extremidade vermelha do espectro, devido a bandas de sobretom. Esse efeito só se torna perceptível quando a luz percorre um trajeto muito longo. Em Urano e Netuno, essa absorção participa da formação das cores azuis ou azul-esverdeadas, pois a luz atravessa atmosferas que contêm metano antes de ser espalhada de volta para o espaço.

O odor característico do gás natural usado em residências não provém do metano, mas da adição, por segurança, de odorizantes, geralmente misturas que contêm terc-butilmercaptano. A uma pressão de uma atmosfera, o metano ferve a aproximadamente −161,5 °C. Em estado gasoso, forma misturas inflamáveis com o ar em uma faixa de concentrações de aproximadamente 5% a 15%, em volume e em condições ambientais usuais.

Foram documentadas nove fases cristalinas do metano sólido, embora a estrutura de algumas ainda não esteja completamente esclarecida. O resfriamento à pressão normal produz metano I, que se cristaliza no sistema cúbico, no grupo espacial Fm3m. Nesse sólido, as posições dos átomos de hidrogênio não são fixas e as moléculas de metano podem girar livremente. Por isso, ele é classificado como cristal plástico. Nas condições de pressão mais elevada examinadas em 2026, a estabilidade e a identificação das fases VII, VIII e IX dependem da sequência de variações de pressão e temperatura e do tempo de equilíbrio.

Reações químicas

As principais reações químicas do metano são a combustão, a reforma a vapor para produzir gás de síntese e a halogenação. Em geral, as reações do metano são difíceis de controlar.

Reações ácido-base

Como outros hidrocarbonetos, o metano é um ácido extremamente fraco. Estima-se que seu pKa em dimetilsulfóxido (DMSO) seja 56. Não é possível desprotoná-lo em solução comum, embora sua base conjugada seja conhecida em compostos como o metil-lítio.

Em misturas gasosas de baixa pressão, foram observados íons positivos instáveis derivados do metano. Entre eles estão o cátion metila ou metênio, CH3+, o cátion metano, CH4+, e o metânio, ou metano protonado, CH5+. Alguns foram detectados no espaço. O metânio também pode ser produzido em soluções diluídas a partir de metano e superácidos. Cátions com cargas maiores, como CH62+ e CH73+, foram examinados por métodos teóricos e considerados possivelmente estáveis.

A resistência das ligações C–H dificulta sua ativação no metano e em outros alcanos leves, e catalisadores podem facilitar essa reação.

Oxidação

Uma jovem segura uma chama nas mãos. O experimento demonstra a combustão de bolhas de metano sobre uma mão molhada, em condições controladas; o contato com chamas envolve risco de queimaduras.

O calor de combustão completo do metano, com formação de água líquida, é de aproximadamente 55,5 MJ/kg. A combustão ocorre por etapas e tem a seguinte equação global:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
ΔcH ≈ −891 kJ/mol em condições padrão, quando se forma água líquida; se o produto for vapor de água, ΔcH = −802 kJ/mol.

A química de quatro etapas de Peters é um modelo simplificado de cinética química sistematicamente que representa a combustão do metano.

A metano mono-oxigenase é uma das enzimas que catalisam a oxidação parcial do metano a metanol (CH3OH). Certas bactérias oxidam metano na ausência de oxigênio, usando nitrito como agente oxidante. A reação recebe o nome de oxidação anaeróbica do metano.

A oxidação industrial direta do metano ainda não alcançou êxito comercial, mesmo quando realizada com suprimento insuficiente de oxigênio. Foram desenvolvidos sistemas catalíticos homogêneos e heterogêneos, mas ainda não alcançaram viabilidade econômica. Esses sistemas buscam formar produtos que resistam à oxidação excessiva. Entre os exemplos estão o sistema Catalytica, zeólitas de cobre e zeólitas de ferro que estabilizam sítios ativos de oxigênio alfa.

Reações radicalares do metano

Em condições adequadas, o metano reage com radicais de halogênios:

•X + CH4 → HX + •CH3
•CH3 + X2 → CH3X + •X

Nessas equações, X representa um halogênio: flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) ou iodo (I). A reação recebe o nome de halogenação radicalar. A reação começa quando a radiação ultravioleta ou outro iniciador de radicais, como um peróxido, forma um átomo de halogênio. Em seguida, uma reação em cadeia de duas etapas ocorre: o átomo de halogênio remove um átomo de hidrogênio do metano, produzindo um haleto de hidrogênio e um radical metila (•CH3). O radical metila reage com outra molécula do halogênio, formando um halometano e liberando um novo átomo de halogênio.

Reações semelhantes podem ocorrer com o produto halogenado, substituindo sucessivamente mais átomos de hidrogênio e originando di-halometanos, tri-halometanos e tetra-halometanos, dependendo das condições da reação e da proporção entre halogênio e metano. O processo com cloro é empregado para produzir diclorometano e clorofórmio a partir de clorometano. Com excesso de cloro, também pode ser produzido tetracloreto de carbono.

Usos

O metano pode ser transportado como líquido refrigerado, na forma de gás natural liquefeito (GNL). Embora os vazamentos de um recipiente com líquido refrigerado gerem inicialmente gás mais denso que o ar, devido à sua baixa temperatura, o metano à temperatura ambiente é mais leve que o ar. Os gasodutos transportam grandes quantidades de gás natural, do qual o metano é o principal componente.

Combustível

O metano é utilizado como combustível em fornos, residências, aquecedores de água, estufas industriais, automóveis, foguetes, turbinas e outros equipamentos.

Como principal componente do gás natural, o metano é usado na geração de energia elétrica, em turbinas a gás e geradores de vapor. Em comparação com outros combustíveis hidrocarbonetos, produz menos dióxido de carbono por unidade de calor liberada. Seu calor de combustão, de aproximadamente 891 kJ/mol (em valor absoluto), é menor em termos molares que o de outros hidrocarbonetos. Por unidade de massa, levando em conta sua massa molar de 16,0 g/mol, dos quais 12,0 g/mol correspondem ao carbono, o metano libera cerca de 55,7 kJ/g, uma quantidade de energia por massa superior à de hidrocarbonetos mais complexos.

Em regiões densamente povoadas, gasodutos distribuem metano para aquecimento, preparação de alimentos e aplicações industriais. Nesses usos, ele costuma ser chamado simplesmente de gás natural, cujo conteúdo energético é de aproximadamente 39 MJ/m³ em condições de referência, embora varie com a composição do gás e os critérios de medição. O GNL consiste predominantemente em metano convertido em líquido para facilitar seu armazenamento e transporte.

Propelente de foguetes

Veículos lançadores reutilizáveis de nova geração, como a Starship, utilizam metano líquido combinado com oxigênio líquido como propelente, combinação conhecida como metálocs (methalox).

O metano líquido refinado e o GNL podem ser empregados como propelente de foguete, em combinação com oxigênio líquido, como nos motores TQ-12, BE-4, Raptor, YF-215 e Aeon. O termo inglês methalox também é usado para motores alimentados por metano refinado ou GNL e oxigênio líquido, devido às semelhanças entre essas formas de combustível.

Em relação à combinação de querosene e oxigênio líquido, também chamada kerolox, o metano com oxigênio líquido produz moléculas menores nos gases de exaustão, reduzindo a formação de depósitos de fuligem nos componentes dos motores. O metano é mais fácil de armazenar que o hidrogênio em razão de seu ponto de ebulição mais alto, sua maior densidade e a ausência de fragilização por hidrogênio. A menor massa molecular dos gases de exaustão aumenta a fração da energia térmica disponível como energia cinética de propulsão, elevando o impulso específico do foguete.

Comparado ao hidrogênio líquido, o metano tem menor energia específica, mas essa desvantagem é compensada por sua maior densidade e por sua faixa de temperaturas, o que permite tanques menores e mais leves para a mesma massa de combustível. À pressão apropriada, o metano líquido apresenta uma faixa de temperaturas de aproximadamente 91 a 112 K, distinta daquela do oxigênio líquido, de aproximadamente 54 a 90 K. Os dois propelentes exigem armazenamento criogênico, mas o oxigênio requer temperaturas inferiores às do metano. O propelente já é utilizado em lançadores operacionais como Zhuque-2, Vulcan e New Glenn, além da Starship, que realizou sucessivos voos de teste, incluindo seu primeiro voo orbital em setembro de 2026, e de veículos em desenvolvimento como Neutron, Terran R, Nova e Longa Marcha 9.

Matéria-prima química

O gás natural, composto principalmente de metano, é utilizado para produzir hidrogênio em escala industrial. A reforma a vapor do metano está entre os métodos industriais mais usados para obter hidrogênio comercial. Em 2013, a produção mundial superava 50 milhões de toneladas anuais, sobretudo por reforma a vapor de gás natural. Grande parte desse hidrogênio é utilizada em refinarias, na fabricação de produtos químicos e no processamento de alimentos. A síntese de amônia também consome grandes quantidades de hidrogênio. Em 2025, a demanda mundial de hidrogênio ultrapassou 100 milhões de toneladas, concentrada no refino de petróleo e em aplicações industriais. A produção de hidrogênio de baixas emissões representava menos de 1% do total.

A temperaturas elevadas, entre 700 e 1.100 °C, e na presença de um catalisador metálico, como o níquel, o vapor de água reage com o metano, produzindo uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio molecular, conhecida como gás de água ou gás de síntese:

CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2

A reação é fortemente endotérmica e consome 206 kJ/mol. Uma quantidade adicional de hidrogênio pode ser obtida pela reação de deslocamento do gás de água, em que o monóxido de carbono reage com água:

CO + H2O ⇌ CO2 + H2

Essa reação é ligeiramente exotérmica, com ΔrH = −41 kJ/mol. O metano também é submetido à cloração radicalar para produzir clorometanos, embora o metanol seja um precursor mais comum.

O hidrogênio também pode ser obtido pela decomposição direta do metano, conhecida como pirólise do metano. Nessa reação, o metano se decompõe em hidrogênio e carbono sólido, sem produzir dióxido de carbono diretamente. O calor necessário também pode ser fornecido com poucas emissões, por exemplo por radiação solar concentrada, eletricidade renovável ou combustão de parte do hidrogênio produzido. As emissões totais dependem da origem da energia, dos vazamentos na obtenção e no transporte do metano e do destino dado ao carbono sólido. Quando o metano provém de biogás e o carbono formado é retido de maneira duradoura, o processo pode resultar na remoção líquida de carbono da atmosfera. São necessárias temperaturas superiores a 1.200 °C para romper as ligações do metano e produzir hidrogênio gasoso e carbono sólido. Catalisadores adequados podem reduzir a temperatura de reação para 550 a 900 °C, dependendo do material empregado. Dezenas de catalisadores foram testados, incluindo metais com e sem suportes, materiais carbonáceos e combinações de metal e carbono.

A reação é moderadamente endotérmica:

CH4(g) → C(s) + 2 H2(g)
(ΔH° = 74,8 kJ/mol)

Outros derivados industriais

O metano é matéria-prima para hidrogênio e gás de síntese e também entra no processo de Andrussow, no qual reage com amônia e oxigênio para produzir cianeto de hidrogênio (HCN), geralmente sobre um catalisador de platina, a temperaturas próximas de 1.000 °C. A equação global idealizada é:

2 CH4 + 2 NH3 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O

Outra aplicação é a fabricação de dissulfeto de carbono (CS2) a partir de metano e vapor de enxofre, em temperaturas elevadas, com formação simultânea de sulfeto de hidrogênio (H2S). Essa rota, empregada industrialmente, pode ser representada pela reação:

CH4 + 4 S → CS2 + 2 H2S

Metano renovável, biometano e metanação

O metano utilizado como combustível pode ter origem fóssil ou ser produzido a partir de matérias-primas renováveis. A digestão anaeróbica de resíduos orgânicos gera biogás, constituído principalmente por metano e dióxido de carbono. Após etapas de remoção do CO2 e de outros componentes indesejáveis, obtém-se biometano, cujo uso pode ser semelhante ao do gás natural, desde que atendidos os requisitos de qualidade aplicáveis. Pode ser empregado em veículos, processos industriais e redes de distribuição de gás.

O metano sintético pode ser produzido por metanação de CO2 com hidrogênio. Quando o hidrogênio é produzido com eletricidade de baixa emissão de carbono e o CO2 é obtido de fontes biogênicas ou capturado diretamente da atmosfera, essa rota pode reduzir o impacto climático em comparação com o metano fóssil. O balanço de emissões desse processo depende da origem da eletricidade e do carbono, da energia consumida e dos vazamentos na cadeia produtiva. A combustão do produto continua liberando CO2.

No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) regulamenta a especificação e o controle da qualidade do biometano para os usos veicular, residencial, comercial e industrial. A Resolução ANP n.º 1.006, de agosto de 2026, consolidou as exigências anteriormente distribuídas entre normas distintas, independentemente da origem do gás. O país instituiu ainda, pela Lei n.º 14.993, de 2024, um programa de incentivo ao biometano e de descarbonização de produtores e importadores de gás natural, posteriormente regulamentado por decreto e resoluções da ANP.

Em Portugal, o Plano de Ação para o Biometano 2024–2040 foi aprovado pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 41/2024, de 15 de março. O plano prevê o desenvolvimento do mercado de biometano a partir de recursos e resíduos nacionais, para reduzir a dependência de gás natural importado e as emissões de gases de efeito estufa nos setores que utilizam esse combustível. A criação do mercado e sua expansão gradual estão previstas no mesmo plano.

Refrigerante

Como fluido refrigerante, o metano recebe a designação R-50 da ASHRAE.

Formação

Orçamento global do metano em 2017. O gráfico distingue fontes e sumidouros naturais (verde), fontes antropogênicas (laranja) e fontes mistas, como a queima de biomassa e biocombustíveis (hachuras verdes e laranjas).

O metano pode ser formado por processos geológicos, biológicos ou industriais.

Vias geológicas

Fontes de metano de origem biótica e abiótica identificadas em diversos países e regiões oceânicas profundas.

As duas principais vias geológicas de formação do metano são a orgânica, relacionada ao aquecimento da matéria orgânica e denominada termogênica, e a inorgânica, denominada abiótica. O metano termogênico resulta da decomposição de matéria orgânica sob temperaturas e pressões elevadas em estratos sedimentares profundos. A maior parte do metano das bacias sedimentares é termogênica, o que faz dessa a principal origem do gás natural. Seus componentes costumam ser considerados remanescentes de épocas anteriores. Em profundidade, o metano termogênico pode se formar tanto pela decomposição de matéria orgânica quanto por síntese orgânica. Ambas as vias podem envolver microrganismos, por meio da metanogênese, mas também podem ocorrer sem participação biológica. Os processos envolvidos igualmente podem consumir metano, com ou sem a atuação de microrganismos.

As partes profundas do embasamento cristalino podem conter metano abiótico, mas sua proporção varia entre os ambientes geológicos e não pode ser extrapolada para todas as rochas profundas. O metano abiótico pode se formar a partir de compostos inorgânicos, sem atividade biológica, seja por processos magmáticos, seja por reações entre água e rocha em temperaturas e pressões relativamente baixas, como a serpentinização.

Identificação da origem por isótopos

A origem do metano pode ser investigada por meio da análise de sua composição isotópica, especialmente das proporções de carbono-13 e carbono-12, além de deutério e hidrogênio comum. Os processos microbianos, a formação termogênica e a combustão de biomassa tendem a produzir assinaturas isotópicas diferentes, de modo que medições de δ13C e δD ajudam a estimar a contribuição de cada fonte. A interpretação não é inequívoca: misturas de gases de origens distintas e processos de oxidação do metano podem modificar essas assinaturas.

Vias biológicas

A maior parte do metano da Terra tem origem biogênica e é produzida pela metanogênese, uma forma de respiração anaeróbica realizada, até onde se sabe, apenas por alguns membros do domínio Archaea. Os organismos metanogênicos são encontrados em aterros sanitários, nos solos, em ruminantes, como o gado bovino, no intestino de cupins e nos sedimentos anóxicos sob o fundo oceânico e de lagos.

Esses microrganismos obtêm energia por meio de um processo com várias etapas, cuja reação global é:

CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

A última etapa é catalisada pela enzima metil-coenzima M redutase (MCR).

Teste da produção de metano exalado por ovelhas na Austrália, em 2001, realizado pela CSIRO.
Etapas da formação de metano no sistema digestivo de um ruminante, representado por uma ovelha: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese.

Zonas úmidas

As zonas úmidas são a maior fonte natural de metano para a atmosfera, com aproximadamente 20% a 30% das emissões globais, dependendo do método de estimativa. Essa proporção diz respeito às emissões, não ao metano já presente na atmosfera. As mudanças climáticas estão aumentando a quantidade de metano liberado pelas zonas úmidas, em razão da elevação das temperaturas e das alterações dos padrões de chuva. Esse fenômeno é chamado de retroalimentação do metano das zonas úmidas.

O cultivo de arroz pode gerar até 12% das emissões mundiais de metano, devido à inundação prolongada das lavouras.

Bolhas de metano congeladas em um lago.

Lagos e reservatórios

Em lagos, pântanos e outros ambientes aquáticos, o metano formado nos sedimentos pode alcançar a atmosfera por difusão através da água, pelo transporte no interior de plantas aquáticas ou pela liberação de bolhas, processo conhecido como ebulição gasosa ou ebulição (ebullition, em inglês). O transporte por bolhas pode conduzir o gás rapidamente à superfície, reduzindo a parcela que seria consumida por microrganismos metanotróficos na coluna de água. A intensidade dessas emissões varia com a temperatura, a disponibilidade de matéria orgânica, o nível da água e as características dos sedimentos.

Os reservatórios hidrelétricos também podem emitir metano decorrente da decomposição de material orgânico submerso. Além da difusão e das bolhas, a liberação pode ocorrer quando águas profundas atravessam turbinas e vertedouros e sofrem mudanças de pressão. No Brasil, a avaliação das emissões de reservatórios hidrelétricos exige considerar as características de cada reservatório e os métodos de medição, além de separar as emissões provocadas pelo empreendimento daquelas que já ocorreriam no ambiente natural. A quantidade emitida e o balanço climático variam entre instalações e não devem ser generalizados a todas as usinas.

Ruminantes

Ruminantes, como os bovinos, liberam metano principalmente por eructação. Em um inventário dos Estados Unidos referente a 1990–2014, essas emissões correspondiam a cerca de 22% do total anual do país. Outras emissões ligadas à produção pecuária são provenientes da produção de ração, do manejo do esterco e do transporte. Uma estimativa atribuiu ao setor pecuário, com destaque para bovinos, aves e suínos, 37% das emissões de metano causadas por atividades humanas. Em outra estimativa, publicada em 2013, a pecuária correspondia a 44% das emissões antropogênicas de metano e a cerca de 15% das emissões antropogênicas de gases de efeito estufa.

A produção de metano pela pecuária pode ser reduzida por meio de tratamentos e alterações na alimentação, estratégias de melhoramento genético animal e sistemas de captura do gás para aproveitar a energia de sua combustão.

Sedimentos do fundo oceânico

Grande parte dos sedimentos abaixo do fundo oceânico é anóxica, pois microrganismos aeróbicos consomem o oxigênio nos primeiros centímetros do sedimento. Nas camadas mais profundas, os metanogênicos produzem metano, que pode ser utilizado por outros seres vivos ou ficar retido em hidratos de gás.

Os organismos que utilizam metano como fonte de energia são chamados metanotróficos. Eles constituem a principal razão pela qual tão pouco do metano gerado em profundidade chega à superfície marinha. Foram encontradas associações de arqueias e bactérias que oxidam o metano por oxidação anaeróbica do metano (OAM). Entre os organismos envolvidos estão as arqueias metanotróficas anaeróbicas (ANME) e as bactérias redutoras de sulfato (BRS).

Vias industriais

Esquema de uma via de produção de metano a partir da eletrólise e da reação de Sabatier.

A abundância de gás natural de baixo custo reduz o incentivo econômico para a síntese industrial de metano, embora o gás também possa ser produzido pela hidrogenação do dióxido de carbono na reação de Sabatier. Também é um subproduto da hidrogenação do monóxido de carbono no processo Fischer-Tropsch, realizado em larga escala para obter moléculas de cadeias carbônicas mais longas.

Um exemplo de gaseificação do carvão em escala industrial é a usina Great Plains Synfuels, inaugurada em 1984 em Beulah, no estado norte-americano de Dakota do Norte. Seu objetivo era aproveitar reservas locais abundantes de linhito de baixa qualidade, material difícil de transportar devido à massa, ao teor de cinzas, ao baixo poder calorífico e à tendência à combustão espontânea durante o armazenamento e o transporte. Existem instalações semelhantes em outras partes do mundo, embora a maioria tenha como finalidade produzir alcanos de cadeia longa para uso como gasolina, óleo diesel ou matérias-primas de outros processos.

A tecnologia conhecida como power-to-methane utiliza energia elétrica para produzir hidrogênio por eletrólise da água e, em seguida, combina esse hidrogênio com dióxido de carbono por meio da reação de Sabatier, formando metano.

Síntese em laboratório

O metano pode ser obtido pela protonação do metil-lítio ou de um reagente de Grignard metilado, como o cloreto de metilmagnésio. Também pode ser produzido aquecendo, acima de 300 °C, uma mistura de acetato de sódio anidro e hidróxido de sódio seco, com formação de carbonato de sódio como subproduto. Na prática, quando se necessita de metano puro, ele pode ser adquirido em cilindros de aço de fornecedores de gases industriais.

Ocorrência

O metano forma a maior parte do gás natural e pode corresponder a 87% a 97% do volume em determinadas misturas comerciais processadas, mas a composição varia consideravelmente conforme a jazida, o processamento e a especificação do combustível, podendo ter proporções menores de metano no gás bruto. Sua principal fonte para aproveitamento comercial são depósitos geológicos conhecidos como campos de gás natural. O gás presente em camadas carboníferas também é aproveitado comercialmente. A extração de metano de camadas de carvão obtém gás diretamente de depósitos carboníferos, enquanto a recuperação intensificada permite aproveitar o metano presente em camadas de carvão que não podem ser mineradas.

O metano ocorre associado a outros hidrocarbonetos combustíveis e às vezes é acompanhado de hélio e nitrogênio. Em profundidades rasas e pressões baixas, pode se formar pela decomposição anaeróbica de matéria orgânica. Também pode ser encontrado metano proveniente de regiões mais profundas do interior da Terra. Em geral, os sedimentos que geram gás natural estão soterrados a profundidades maiores e submetidos a temperaturas mais elevadas que aqueles que contêm petróleo.

O metano é normalmente transportado a granel por gasodutos, na forma de gás natural, ou por navios metaneiros, na forma de GNL. O gás também é transportado por rodovias, na forma de GNL em tanques criogênicos ou contêineres apropriados, inclusive para abastecer localidades sem acesso a gasodutos.

Metano atmosférico e mudanças climáticas

Concentração de metano (CH4) medida pelo programa internacional Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) na baixa atmosfera (troposfera) em estações distribuídas pelo mundo. Os valores representam médias mensais da fração molar, em partes por bilhão, para observações sem contaminação local.

Como gás do efeito estufa, o metano responde por cerca de 30% do aumento da temperatura média global desde a Revolução Industrial.

Seu potencial de aquecimento global (PAG), em relação ao dióxido de carbono (definido como 1), depende da origem do carbono. Para o metano de origem fóssil, é de 29,8 ± 11 em um horizonte de cem anos e de 82,5 ± 25,8 em um horizonte de vinte anos. Para o metano de origem não fóssil, os valores correspondentes são, respectivamente, 27,0 ± 11 e 79,7 ± 25,8. Por essa métrica, o vazamento de uma tonelada de metano fóssil equivale a um efeito climático acumulado de 82,5 toneladas de dióxido de carbono ao longo de vinte anos. A combustão do metano, que o converte em dióxido de carbono, também reduz seu impacto climático em comparação com a liberação direta para a atmosfera.

Fontes das emissões mundiais de metano em 2021.

O metano é gradualmente oxidado na atmosfera e pode gerar dióxido de carbono e água. O PAG do metano fóssil também contabiliza o dióxido de carbono formado nessa oxidação. No caso do metano não fóssil, o cálculo considera a origem desse carbono no ciclo recente do elemento.

Estimativas anteriores situavam as emissões globais anuais de metano em aproximadamente 580 milhões de toneladas, das quais cerca de 40% provinham de fontes naturais e 60% de atividades humanas, denominadas emissões antropogênicas. Para 2010–2019, a média calculada por inversões atmosféricas em uma revisão de 2025 foi de 575 milhões de toneladas por ano, com aproximadamente 65% provenientes de fontes antropogênicas diretas. O cálculo para 2020 chegou a 608 milhões de toneladas, com incertezas decorrentes dos métodos de observação e modelagem. A maior fonte antropogênica é a agricultura, responsável por aproximadamente um quarto das emissões mundiais, seguida de perto pelo setor energético, que inclui o carvão, o petróleo, o gás natural e os biocombustíveis.

Em períodos glaciais, as concentrações atmosféricas de metano ficaram entre cerca de 300 e 400 nmol/mol e atingiram 600 a 700 nmol/mol nos períodos interglaciais. Em 2012, a NASA levantou a hipótese de que os oceanos poderiam liberar metano no Ártico, enquanto pesquisas posteriores associaram os aumentos recentes das concentrações atmosféricas principalmente às atividades humanas.

O monitoramento global sistemático das concentrações atmosféricas de metano começou na década de 1980. A concentração atmosférica aumentou cerca de 160% em relação aos níveis pré-industriais, de meados do século XVIII. Em 2013, o metano respondia por cerca de 20% da forçante radiativa total de todos os gases de efeito estufa de longa duração e bem misturados na atmosfera. Entre 2011 e 2019, a concentração média anual registrada foi de 1.866 partes por bilhão. De 2015 a 2019, registraram-se aumentos acentuados nos níveis atmosféricos.

Em 2019, a concentração atmosférica de metano era superior à de qualquer momento nos 800 mil anos anteriores. Desde 1750, os aumentos nas concentrações de CO2 (47%) e de CH4 (156%) superaram amplamente as variações naturais observadas entre períodos glaciais e interglaciais nos últimos 800 mil anos. O Sexto Relatório de Avaliação do IPCC atribuiu grau de confiança muito elevado a essa conclusão. O aumento do N2O (23%) era semelhante à amplitude dessas variações naturais.

As emissões fugitivas e outras liberações de gás pela indústria de combustíveis fósseis poderiam ter sido subestimadas nas estimativas disponíveis até fevereiro de 2020. Na série de observações da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), o maior crescimento anual registrado ocorreu em 2021, com aumento de 17,69 ± 0,36 partes por bilhão. As causas das variações de curto prazo não são inteiramente conhecidas. Análises isotópicas apontam fontes biológicas, como zonas úmidas e agropecuária, entre as causas do aumento observado desde 2007.

As mudanças climáticas podem elevar as concentrações atmosféricas de metano ao aumentar sua produção nos ecossistemas naturais, o que constitui uma retroalimentação climática. Outra hipótese para a elevação das concentrações é a desaceleração das reações químicas responsáveis pela remoção do metano da atmosfera.

Mais de cem países aderiram ao Compromisso Global do Metano, lançado em 2021, comprometendo-se a reduzir as emissões em 30% até 2030. Essa redução poderia evitar cerca de 0,2 °C de aquecimento global até 2050, embora existam propostas de compromissos mais ambiciosos para alcançar o objetivo. Em uma análise de 2022, a Agência Internacional de Energia calculou que as medidas de redução de metano com melhor relação entre custo e resultado se concentravam no setor energético, sobretudo nas operações de petróleo e gás.

Em 2025, não havia indícios de redução das emissões globais de metano ligadas à energia, que permaneciam em níveis elevados nas estimativas do Global Methane Tracker 2026. A exploração de combustíveis fósseis respondia por aproximadamente 35% das emissões antropogênicas de metano. As emissões anuais dessas operações foram estimadas em 124 milhões de toneladas em 2025, distribuídas entre petróleo (45 milhões), carvão (43 milhões) e gás natural (36 milhões). A produção e o consumo de bioenergia acrescentaram cerca de 20 milhões de toneladas, contabilizadas separadamente.

Concentração atmosférica recente

Série histórica da concentração atmosférica global de metano, em partes por bilhão, baseada em observações desde 1983 e com dados até 2025.

O Boletim de Gases de Efeito Estufa n.º 22 da Organização Meteorológica Mundial, publicado em 27 de outubro de 2026, estimou a concentração média mundial de metano em 1.948 ± 2 partes por bilhão em 2025. Esse valor representa cerca de 267% da concentração pré-industrial, ou seja, um aumento de 167% em relação a antes de 1750. A elevação entre 2024 e 2025 foi inferior à observada no ano anterior e à taxa média anual da década precedente, embora a concentração absoluta tenha atingido um novo máximo na série de medições da organização. As estimativas divulgadas por diferentes redes podem apresentar pequenas diferenças em razão de seus métodos de observação, seleção de estações e cálculo de médias. A NOAA, por sua vez, calculou média de 1.936,03 ± 0,48 partes por bilhão em 2025 para a camada-limite marinha remota em sua rede de observação. A diferença entre os valores decorre das redes e dos critérios de amostragem e cálculo empregados.

Remoção da atmosfera

A concentração de metano resulta do balanço entre as emissões e sua remoção atmosférica, principalmente pela reação com o radical hidroxila (OH), que inicia a oxidação do gás na troposfera e constitui seu principal sumidouro. Cerca de 90% das perdas atmosféricas de metano ocorrem por essa via, na estimativa do Sexto Relatório de Avaliação do IPCC. Aproximadamente 5% são removidos por oxidação bacteriana nos solos e os 5% restantes por reações químicas na estratosfera, envolvendo, entre outros agentes, radicais hidroxila, átomos de cloro e oxigênio atômico em estado excitado.

O tempo de vida do metano em condições atmosféricas estacionárias é estimado em 9,1 ± 0,9 anos, definido pelo balanço entre a quantidade presente e sua taxa de remoção. Esse conceito não deve ser confundido com os diferentes horizontes de tempo utilizados para calcular o potencial de aquecimento global do gás. Para uma emissão adicional de metano, o tempo de vida de perturbação é estimado em cerca de 11,8 ± 1,8 anos, que inclui a resposta química indireta da atmosfera e não contradiz o valor de 9,1 anos.

Metano na atmosfera da Terra primitiva

Durante parte do éon Arqueano, a atmosfera terrestre continha muito menos oxigênio livre que a atual, condição favorável à persistência de metano produzido por microrganismos. O metano poderia intensificar o efeito estufa na Terra primitiva, quando o Sol jovem emitia menos energia do que hoje. Em um modelo publicado em 2000, concentrações hipotéticas de metano da ordem de 100 partes por milhão poderiam manter temperaturas compatíveis com água líquida há aproximadamente 2,8 bilhões de anos, consideradas as restrições disponíveis sobre a quantidade de dióxido de carbono atmosférico.

Nos modelos examinados em uma revisão de 2025, as concentrações de metano durante o Arqueano variaram de 100 a 1.000 partes por milhão em alguns cenários e de 1 a 50 partes por milhão em outros, posteriores ao aparecimento da fotossíntese oxigênica. As diferenças dependem, entre outros fatores, dos cenários adotados para a produção biológica de metano, a disponibilidade de hidrogênio e a evolução do oxigênio atmosférico.

A posterior acumulação de oxigênio, associada ao Grande Evento de Oxigenação, pode ter reduzido a concentração atmosférica de metano e enfraquecido seu efeito estufa. A redução desse efeito estufa pode ter favorecido as glaciações do início do Paleoproterozoico, mas a participação relativa do metano, do dióxido de carbono e de outros fatores climáticos ainda é incerta.

Emissões no Brasil

A participação da pecuária nas emissões brasileiras de metano decorre, em grande parte, do tamanho do rebanho bovino e da fermentação entérica. No 13.º relatório analítico do Sistema de Estimativas de Emissões e Remoções de Gases de Efeito Estufa (SEEG), o setor agropecuário brasileiro emitiu aproximadamente 15,7 milhões de toneladas de metano em 2024. Desse total setorial, 91,9% decorreram da fermentação entérica, 5,7% do manejo de dejetos animais, 2,3% do cultivo de arroz e 0,1% da queima de resíduos agrícolas. Na fermentação entérica, 87,9% dessas emissões provinham da bovinocultura de corte e 9,1% da bovinocultura leiteira.

Esses 15,7 milhões de toneladas referem-se exclusivamente às emissões de metano do setor agropecuário no período, não ao total de metano emitido pelo Brasil, que inclui fontes como a exploração de combustíveis fósseis, os aterros, o tratamento de efluentes e outros processos naturais e antrópicos. As estimativas de um inventário também podem diferir de observações atmosféricas diretas, por utilizarem métodos e limites de contabilização distintos.

Detecção e monitoramento de emissões

Estimativa do orçamento global do metano publicada pelo Global Carbon Project em 2024, com distribuição de fontes e sumidouros e médias referentes a 2009–2019.

As concentrações de metano são medidas por instrumentos de superfície, aeronaves e satélites. Sensores de espectroscopia no infravermelho detectam a absorção da radiação pelo gás, enquanto métodos como a cromatografia gasosa permitem determinar concentrações em amostras coletadas. Em instalações industriais, câmeras de imagem óptica de gases e detectores fixos ou portáteis ajudam a localizar vazamentos. Um inventário baseado apenas em equipamentos e fatores médios de emissão pode não captar episódios intensos e de curta duração, o que exige medições locais e remotas.

Satélites como o Sentinel-5P, equipado com o instrumento TROPOMI, e a família GOSAT oferecem observações de amplas regiões, permitindo identificar áreas com concentrações elevadas. Outros instrumentos, incluindo sensores embarcados em aeronaves e satélites com resolução espacial mais fina, podem ajudar a localizar plumas individuais e estimar emissões em instalações específicas. Como a sensibilidade, a resolução e a frequência de observação variam entre os instrumentos, uma técnica não substitui inteiramente outra. Essas observações também são usadas no Global Methane Tracker. Na edição de 2026, o setor energético correspondeu a aproximadamente 40% das emissões de metano causadas por atividades humanas.

Medidas de redução e regulamentação

As medidas de controle das emissões de metano incluem a detecção e o reparo de fugas em equipamentos de petróleo e gás, a recuperação de gases em minas de carvão, o tratamento de resíduos e efluentes com captura de biogás e mudanças nas práticas agrícolas. A redução da ventilação de gás deliberada e da queima em tocha ineficiente também pode diminuir o metano liberado por instalações energéticas. A eficácia dessas medidas depende das características técnicas de cada fonte e do monitoramento dos resultados.

Na União Europeia, o Regulamento (UE) 2024/1787, aprovado em 13 de junho de 2024, estabeleceu requisitos de medição, comunicação, verificação e mitigação das emissões de metano no setor energético. Suas disposições incluem a detecção e a reparação de vazamentos, limites para a ventilação e a queima em tocha e mecanismos de transparência relacionados às cadeias de petróleo, gás natural e carvão, incluindo normas relativas a produtos colocados no mercado europeu. O regulamento se aplica também a Portugal, como Estado-membro da União Europeia.

Clatratos

Os clatratos de metano, também chamados hidratos de metano, são estruturas sólidas formadas por moléculas de água que aprisionam moléculas individuais de metano. Grandes reservatórios foram encontrados no permafrost ártico e sob o fundo oceânico, ao longo das margens continentais, em zonas de estabilidade dos hidratos, caracterizadas por altas pressões, de 1 a 100 MPa, e baixas temperaturas, geralmente inferiores a 15 °C. Podem se formar a partir de metano biogênico, termogênico ou de uma mistura dos dois.

Os hidratos de metano são uma possível fonte de combustível e podem liberar gás à medida que se desestabilizam com o aquecimento. Em sedimentos profundos, parte desse metano pode ser consumida por microrganismos ou se dissolver na água antes de atingir a atmosfera. A quantidade liberada dos sedimentos não equivale necessariamente à quantidade que alcança o ar. Medições em margens oceânicas de latitudes médias publicadas em 2022 não encontraram evidências de que o metano de exsudações em águas profundas chegasse às águas superficiais quando a profundidade superava aproximadamente 430 ± 90 m. A massa global de carbono armazenado nos clatratos continua incerta: estimativas publicadas variaram de 500 até 12.500 gigatoneladas de carbono. Uma estimativa de 2017 foi de aproximadamente 1.800 gigatoneladas, abaixo de valores apresentados anteriormente. Grande parte da incerteza decorre de lacunas no conhecimento sobre as fontes, os sumidouros e a distribuição global dos clatratos.

Em uma dorsal meso-oceânica de expansão ultralenta, foi encontrada uma possível fonte abiótica de metano que alimenta depósitos de hidratos no Ártico. O regime de emissões no fundo oceânico talvez se assemelhe, em certos modelos climáticos, ao do Máximo Térmico do Paleoceno-Eoceno, há aproximadamente 55,5 milhões de anos. Não há dados que confirmem a chegada à atmosfera do metano liberado pela dissociação atual dos clatratos. A hipótese da arma de clatratos propõe que o aquecimento global libere metano do permafrost ártico e dos hidratos oceânicos, intensificando o próprio aquecimento. Em 2016, o degelo do permafrost ártico ocorria mais rapidamente que o previsto nas estimativas anteriores.

Segurança pública e meio ambiente

Gráfico da Agência Internacional de Energia sobre o potencial de diferentes políticas públicas para reduzir as emissões mundiais de metano.

O metano favorece a formação de ozônio troposférico, que prejudica a qualidade do ar, a saúde humana, a produtividade agrícola e os ecossistemas.

O vazamento de gás de Aliso Canyon, na Califórnia, entre 2015 e 2016, produziu o maior vazamento individual de metano registrado até então nos Estados Unidos. Medições atmosféricas da NOAA e de instituições parceiras calcularam uma liberação de cerca de 97.100 toneladas de metano durante 112 dias. O acidente foi comparado pela imprensa ao derramamento de petróleo da Deepwater Horizon, no golfo do México. Os dois episódios envolveram poluentes e consequências ambientais de natureza distinta.

Em maio de 2023, o jornal britânico The Guardian publicou dados da empresa Kayrros sobre grandes vazamentos de metano no Turcomenistão, um dos países com maiores emissões desse tipo. Em 2022, dois campos de combustíveis fósseis no país liberaram cerca de 2,6 milhões e 1,8 milhão de toneladas de metano, respectivamente. O efeito climático combinado corresponderia a 366 milhões de toneladas de CO2, valor superior às emissões anuais de dióxido de carbono do Reino Unido.

Metano extraterrestre

O metano ocorre em regiões do Sistema Solar e, em princípio, poderia ser obtido na superfície de outros corpos celestes. Uma possibilidade é produzir metano a partir de recursos locais de Marte ou de Titã, utilizando-o como combustível para uma viagem de retorno.

O metano foi detectado em planetas do Sistema Solar e em algumas de suas maiores luas, onde pode ter origem em processos abióticos. No caso de Marte, a presença do gás e sua possível origem continuam incertas, e uma detecção isolada não bastaria para demonstrar atividade biológica.

Meio interestelar

Observações de astronomia infravermelha identificaram metano em nuvens moleculares do meio interestelar.

Encélado

A sonda Cassini detectou metano nas plumas de vapor de água e partículas de gelo expelidas de fissuras próximas ao polo sul de Encélado, uma lua de Saturno. Esse metano pode resultar de processos hidrotermais no oceano subterrâneo da lua ou da liberação de gás antes aprisionado em clatratos. A quantidade detectada levou à investigação da composição e da atividade química do interior do satélite. Essa detecção, isoladamente, não comprova a existência de vida extraterrestre.

Marte

Possíveis fontes e sumidouros de metano na atmosfera de Marte.

O astromóvel Curiosity registrou flutuações sazonais dos níveis de metano na atmosfera de Marte, com máximos próximos de 0,6 parte por bilhão no fim do verão marciano. A ausência de uma detecção correspondente pelo orbitador ExoMars Trace Gas Orbiter, da Agência Espacial Europeia, permanece sem explicação definitiva. Em outubro de 2026, a agência confirmou que o orbitador ainda não havia detectado metano, apesar de relatos anteriores de observações na superfície marciana.

O metano marciano poderia ser produzido por reações não biológicas associadas à serpentinização. Nesse processo, a água reage com minerais ricos em ferro e magnésio, como a olivina, podendo gerar hidrogênio. Esse hidrogênio pode reagir posteriormente com compostos de carbono e favorecer a formação de metano. Também se especula que microrganismos metanogênicos no subsolo poderiam ser responsáveis por parte do gás, mas não há outras evidências de que essas formas de vida existam no planeta.

O metano foi proposto como possível propelente de foguete para futuras missões tripuladas a Marte, em parte porque poderia ser sintetizado no próprio planeta pelo uso de recursos in situ. Uma adaptação da reação de Sabatier, combinada à reação reversa de deslocamento do gás de água em um único reator, permitiria produzir metano e oxigênio a partir de água extraída do subsolo marciano e do dióxido de carbono presente na atmosfera do planeta.

Titã

Lagos de Titã observados em 11 de setembro de 2017.

Em Titã, a maior lua de Saturno, o metano está presente em grande abundância na atmosfera e, em estado líquido, na superfície, onde compõe a maior parte dos extensos lagos de hidrocarbonetos. Acredita-se que Ligeia Mare, o segundo maior desses lagos, contenha um líquido composto quase inteiramente de metano.

A presença de lagos estáveis de metano líquido, somada à intensa atividade química da superfície de Titã e à abundância de compostos orgânicos, motivou a hipótese de vida nesses lagos. Nesse cenário hipotético, o metano desempenharia o papel de solvente que a água exerce na vida terrestre, enquanto o hidrogênio atmosférico, em reação com o acetileno, poderia fornecer energia.

História

Alessandro Volta.

O físico italiano Alessandro Volta estudou o metano, determinou propriedades como os limites de inflamabilidade e relacionou sua origem à decomposição da matéria orgânica. A ele se atribui a descoberta do gás. Volta interessou-se pelo fenômeno após ouvir relatos de seu amigo, o padre Carlo Giuseppe Campi, sobre a presença de um "ar inflamável" em pântanos. Em novembro de 1776, durante uma pescaria no lago Maior, na fronteira entre Itália e Suíça, observou bolhas em regiões pantanosas próximas e decidiu investigar. Recolheu o gás que emergia do pântano e demonstrou que ele entrava em combustão quando exposto a uma chama ou faísca.

Volta conhecia observações anteriores do mesmo fenômeno, entre elas uma carta de Benjamin Franklin. Após o desastre da mina de Felling, em 1812, no qual morreram 92 homens, o químico britânico Humphry Davy identificou que o temido grisu das minas consistia em grande parte em metano.

O nome metano foi introduzido em 1866 pelo químico alemão August Wilhelm von Hofmann. A denominação deriva de metanol.

Etimologia

A palavra portuguesa metano deriva da combinação da base de metila com o sufixo -ano, utilizado na nomenclatura dos alcanos. Metila remonta ao alemão Methyl, registrado em 1840, ou diretamente ao francês méthyle, formado a partir de méthylène (em português, metileno). A raiz desse termo foi proposta por Jean-Baptiste Dumas e Eugène-Melchior Péligot em 1834, com base nos vocábulos gregos méthy (vinho) e hýlē (madeira). O nome se relaciona à identificação inicial da espécie química no metanol, um álcool isolado historicamente por destilação da madeira.

O sufixo químico português -ano corresponde ao inglês -ane, que pertence a uma série de terminações para classes de compostos orgânicos, como -eno e -ona. A sistematização dessas terminações foi proposta por August Wilhelm von Hofmann em 1866.

Abreviações

A abreviação CH4-C pode indicar a massa de carbono contida em uma determinada massa de metano. Nesse caso, a massa de metano é sempre aproximadamente 1,33 vez a massa de CH4-C. O fator de conversão decorre da composição da molécula: o metano tem massa molar de cerca de 16 g/mol, dos quais aproximadamente 12 g/mol correspondem ao carbono, resultando na razão de aproximadamente 1,33.

Em estudos atmosféricos, quantidades de metano são frequentemente expressas em teragramas (Tg CH4) ou milhões de toneladas métricas (Mt CH4), unidades equivalentes. Outras unidades empregadas são o nanomol (nmol), o mol, o quilograma e o grama.

Segurança

Como gás asfixiante simples, o metano não apresenta toxicidade sistêmica nas concentrações usuais, mas pode deslocar o oxigênio do ar em concentrações elevadas, provocando asfixia potencialmente fatal. Não foi detectada toxicidade sistêmica em uma concentração de 5% no ar. Essa concentração, porém, fica próxima do limite inferior de inflamabilidade do metano e não é segura. Concentrações maiores também podem deslocar o oxigênio do ambiente.

Em temperaturas ambientes normais, o metano é extremamente inflamável e pode formar misturas explosivas com o ar. Explosões de metano já mataram trabalhadores em minas de carvão. A ignição do metano desencadeou uma explosão que se propagou pela poeira de carvão e causou o desastre da mina Upper Big Branch, na Virgínia Ocidental, em 5 de abril de 2010, no qual morreram 29 trabalhadores. Vazamentos acidentais de gás natural também podem provocar grandes incêndios em jato, um risco acompanhado pela engenharia de segurança. A investigação federal norte-americana distinguiu a ignição inicial do metano da propagação da explosão pela poeira de carvão.

Diagrama de inflamabilidade de misturas de metano, oxigênio e nitrogênio. A área delimitada indica as composições que podem permitir a propagação de uma chama.

Nas minas de carvão, a densidade do metano, inferior à do ar, favorece seu acúmulo em áreas elevadas de galerias mal ventiladas. Sistemas de ventilação e monitores de concentração ajudam a evitar esse acúmulo e a prevenir explosões. A ignição do metano pode desencadear explosões secundárias quando existe poeira de carvão combustível em suspensão ou depositada nas superfícies.

Ver também

Notas

  1. ↑ Um tetraedro tem quatro faces triangulares. No metano, o carbono fica no centro e os quatro hidrogênios apontam para os vértices dessa figura.
  2. ↑ Na descrição quântica, essa sobreposição representa a combinação das regiões onde os elétrons têm maior probabilidade de estar. Ela ajuda a explicar a formação das ligações químicas.
  3. ↑ Duas ondas estão em fase quando seus movimentos se reforçam. Aqui, a expressão descreve como os orbitais dos elétrons se combinam.
  4. ↑ Em química, "degenerados" não significa defeituosos: são orbitais diferentes que possuem a mesma energia.
  5. ↑ A técnica usa luz para retirar elétrons de uma substância e mede a energia necessária. Assim, ajuda a investigar como os elétrons estão distribuídos.
  6. ↑ A luz visível reúne várias cores. O vermelho corresponde a uma faixa de comprimentos de onda maior que a do azul e do violeta.
  7. ↑ A proporção é calculada pelo volume ocupado por cada gás, e não por sua massa. Uma mistura com 5% de metano contém cerca de 5 litros desse gás a cada 100 litros de mistura.
  8. ↑ O algarismo romano identifica uma das formas que o metano sólido pode assumir. O nome não indica outro composto químico.
  9. ↑ O pKa é uma maneira de expressar a facilidade com que uma substância perde um próton, isto é, um íon de hidrogênio. Quanto maior o valor, mais difícil costuma ser essa perda.
  10. ↑ Desprotonar é retirar de uma molécula um íon de hidrogênio com carga positiva. Isso não equivale a remover um átomo de hidrogênio neutro.
  11. ↑ Nesse caso, a molécula recebeu um próton extra e passou a ter carga elétrica positiva. Por isso, sua fórmula não é a mesma do metano comum.
  12. ↑ Os pesquisadores podem usar cálculos e modelos computacionais para prever a existência ou a estabilidade de moléculas, mesmo quando ainda não conseguiram observá-las diretamente.
  13. ↑ MJ/kg significa megajoules por quilograma: uma medida de energia liberada por uma determinada massa de combustível. Um megajoule equivale a um milhão de joules.
  14. ↑ São valores de referência de temperatura, pressão e estado físico usados para comparar resultados. A energia medida pode mudar quando essas condições são diferentes.
  15. ↑ É uma representação simplificada das muitas reações que ocorrem durante a combustão. Ela conserva as etapas mais importantes para facilitar os cálculos.
  16. ↑ Enzimas são substâncias produzidas por seres vivos que aceleram reações químicas. A maioria delas é formada por proteínas.
  17. ↑ Num sistema homogêneo, catalisador e reagentes estão na mesma fase, como uma solução. Num heterogêneo, podem estar em fases diferentes, como um sólido em contato com um gás.
  18. ↑ Significa que a reação continua além do produto desejado. Uma substância útil pode acabar transformada em compostos mais simples, como dióxido de carbono.
  19. ↑ É uma substância ou fonte de energia que gera as primeiras espécies muito reativas e, assim, dá início à sequência de reações.
  20. ↑ O metano precisa ser resfriado a temperaturas extremamente baixas para permanecer líquido à pressão normal. No estado líquido, ocupa muito menos espaço.
  21. ↑ O gás que acaba de sair de um tanque muito frio pode formar uma nuvem densa perto do solo. À medida que aquece, o metano tende a subir porque é mais leve que o ar à mesma temperatura.
  22. ↑ A comparação considera a mesma quantidade de moléculas, medida em mol, e não a mesma massa. Substâncias com moléculas de massas diferentes podem mudar de posição nesse tipo de comparação.
  23. ↑ É a massa de um mol de partículas de uma substância. Um mol corresponde a cerca de 602 sextilhões de moléculas ou outras partículas.
  24. ↑ Indica quanta energia pode ser obtida de uma quantidade de combustível. Quando expresso em MJ/m³, informa a energia contida em um metro cúbico de gás.
  25. ↑ A palavra inglesa combina methane (metano) com liquid oxygen (oxigênio líquido). O termo designa o uso dos dois em conjunto num motor de foguete, e não uma nova substância.
  26. ↑ A palavra junta kerosene (querosene) e liquid oxygen (oxigênio líquido). É o nome informal dado a esse par de propelentes.
  27. ↑ É a energia associada ao movimento dos gases expelidos pelo motor. A saída desses gases em alta velocidade produz o empuxo que acelera o foguete.
  28. ↑ K significa kelvin, a unidade de temperatura usada em muitos cálculos científicos. A escala começa no zero absoluto; 112 K equivalem a aproximadamente −161 °C.
  29. ↑ O valor indica a energia necessária para que a reação processe um mol de metano na proporção descrita. Um quilojoule corresponde a mil joules.
  30. ↑ São materiais ricos em carbono, como algumas formas de carvão e grafite. Eles podem servir de suporte ou participar da ação de um catalisador.
  31. ↑ É uma forma resumida de mostrar os reagentes e os produtos principais. A reação real pode ocorrer em várias etapas e também formar subprodutos.
  32. ↑ O biogás bruto pode conter substâncias que prejudicam equipamentos ou dificultam seu uso. O tratamento procura reduzir essas impurezas antes da distribuição.
  33. ↑ São fontes de carbono ligadas a seres vivos ou a materiais orgânicos recentes, como restos vegetais. Diferem das reservas fósseis formadas ao longo de períodos geológicos.
  34. ↑ Esse método utiliza equipamentos que retiram dióxido de carbono do ar, mesmo quando ele está muito diluído. A captura exige energia e etapas de separação.
  35. ↑ É a conta que reúne as emissões provocadas e evitadas em todas as etapas de um processo. Olhar apenas para a queima final do combustível não mostra seu impacto total.
  36. ↑ Em Portugal, resoluções do Conselho de Ministros formalizam decisões do governo, inclusive a aprovação de planos e políticas. Não são o mesmo que leis votadas pela Assembleia da República.
  37. ↑ A letra R e o número formam um código usado para identificar fluidos refrigerantes. R-50 é a designação do metano nesse sistema, não uma indicação de que seja seguro usá-lo em qualquer equipamento.
  38. ↑ A palavra indica formação associada ao calor. Nesse caso, materiais orgânicos enterrados sofrem transformações ao longo do tempo, sob temperaturas e pressões elevadas.
  39. ↑ A serpentinização ocorre quando certos minerais das rochas reagem com água. Dependendo das condições e das substâncias presentes, essas reações podem contribuir para a formação de metano. Há diversas reações de serpentinização. A olivina é uma solução sólida de forsterita e faialita, de fórmula geral (Fe,Mg)2SiO4. Uma forma simplificada de representar a produção de metano é: forsterita + faialita + água + ácido carbônico → serpentina + magnetita + metano. A reação balanceada apresentada na versão inglesa é: 18 Mg2SiO4 + 6 Fe2SiO4 + 26 H2O + CO2 → 12 Mg3Si2O5(OH)4 + 4 Fe3O4 + CH4.
  40. ↑ É o padrão das proporções de isótopos encontrado numa amostra. Processos diferentes podem deixar padrões distintos, que funcionam como pistas sobre sua origem.
  41. ↑ É um ciclo de reforço: temperaturas mais altas podem aumentar a liberação de metano nesses ambientes, e o metano liberado contribui para um aquecimento adicional.
  42. ↑ Quando o solo fica coberto de água por muito tempo, a entrada de oxigênio diminui. Isso cria condições favoráveis à atividade de microrganismos que produzem metano.
  43. ↑ Em inglês, ebullition se refere aqui à saída de gás em forma de bolhas. Não significa que a água do lago esteja fervendo por causa do calor.
  44. ↑ É o volume de água entre o fundo e a superfície de um rio, lago ou reservatório. Durante esse percurso, parte do metano pode ser consumida por microrganismos.
  45. ↑ Para avaliá-lo, é preciso considerar tanto as emissões do reservatório quanto as que ocorreriam naturalmente no local, além de outros efeitos relacionados à geração de energia.
  46. ↑ Abrange a coleta, o armazenamento, o tratamento e a destinação dos dejetos animais. A forma de armazená-los influencia a quantidade de metano produzida.
  47. ↑ A expressão inglesa significa, aproximadamente, "da eletricidade ao metano". A eletricidade é usada para produzir hidrogênio, que depois reage com dióxido de carbono para formar metano.
  48. ↑ É o conjunto de técnicas usadas para retirar mais gás de um reservatório do que seria possível com a produção convencional.
  49. ↑ É o transporte de grandes quantidades de um produto, sem embalagens individuais. No caso do metano, pode ocorrer em dutos ou em tanques de navios especializados.
  50. ↑ O sinal ± indica uma faixa de incerteza ao redor da estimativa central. Não significa que o impacto climático do metano oscile regularmente entre dois valores.
  51. ↑ O cálculo soma e compara os efeitos climáticos ao longo do período escolhido. Por isso, o mesmo gás pode ter valores diferentes quando a comparação considera 20 ou 100 anos.
  52. ↑ A unidade indica quantos nanomols de metano existem em um mol de ar. Em misturas muito diluídas de gases, 1 nmol/mol equivale a uma parte por bilhão.
  53. ↑ Nos relatórios do IPCC, essa expressão indica que os especialistas consideram uma conclusão muito bem sustentada pelas evidências disponíveis e pelo nível de concordância entre estudos.
  54. ↑ Em 2013, cientistas do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas já haviam alertado que o metano atmosférico havia superado os níveis pré-industriais em cerca de 150%, alcançando concentrações sem precedentes em pelo menos 800 mil anos.
  55. ↑ É uma condição temporária em que um átomo ou molécula possui mais energia do que em seu estado mais estável.
  56. ↑ É uma hipótese de cálculo na qual a quantidade do gás e os processos que o produzem e removem permanecem, em média, equilibrados ao longo do tempo.
  57. ↑ Um inventário estima as emissões com base em dados de atividades, medições e métodos de cálculo. Ele não corresponde à medição direta de cada fonte emissora do país.
  58. ↑ É a criação de bovinos voltada principalmente para a produção de carne, diferentemente da bovinocultura leiteira.
  59. ↑ São valores usados para estimar quanto gás costuma ser liberado por uma atividade, como produzir determinada quantidade de combustível. Um equipamento específico pode emitir muito mais ou menos que a média.
  60. ↑ Significa conseguir distinguir detalhes menores numa imagem ou num mapa. Isso ajuda a passar de uma região inteira para a localização de uma instalação específica.
  61. ↑ Uma pluma é uma massa de gás que se espalha a partir de uma fonte, acompanhando o movimento do ar. Alguns instrumentos conseguem identificar seu percurso mesmo quando o metano é invisível.
  62. ↑ A sigla UE identifica a União Europeia. Um regulamento europeu, em geral, aplica-se diretamente aos Estados-membros, embora certas medidas possam exigir procedimentos nacionais para funcionar.
  63. ↑ MPa significa megapascal, uma unidade de pressão. Um megapascal corresponde a aproximadamente dez vezes a pressão atmosférica ao nível do mar.
  64. ↑ Significa que as placas tectônicas se afastam muito devagar nessa parte do fundo oceânico. Mesmo assim, a separação pode permitir a circulação de água e a ocorrência de reações geológicas.
  65. ↑ Um reator químico é um equipamento no qual se realizam reações sob condições controladas. Reunir etapas em um mesmo equipamento pode reduzir o número de unidades necessárias.
  66. ↑ Um solvente é o meio em que outras substâncias podem se dissolver e reagir. Na Terra, a água cumpre essa função em quase todos os processos biológicos conhecidos.
  67. ↑ Antes de se conhecer a composição química do metano, gases encontrados em pântanos eram descritos por suas propriedades observáveis, como a capacidade de pegar fogo. Não se tratava do ar comum.
  68. ↑ O aquecimento da madeira em condições controladas libera vapores que podem ser resfriados e separados. Historicamente, esse processo foi uma maneira de obter metanol.
  69. ↑ A notação conta apenas o carbono presente no metano. Por exemplo, 16 gramas de CH₄ contêm aproximadamente 12 gramas de carbono; por isso, 1 kg expresso como CH₄-C corresponde a cerca de 1,33 kg de CH₄.
  70. ↑ É um efeito tóxico que atinge órgãos ou sistemas do corpo. O principal perigo do metano em altas concentrações é outro: ele pode reduzir a quantidade de oxigênio disponível para respirar.

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Bibliografia

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