Gás Metano

Na Turquia há uma pequena região chamada Yanartas onde as pedras são queimados. Este é um conjunto de fissuras na rocha de uma colina onde o gás metano é filtrado alimenta o fogo.

• O metano (CH4) é o hidrocarboneto mais abundante na atmosfera terrestre, com uma concentração média global de 1,72 ppmv (partes por milhão por volume) em 1994. Medidas sistemáticas da sua concentração na atmosfera tiveram início na metade da década de 70, quando foram identificadas atuações importantes desse gás na química atmosférica e no clima. A partir dessas observações, determinaram-se várias de suas características na atmosfera, como um acentuado gradiente de concentração em função da latitude, com os maiores valores ocorrendo no Hemisfério Norte, uma variação sazonal nos dois hemisférios e uma taxa de crescimento global anual da ordem de 0,6%.

Análises de bolhas de ar aprisionadas em geleiras permanentes revelaram que a concentração média de metano era de 0,8 ppmv entre 200 e 2.000 anos atrás e que um crescimento mais rápido teve início há cerca de 150 anos até dobrar esse valor na atmosfera atual (Khalil e Rasmussen, 1987).

• Essa tendência de aumento é atribuída ao crescimento da população humana, que, por sua vez, acarreta uma maior demanda de alimentos, levando ao incremento, por exemplo, da criação de gado, de plantações de arroz e de utilização de combustíveis fósseis, principalmente gás natural e carvão, atividades geradoras de metano.

O metano e o monóxido de carbono (CO) são os sumidouros majoritários do radical OH, que, por sua vez, é responsável pela remoção de diversas espécies químicas da atmosfera terrestre. Assim, um aumento na concentração de um desses dois gases traços pode reduzir a concentração do radical OH e, portanto, a capacidade de oxidação em toda a atmosfera.

• Outra participação importante do metano está no ciclo de produção do ozônio em áreas de queimadas.

Além da sua participação na química da atmosfera, o metano apresenta uma banda de absorção para a radiação infravermelha na região entre 7 e 8 mm do espectro eletromagnético, região onde a atmosfera apresenta uma maior transparência à radiação terrestre. Gases que possuem bandas de absorção nessa região do espectro podem alterar o balanço de radiação no sistema Terra-atmosfera, já que parte da energia absorvida é re-irradiada para a superfície, contribuindo para um aquecimento secundário adicional, conhecido como efeito estufa. O metano é, depois do CO2, o gás que mais contribui para o efeito estufa de origem antropogênica, tornando-se um dos gases importantes no estudo das alterações climáticas induzidas pelo homem.

• A produção de gás metano na natureza ocorre pela degradação de material orgânico por bactérias em meios livres de oxigênio (meios anaeróbicos), tais como sedimentos aquáticos, trato gastro-intestinal de alguns animais e nos esgotos. Vários fatores químicos e biológicos influenciam a produção de metano em determinado meio, destacando-se a temperatura, o pH e a disponibilidade de alimento. As bactérias produtoras de metano ou também conhecidas como metanobactérias, podem processar apenas um pequeno número de compostos para o seu crescimento.

Entre os substratos utilizados tem-se o formato, o acetato, o metanol e o dióxido de carbono (Cicerone e Oremland, 1988).

• A degradação de material orgânico em meios livres de oxigênio envolve uma cadeia complexa de processos, que se inicia com o ataque de micróbios também anaeróbicos sobre os substratos, sejam eles biopolímeros (celulose, proteínas e pectinas) ou biomonômeros (aminoácidos, açúcares, álcoois), resultando na formação dos alimentos para as metanobactérias.

Estas, por sua vez, vivem por meio de interações com outros microorganismos, podendo ocorrer de forma complementar ou mesmo competitiva (Cicerone e Oremland, 1988). Nas interações complementares, organismos realizam a fermentação de um dado composto e os produtos desse metabolismo são consumidos pela bactéria produtora de metano. Algumas interações podem assumir a forma de simbiose, como a existente no rúmen dos herbívoros. As interações competitivas existem em geral, nos meios onde ocorrem as bactérias redutoras de sulfato em conjunto com as metanobactérias. 

• Nessas situações, as bactérias redutoras de sulfato irão competir com as bactérias produtoras de metano pelo hidrogênio e/ou acetato, restringindo a disponibilidade desses substratos.

Fontes e Sumidouros:

• O metano é liberado para a atmosfera a partir da superfície terrestre, onde os processos biológicos são responsáveis por aproximadamente 80% da emissão global, e os restantes 20% devem-se aos processos de extração e distribuição de gás natural e carvão, e à queima de combustíveis fósseis.

Embora atualmente seu balanço global seja determinado a partir de uma grande base de dados, até recentemente as fontes e sumidouros de metano não eram bem conhecido e incertezas importantes ainda permanecem nos fluxos individuais. A Tabela 1 (Watson, et al., 1990, Amstel, 1998)) apresenta o balanço global de metano, onde a emissão global é estimada em 515 Tg (= 1012 gramas) de metano por ano. O principal sumidouro na atmosfera ocorre pela reação com o radical oxidrila (OH) na troposfera, a qual é responsável pela remoção de mais de 90% do metano emitido. Além desse, existem mais dois sumidouros menores, a absorção pelos solos aerados e o transporte para a estratosfera.

• No balanço global, observa-se um excedente de emissão em relação ao removido anualmente de 32 Tg de metano, o que corresponde ao crescimento anual (0,6%) desse gás na atmosfera.

Entre as principais fontes de CH4 para a atmosfera, três são de especial importância para as regiões tropicais, onde o Brasil tem a sua maior área:

1. As áreas alagadas, as quais respondem individualmente por mais de 22% da emissão global no balanço do metano. São especialmente importantes durante a época das chuvas, quando grandes áreas do Brasil são alagadas, como a região amazônica e o Pantanal Mato-grossense.
2. Fontes urbanas relacionadas com a queima de combustíveis fósseis e os depósitos de lixo urbano (lixeiras).
3. A queima de biomassa (matéria vegetal), especialmente durante a época seca, como as queimadas que ocorrem na região do cerrado, no Brasil central, e em algumas áreas da região amazônica.

O INPE, por intermédio do Laboratório de Ozônio, vem estudando duas das três fontes destacadas acima; as áreas alagadas e a queima de biomassa. Para o estudo da emissão de metano pela queima de biomassa, foram realizadas duas campanhas na região do cerrado e na borda da região amazônica, durante a época de seca, nos anos 1992 e 1995. 

• Nestas campanhas foram obtidos perfis verticais da distribuição de metano na baixa troposfera, cujos resultados evidenciaram a importância dessa fonte para a atmosfera, incluindo efeitos na química do ozônio troposférico (Kirchhoff et al., 1996). O Laboratório também mantém coletas sistemáticas na região de Natal, RN, onde as amostras de ar são coletadas para análise dos gases CO, desde 1987, N2O, desde 1991 e CH4, desde 1993. Nesse caso, como o local de coleta está situado no litoral, e este recebe massas de ar vindas do Oceano Atlântico, é portanto, livre de influências antropogênicas, como as queimadas e a poluição urbana. Devido às baixas concentrações encontradas, esta localidade tornou-se uma referência no estudo dos gases-traço (Kirchhoff e Marinho, 1989).

Apresenta a comparação entre as concentrações médias de metano obtidas para a localidade de Natal, no ano de 1995 (losango cheio), de 1690 ± 26 ppbv, a qual se ajusta muito bem à curva formada pelas concentrações determinadas em 37 estações oceânicas da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) distribuídas em várias latitudes.

• Os efeitos das queimadas na concentração do metano podem ser observados nesse gráfico, onde são apresentados os resultados para o experimento Smoke, Clouds And Aerosols - Brazil (SCAR-B) realizado nos meses de agosto e setembro de 1995 (Alvalá, 1995; Alvalá et al., 1996), na área do cerrado e na borda da floresta amazônica (Å), cuja concentração média foi de 1739 ± 20 ppbv, cerca de 4 vezes a variação sazonal para a mesma latitude.

Áreas Alagadas Tropicais:

• As áreas alagadas naturais e as usadas para a agricultura, tais como os cultivos de arroz irrigado, são fontes importantes de metano, pois fornecem o hábitat necessário para a bactéria produtora desse gás.

Essas bactérias necessitam de um meio livre de oxigênio, o que é fornecido pela coluna d´água, e de matéria orgânica, também disponível em abundância nesses meios.

• Em termos globais, as áreas alagadas estão concentradas nas regiões de altas latitudes do Hemisfério Norte e nas regiões tropicais, entre 20°N e 30°S. Embora as áreas tropicais compreendam somente 35% das áreas alagadas, sua contribuição anual é estimada em 42 Tg CH4/ano (Bartlett e Harris, 1993), o que corresponde a 36,5% do total emitido por essa fonte, sendo o restante dividido entre as áreas alagadas nas regiões subtropical, temperada e boreal, evidenciando assim a sua grande importância no balanço global desse gás. Uma das principais características das áreas alagadas na região tropical é a variação da área inundada em função da precipitação, a qual varia de ano para ano.

Nessas áreas, as taxas de produtividade primária são relativamente altas, com as altas temperaturas e insolação, bem como as taxas de decomposição. Muitas das áreas alagadas compreendem áreas de florestas próximas aos rios, ou em planícies, como ocorre na região do pantanal mato-grossense.

O estudo da emissão de metano nas áreas alagadas tropicais teve um grande avanço no final da década de 80, quando vários experimentos avaliaram a sua emissão na região amazônica e nas florestas equatoriais africanas. 

• Os resultados desses experimentos ressaltaram a importância das regiões tropicais como fontes de metano em relação às florestas temperadas e aos pântanos do hemisfério norte. As áreas alagadas nas regiões tropicais foram divididas em três tipos de hábitat: florestas alagadas, corpos d´água sem vegetação e corpos d´água cobertos por vegetação. Os fluxos individuais encontrados apresentaram grande variabilidade, com valores entre 7,5 mgCH4/m2/dia e 967 mgCH4/m2/dia, onde as regiões alagadas com cobertura vegetal registraram os maiores fluxos médios, de 200 mgCH4/m2/dia (Bartlett e Harris, 1993). Essa variabilidade está relacionada principalmente com os processos de produção e de transporte do metano na coluna d´água, nos diferentes habitats.

As regiões de pântanos de papiros na África e a do pantanal matogrossense, no Brasil, compreendem áreas consideráveis, mas estão entre as que têm muito pouca ou nenhuma informação sobre a emissão de metano. A região do pantanal cobre uma área de, aproximadamente, 140.000 km2, com sua maior parte dentro do território brasileiro. 

• A uniformidade de sua topografia, com pequeno gradiente de altitude, levam o Pantanal a inundações periódicas, de maior ou menor intensidade, dependendo dos ciclos anuais das precipitações pluviométricas. A grande extensão de áreas alagadas que são formadas durante as inundações, bem como as lagoas e várzeas que permanecem nos períodos de seca naquela região constituem habitats de grande potencial de produção de metano, ainda muito pouco explorados (Alvalá, 1995).

Com o objetivo de diminuir as incertezas com relação à emissão de metano pelas áreas alagadas, em especial na área do Pantanal, o Laboratório de ozônio do INPE, em conjunto com a Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS), vem desenvolvendo, desde 1994, um programa de experimentos na Base de Estudos do Pantanal da UFMS, na região do Passo do Lontra. 

• Nesses experimentos mede-se a emissão de metano em uma lagoa perene da região. Para esse estudo, utiliza-se uma câmara estática e flutuante, onde são coletadas amostras de ar em tempos regulares (ver fotografias documentando o processo de coleta), em cilindros especiais de aço inoxidável. Essas amostras retornam ao INPE para análise através da técnica de cromatografia gasosa em conjunto com um detetor de ionização de chama (Oliveira et al., 1993). A utilização da técnica de câmara estática é bastante difundida, não só para o estudo do metano, mas também de outros gases traço emitidos para a atmosfera, como o N2O e outros hidrocarbonetos.

Nota-se que uma das barras é bem maior que a outra. Para a época de verão, nos meses de janeiro, fevereiro e março, ocorre o período de inundação na área do Pantanal, trazendo para a lagoa uma maior quantidade de nutrientes. O fluxo médio obtido nesse período é de 101,2 ± 116,0 mgCH4m-2 dia-1, valor dentro do esperado para uma área alagada, com pouca ou nenhuma cobertura vegetal, como é a lagoa em estudo. 

• A variabilidade observada nos fluxos é grande, uma vez que a emissão de metano para a atmosfera depende, entre outros fatores, dos mecanismos de transporte através da coluna d´água, além da própria produção pelas bactérias, a qual, por sua vez, depende das condições do substrato. Como a temperatura ótima para a atividade da maioria das metanobactérias está entre 30 e 50°C (Thiele e Zeikus, 1988) e a temperatura da água, nesse período, teve um valor médio de 33°C, essa pode ser um dos principais fatores que contribuíram para os fluxos observados. Esses fluxos mais altos durante o período de inundação evidenciam como aquela área pode ser uma importante fonte de metano para a atmosfera.

Já no período de inverno, nos meses de maio, junho e julho, o fluxo médio obtido apresentou uma considerável redução para 1,0±0,6 mgCH4m-2 dia-1, com uma diminuição também na sua variabilidade. Com o fim do período de inundação, nos meses de abril/maio tem início a vazante, quando, então, ocorre uma diminuição na entrada de material para a lagoa, a qual está conectada com o rio Miranda por pequenos canais, por onde a água acaba escoando lentamente. Observou-se uma variação de aproximadamente 1 metro da profundidade, no ponto de coleta entre os períodos de cheia e estiagem. A temperatura da água também foi menor nesse período, apresentando um valor médio de 23°C, com alguns dias chegando a 21°C. Acredita-se que essa queda na temperatura ambiente teve grande influência na atividade bacteriana, contribuindo para a queda no fluxo médio observado.

• Nossos resultados revelam uma forte variação sazonal (de 1 para 100) na emissão de metano pela lagoa, o que pode ser importante se as demais áreas alagadas da região tiverem o mesmo comportamento.

Outras Considerações:

• O Laboratório de Ozônio do INPE verificou in loco a emissão de metano para a atmosfera terrestre pelas queimadas. 

Os resultados dos experimentos na região de queimadas mostraram como essa fonte pode alterar a concentração de metano na atmosfera, produzindo concentrações mais altas em toda a troposfera por ocasião da estação da seca. Verificou-se que o efeito da queimada representa uma variação em magnitude de 4 vezes a variação sazonal média esperada.

• A emissão de CH4 por uma lagoa típica da região do pantanal mato-grossense foi também avaliada. O estudo do fluxo de metano da lagoa natural mostrou que esta representa uma fonte considerável de metano, principalmente no período de verão. 

Nessa época,ocorrem as cheias na região de coleta e também temperaturas mais altas, propícias para a atividade bacteriana. Já durante o período de inverno, quando ocorre a estiagem no Pantanal e uma queda na temperatura média da água, observou-se uma diminuição considerável no fluxo médio de metano para a atmosfera, de um fator de 100 para 1. Essa forte tendência sazonal pode ser representativa para toda a região, o que deve ser confirmado em experimentos já programados para futuro próximo.

Trabalhadores em mina expostos ao metano

• O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e apolar (CH4), de pouca solubilidade na água e, quando adicionado ao ar se transforma em mistura de alto teor inflamável. É o mais simples dos hidrocarbonetos.

As principais fontes do gás Metano são:

• Emanação através de vulcões de lama e falhas geológicas. 
• Decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos 
• Fontes naturais (ex: pântanos) 
• Extração de combustível mineral 
• Processo de digestão de animais herbívoros, carnívoros e onívoros 
• Bactérias 
• Aquecimento ou combustão de biomassa anaeróbica. 

O metano encontra-se como componente principal nas exalações naturais de regiões petrolíferas, existindo também encerrado em cavidades nos estratos de jazidas de carvão mineral.60% da emissão de metano no mundo é produto da ação humana, vindo principalmente da agricultura. Durante os últimos 200 anos, a concentração deste gás na atmosfera aumentou de 0,8 para 1,7 ppm. O metano era originariamente chamado gás dos pântanos e é o principal constituinte do biogás, pois pode ser produzido pela digestão anaeróbica de matéria orgânica, como lixo e esgotos, através de microrganismos chamados archaea. 

• A altas pressões, como as encontradas no fundo dos oceanos, o metano forma um clatrato sólido com a água. Uma quantidade desconhecida, mas provavelmente enorme de metano, está presa no sedimento marinho nesta forma. A liberação deste metano do sedimento é sugerido como possível causa de aquecimento global em eras antigas na Terra, como há 55 milhões de anos, no período Paleoceno-Eoceno.

Existem dois tipos de fontes de gás metano: as naturais e as alternativas. A maior fonte de metano para extração são depósitos geológicos conhecidos como campos de gás natural. No entanto, as fontes de metano relacionadas com os hidratos de gás submarinos e sob as geleiras/glaciares são muito maiores. Na terra, a maior quantidade de metano encontra-se no manto. Ele é associado com outros hidrocarbonetos e algumas vezes acompanhado de hélio e nitrogênio. 

• Em níveis rasos (baixa pressão) é formado decaimento anaeróbico da matéria orgânica e liberado em forma de metano em profundidades abaixo da superfície da Terra. Em geral, sedimentos que produzem gás natural são aqueles situados em camadas mais profundas e com maiores temperaturas do que aqueles sedimentos que são reservatórios de petróleo.

Quanto às fontes alternativas, um método para a obtenção de metano é via biogás, gerado pela fermentação de matéria orgânica, incluindo esterco, esgoto, lixo urbano e outros estoques de material biodegradável, em condições anaeróbicas. Significantes quantidades de metano também são produzidas por gado – não pela flatulência, como é erroneamente dito, mas 50% é produzido no processo de ruminação. 

• A pecuária em geral (principalmente bois, galinhas e porcos) produz 37% de toda a emissão antropogênica de metano. Industrialmente, o metano pode ser produzido e utilizado na indústria, assim como na natureza (vulcões e campos geológicos), em processos químicos, como processo Sabatier, Fischer-Tropsch, e reforma de vapor. Recentemente, experimentos científicos tiveram vastos resultados apontando para o fato de que todas as plantas produzem metano, e que com o clima mais quente elas produzem mais. No caso de serem produzidos 600 milhões de toneladas métricas de metano ao ano, 225 desse total seriam produzidos por plantas. 

Reações do metano:

Combustão:

Na combustão do metano, diversas etapas são envolvidas.

Metano forma um radical metila (CH3), que reage com o formaldeído (HCHO ou H2CO). O Formaldeído reage para formar o radical (HCO), que então forma o monóxido de carbono (CO). O processo é chamado pirólise:

CH4 + O2 → CO + H2 + H2O

Seguindo a pirólise oxidativa, o H2 oxida, formando H2O, reabastecendo a espécie ativa, e liberando calor. Isto acontece muito rapidamente, geralmente em menos de um milissegundo.

H2 + ½ O2 → H2O

Finalmente, o CO oxida-se, formando CO2 e liberando mais calor. Este processo é geralmente mais lento que o outro processo químico e precisa de alguns poucos milissegundos para acontecer.

CO + ½ O2 → CO2

A combustão completa do metano é altamente exotérmica e libera 280,4 mil calorias por mol queimado :

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + 208.400 calorias

A combustão, quando incompleta, com limitada quantidade de ar, produz carvão finamente dividido, de alta pureza (a matéria prima é um gás, facilmente isento de impurezas), usado na produção de eletrodos, na vulcanização de borracha, como pigmento, como para a imprensa e e preparação de tintas.

Ativação de hidrogênio:

• A força da ligação covalente do carbono-hidrogênio no metano está entre as mais fracas de todos os hidrocarbonetos, e por isso, seu uso como matéria-prima química é limitado. A procura por catalisadores que possam facilitar a ativação da ligação C-H no metano e outros alcanos leves é uma área de pesquisa com importância industrial considerável.

Metano na Terra:

• O metano na Terra é um gás primordial de altíssima estabilidade termodinâmica, tipicamente encontrado na terra, em depósitos de hidrocarbonetos (petróleo), em hidratos de gás abaixo do fundo marinho ou sob áreas de geleiras, nas emissões de vulcões de lama, neste último caso, por vezes acompanhado de hélio, nitrogênio, betume e salmouras ricas em iodo e bromo. 

O entendimento do metano praticamente explica todo o ciclo geoquímico do carbono na terra. Acredita-se que vastas quantidades de metano estejam presentes no interior da terra (manto). A migração até níveis menos profundos ou na superfície é dado através de grandes estruturas geológicas (falhas), sobretudo nos limites de placas tectônicas. Por vezes o metano primordial é acompanhado de hélio e ou nitrogênio. Nas áreas vulcânicas o metano reage com o oxigênio formando o dióxido de carbono que é expelido pelos vulcões.

• O metano é considerado o terceiro gás que provoca efeito estufa (depois do dióxido de carbono e vapor d'água). Ele possui um menor tempo de residência na atmosfera, quando comparado com o CO2. No entanto, ele possui um potencial de aquecimento 60 vezes maior. Além da alta capacidade de absorção radiação infravermelha (calor), o metano gera outros gases do efeito estufa - CO2 e O3 troposférico e vapor de água estratosférico (CICERONE e OREMLAND,1988;DUXBURY é al.,1993;KHALIL e RASMUSSEN,1995).Se houvesse na atmosfera quantidades iguais de metano e de dióxido de carbono, o planeta seria inabitável. 

O metano é às vezes chamado de gás dos pântanos, por ser um subproduto da deterioração. É também chamado de gás natural, porque exsuda das paredes das minas de carvão e pode ser coletado como combustível fóssil. A concentração de metano está aumentando à razão aproximada de 1% ao ano – duas vezes mais depressa que a do dióxido de carbono. Seu nível atual já é cerca de 1,7 partes por milhão, o que representa mais do que o dobro do nível pré-industrial. 

Os processos de produção:

Os processos de produção podem ser biogênicos e abiogênicos:

• Os processos biogênicos são resultado das reações químicas realizadas por bactérias estritamente anaeróbicas (Archaebacteria) durante a decomposição de matéria orgânica. Estas bactérias são denominadas de metagênicas (família Methylococcacea). Elas obtêm energia pela redução hidrogenada do dióxido de carbono, acetato, formato, metanol, CO etc. Podem viver em ambientes extremos com alta temperatura, hipersalinidade e extremos de pH. Contudo, estas bactérias só produzem metano em ambiente anóxico. Os processos abiogênicos são aqueles decorrentes da combustão de material orgânico, especialmente combustíveis fósseis.

O metano é o principal constituinte do biogás, pois pode ser produzido pela digestão anaeróbica de matéria orgânica, como lixo e esgoto, através de microrganismos chamados archaea. É também o principal constituinte do gás natural, sendo este de origem em matéria orgânica decomposta em eras remotas, quando da formação de petróleo e carvão mineral. O metano ingressa na atmosfera a um índice anual superior a 500 milhões de toneladas; até a era moderna, era eliminado da atmosfera com igual rapidez, de modo que a quantidade não se alterava. 

• Não se sabe por que seu aumento é hoje tão rápido. O gás parece estar vindo de ambas às extremidades da cadeia alimentar. Numa das extremidades, é emitida pelos seres humanos; na outra por bactérias anaeróbias. Nós, seres humanos, lançamos metano no ar sobre-tudo pela mineração de bolsas de gás natural e pela queima de petróleo; as bactérias lançam metano no ar por decomporem folhas caídas, o humo e outros detritos orgânicos de pântanos, charcos e arrozais. Cerca de 85% de todo o metano removido da atmosfera é devido reação com hidroxila presente na troposfera - 540 Tg ano-1. Existe ainda um consumo adicional de metano pela oxidação realizada por bactérias aeróbicas em solos secos - 5 a 58 Tg ano-1 (DORR et al.,1993). 

As bactérias que oxidam metano são denominadas de metanotróficas (família Methylococcacea). Elas obtêm energia e carbono da oxidação de CH4 durante a decomposição de matéria orgânica. As bactérias que oxidam amônia (família Nitrobacteraceae) também podem oxidar metano,entretanto, são incapazes de se desenvolver apenas com a oxidação de metano. As bactérias metanotróficas requerem unicamente CH4 para se desenvolver. Embora o sumidouro no solo seja relativamente pequeno, sua ausência poderia causar um aumento na concentração de CH4 de aproximadamente 1.5 maior do que a taxa atual (DUXBURE, 1994). De acordo com Thompson et al. (1992), podemos reduzir em 25% o aumento da temperatura global se as emissões de metano forem estabilizadas. 

• No fundo dos oceanos, sob altas pressões, o metano forma um clatrato sólido com a água. Uma quantidade desconhecida, mas provavelmente enorme de metano está presa no sedimento marinho nesta forma. A liberação deste metano do sedimento é sugerido como possível causa de aquecimento global em eras antigas na Terra, como à 55 milhões de anos, no período Paleoceno-Eoceno. É possível que as maiores extinções de vida ocorridas na história da terra seja devido ao incremento de metano na atmosfera devido a processos geológicos ou impactos de meteoritos que poderiam desestabilizar hidratos de gás dos oceanos.

Bactérias que vivem no interior da terra ou ainda junto ao fundo do mar alimentam-se de metano, criando espetaculares ecossistemas, com formas de vida bizarras e ainda muito pouco estudadas, como as comunidades quimiossintéticas e corais de águas profundas. O metano interage com rochas argilosas ricas em matéria orgânica e produz menores contribuições para a formação local de petróleo devido a produção de bio-marcadores e hidrocarbonetos insaturados (alcenos). Também interage com turfas formando depósitos de carvão, trazendo de profundidades metais como vanádio, cromo, níquel, selênio, mercúrio, arsênio, cádmio, selênio, urânio e outros metais tóxicos. 

• O metano pode polimerizar no interior da terra, através de reações Fischer-Tropsch, formando hidrocarbonetos líquidos (petróleo) com serpentinização de peridotitos do manto que produz hidrogênio, na presença de metais catalisadores como níquel, ferro, etc. O metano reage com oxigênio e cálcio formando cimentos carbonáticos em reservatórios de petróleo. Deslocamentos de grandes quantidades de metano no interior da terra podem ser causa de grandes terremotos. O escape repentino de metano também pode ser causa de certos acidentes aéreos, como salientado pelo astrofísico e astrônomo Thomas Gold.

Emissões de Metano:

• Houwweling et al. (1999) mostra valores de emissão (Tg/a = teragrama por ano). Um pouco mais da metade das emissões são devidas à atividades humanas.

Origem Emissão de CH4 

• Massa (Tg/a)Tipo (%/a)Total (%/a) 
• Emissões Naturais 
• Zonas úmidas (incluindo cultivo de arroz irrigado) 225 83 37 
• Térmitas 20 7 3 
• Oceano 15 6 3 
• Hidratos 10 4 2 
• Natural Total 270 100 45 
• Emissões Antropogênicas 
• Energia 110 33 18 
• Aterros 40 12 7 
• Ruminantes 115 35 19 
• Tratamento de lixo 25 8 4 
• Biomassa queimada 40 12 7 
• Antropogênico Total 330 100 55 
• Sumidouros 
• Solos -30 -5 -5 
• Troposférica Hidroxila -510 -88 -85 
• Perda Estratosférica -40 -7 -7 
• Total de sequestro -580 -100 -97 
• Emissões + sequestro 
• balanço +20 ~2.78 Tg/ppb +7.19 ppb/a 

Plantas vivas (e.g. florestas) tem sido recentemente identificadas como uma importante fonte potencial de metano. Um artigo de 2006 calculou uma emissão de 62-236 Tg a-1, e "essa recente fonte identificada pode ter importantes implicações". No entanto os autores enfatizam "nossos resultados são preliminares relação ao potencial da emissão de metano". Essas observações têm sido ditas em relação ao artigo de 2007 que encontrou "não existe evidencia de uma substancial emissão aeróbica de metano por plantas terrestres, no máximo 0,3% das previsões dos valores publicados".

• Medidas atmosféricas de metano, de longa duração, realizadas pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - Administração Oceânica e Atmosférica Nacional) mostrado que o incremento de metano na atmosfera tem diminuído drasticamente na última década, depois de quase triplicar por causa desde tempo pré-industrial. Esta redução na taxa de incremento é devido a redução das emissões industriais e a diminuição de áreas alagadas. 

Hidratos de metano normalmente se originam no fundo do oceano em profundidades superiores a 500 metros, onde a pressão é cerca de 50 atm e a temperatura de cerca de 2 ou 3 ° C, enquanto que a profundidade máxima a que vamos encontrar depósitos determinada pelo gradiente geotérmico da área, e intervalo mínimo de cerca de 2000 metros abaixo do nível do mar