Treibhausgase - Identifizierung und Wiederverwendung von Methan

Greenhouse gases are extremely important for making our planet habitable. However, the high concentration of these heat-trapping gases is now raising the temperature of the earth’s surface significantly, leading to global warming and climate change.

Kohlendioxid ist zwar das wichtigste vom Menschen verursachte Treibhausgas, Methan (CH4) ist weitaus wirksamer. Dieses vergleichsweise kurzlebige Gas speichert über einen Zeitraum von zwei Jahrzehnten 80 Mal mehr Wärme als CO2. Nach Angaben des UN-Umweltprogramms ist Methan seit der vorindustriellen Zeit für etwa 30% des Klimawandels verantwortlich.

Dieses zweithäufigste Treibhausgas ist der Hauptbestandteil von Erdgas und Biogas.

Methan ist farblos, geruchlos und leicht entzündlich. Natürliches Methan befindet sich unter der Erde, wobei Feuchtgebiete die größte Quelle darstellen. Es kommt auch unter dem Meeresboden, unter dem Eis der Antarktis und in den Ozeanen vor. Dieses Gas wird auch von Vulkanen sowie durch den Zerfall von Pflanzen und Tieren erzeugt.

An important contributor to methane’s release into the environment is human activities which include landfills, agricultural activities, livestock, manure, coal mining, and oil and gas production.

Wenn es in die Luft abgegeben wird, reagiert Methan auf gefährliche Weise. Es setzt nicht nur Kohlendioxidemissionen durch Oxidation frei, sondern trägt auch zur Bildung von Ozon bei. Auf diese Weise verringert es die Luftmenge, was zu vorzeitigen Todesfällen bei Menschen, geringeren Ernteerträgen und Gesundheitsproblemen bei Tieren führt.

Beim Menschen kann dieses starke Treibhausgas auch Probleme wie Asthma, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und ein erhöhtes Schlaganfallrisiko verursachen. Methangasvergiftungen können zum Erstickungstod führen.

Hohe Methanmengen können auch Probleme wie Gedächtnisverlust, undeutliches Sprechen, Übelkeit, Erröten, Kopfschmerzen, Erbrechen, Stimmungsschwankungen und Sehstörungen verursachen. Der Kontakt mit verflüssigtem Methan, das unter Druck freigesetzt wird, kann Erfrierungen verursachen.

In Anbetracht der schädlichen Wirkung von Methan hat man sich verstärkt auf eine bessere Quantifizierung und drastische Reduzierung der Methanbelastung um die schlimmsten Klimaauswirkungen zu verhindern.

Methanemissionen aus Gülle weitaus größer

Die landwirtschaftliche Viehhaltung ist eine wichtige Quelle für Methanemissionen aus der Landwirtschaft. Nach den aktuellen Schätzungen des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) entfallen auf sie 12% bis 14,5% aller vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen.

Aus den nationalen Verzeichnissen der Treibhausgasemissionen geht hervor, dass die Emissionen, die direkt aus dem Verdauungssystem der Tiere (enterische Fermentation) stammen, drei- bis neunmal höher sind als die Emissionen aus der Güllewirtschaft, einschließlich der Lagerung und Ausbringung von Gülle und Mist. Die Emissionen aus diesen beiden Fällen könnten jedoch viel näher bei 50:50 liegen.

Neuen Forschungsergebnissen zufolge sind die tatsächlichen Methanemissionen aus Güllelagern in Milchviehbetrieben jedoch könnte bis zu fünfmal höher sein als es die offiziellen Statistiken vermuten lassen.

Die von der University of East Anglia (UEA) und einer gemeinnützigen Vereinigung, der International Fugitive Emissions Abatement Association (IFEAA), durchgeführte Studie basiert auf Berechnungen von zwei Milchviehbetrieben in England.

The research suggests the ‘Tier 2’ calculations currently being used by countries to report their emissions annually to the IPCC may not be robust, hence the underestimation.

Die Messungen der Emissionen aus den Güllelagunen wurden von den Forschern in den Jahren 2022-23 ausgewertet. Um Methan aufzufangen, wurden die Güllelagunen mit luftdichten Abdeckungen versehen. Dabei zeigte sich, dass sie weit mehr CH4 erzeugen als bisher angenommen.

As per the findings, the actual emission was 145 kg per cow per year on one farm and 198 kg per cow per year on the other farm. This is 3.8 – 5.2 times higher than the existing official figure of 38 kg per cow reported in the UK’s National Inventory.

While the standard international methodology seems to underestimate slurry storage methane emissions, the research says that today, we have the technology that can help “turn this problem into a business opportunity.” Methane can actually be easily captured and then used as a fossil fuel alternative, which also creates “an additional income stream for farms.”

Professor Neil Ward vom Tyndall Centre for Climate Change Research an der UEA wies auf das große Potenzial hin, das in der Umwandlung von Methan in eine erneuerbare Energiequelle liegt, und stellte fest, dass die Nutzung von Methan als Brennstoff Landwirten helfen kann, ihre Energierechnungen zu senken und energieunabhängig zu werden.

Capturing and turning emitted methane into biogas could save an average-sized dairy farm about £52,500 in fuel costs. In total, this cost saving could be over £400 mln for the dairy sector.

Existing technology can capture the gas, and using it across the EU’s dairy herds could cut emissions by an estimated 5.8% of the budget for limiting global warming to 1.5°C, according to research.

Die erhebliche Unterschätzung der Emissionen aus der Güllewirtschaft bedeutet nicht nur, dass die Schätzungen ungenau sind, sondern auch, dass die Prioritäten bei den Reduzierungsoptionen verzerrt werden können.

“This research therefore represents an urgent call for action and further work to better understand methane emissions from manure management.”

– Prof Ward

Daher empfiehlt die Studie der Regierung, die Zuschüsse für die Abdeckung von Güllelagunen und die dazugehörigen Gasaufbereitungsanlagen zu erhöhen, Steuererleichterungen für Investitionen in die Lieferkette zur Rückgewinnung und Nutzung von Methan einzuführen und das Planungs- und Genehmigungsverfahren zu vereinfachen.

“The technology exists for capturing, processing and utilizing the methane that is currently lost to the atmosphere and contributing to GHG accumulation, and looks economically promising particularly if an incentives framework for capital investment on farms, coupled with regulatory support, can be implemented.”

– Prof Penny Atkins, CEO of IFEAA

Reducing methane emissions, meanwhile, according to George Eustice, chair of IFEAA and former Secretary of State for Environment, Food and Rural Affairs, is “critical to the pathway to Net Zero.” Given that methane is a potent but short-lived GHG, reducing emissions can also help limit global temperature rises to 1.5 degrees.

Die Studie kommt daher zu dem Schluss, dass der kollektive CH4-Beitrag der Güllewirtschaft von Milchviehbetrieben beachtlich ist und dass es erhebliche Vorteile hat, eher früher als später zu handeln, um die Emissionen zu begrenzen.

Der Kohlenstoff-Fußabdruck von LNG ist ebenfalls viel höher

Ein neues Cornell Studie sagt inzwischen, dass der Kohlenstoff-Fußabdruck von verflüssigtem Erdgas (LNG) weitaus schlechter ist, 33% mehr als der von Kohle, wenn man die Verarbeitung und den Transport mit einbezieht.

Bei der Förderung, der Verarbeitung, dem Transport und der Lagerung von LNG werden CH4 und CO2 freigesetzt, und diese Emissionen machen etwa die Hälfte des gesamten Treibhausgas-Fußabdrucks aus.

When analyzing the comparison of the atmospheric impact of different greenhouse gases, it reveals that the carbon footprint of LNG is one-third larger than coal over a period of two decades. Even on a century-long time scale, LNG’s carbon footprint either equals or still surpasses coal.

Both shale gas and natural gas are bad for the climate, according to study author Robert Howarth, but LNG is “worse.” While LNG is made from shale gas, the process requires supercooling (minus 260 degrees Fahrenheit) it to liquid form and then using large tankers to transport it to market and all of that takes energy.

Diese Transportart hat ihren Preis für die Umwelt. Moderne Tanker mit Zwei- oder Viertaktmotoren haben geringere CO2-Emissionen als dampfgetriebene Schiffe, und sie verbrennen LNG während der Lagerung und des Transports, wodurch CH4 in die Abgase entweicht.

Tankschiffe, die mit Dampf betrieben werden, stoßen in ihren Abgasen fast kein Methan aus. Dies kann ihre höheren CO2-Emissionen zum Teil ausgleichen.

Tankers’ methane emissions, as per the study, range between 3.9% to 8.1%, depending on the ship. During the natural gas liquefaction process, this comes close to 8.8% of the total when using the global warming potential.

Der Studie zufolge hat der Tankertyp einen relativ geringen Einfluss auf die Treibhausgasbilanz von LNG, da sie kraftstoffeffizienter sind und daher geringere CO2-Emissionen, aber einen höheren Methananteil im Abgas aufweisen.

When talking about the effect of a tanker’s speed on emissions, the author notes that slower speeds lead to considerably greater efficiencies, which reduce both CO2 and CH4 emissions. The paper stated:

“Nonetheless, emissions from tankers are a small part of the total for LNG.”

It’s the upstream and midstream emissions from shale gas that are most responsible for the carbon footprint of liquefied natural gas that the US exports.

CO2 from end-use combustion of liquefied natural gas actually contributes just 34% of the total greenhouse gas (GHG) footprint of liquefied natural gas while upstream and midstream methane emissions are responsible for 38% of total LNG emissions. Adding CO2 emissions from the energy used to produce LNG, total upstream and midstream emissions make up on average 47% of the total GHG footprint of LNG. According to Howarth:

“Almost all the methane emissions occur upstream when you’re extracting the shale gas and liquefying it. This is all magnified just to get the liquefied natural gas to market.”

This means that liquefied natural gas “always” has a bigger climate footprint than natural gas, and with that, it “ends up substantially worse than coal.”

According to the research, these findings have implications for liquefied natural gas production in the US, which is currently the world’s largest exporter. While the nation banned the export of LNG, it lifted the ban in 2016, and since then, exports have risen dramatically. In 2023, the US represented 21% of all global LNG transport, and President Biden only placed a moratorium on these increasing exports earlier this year.

Auch der Anstieg der Erdgasproduktion in den USA in den letzten zehn Jahren ist fast ausschließlich auf Schiefergas zurückzuführen. Die Förderung von Schiefergas, die Verflüssigung zu LNG und der anschließende Transport von LNG sind energieintensiv und tragen erheblich zur Treibhausgasbilanz bei.

So, while governments around the world are calling for a rapid move away from fossil fuels, including natural gas, as part of their global climate policy, liquefied natural gas has a much higher carbon footprint than natural gas. Howarth said, “Ending the use of LNG should be a global priority.”

Der Umstieg von Kohle auf LNG ist laut Howarth nicht der richtige Weg, da er massive Infrastrukturausgaben erfordert. Er empfiehlt, die finanziellen Ressourcen zu nutzen, um so schnell wie möglich eine Zukunft ohne fossile Brennstoffe zu schaffen, da dies ein weitaus besserer Ansatz sei.

Eine leistungsstarke Alternative: Methangas für den Abbau von BTC nutzen

Mit Bitcoin-Schürfen Die Umwandlung von Methangas aus tierischen Abfällen in Energie ist ein innovativer und proaktiver Ansatz zur Verringerung der Treibhausgasemissionen, der wegen seines hohen Energiebedarfs in der Kritik steht.

Durch die Kombination von BTC-Abbau und Methanabscheidung können diese Emissionen in eine wertvolle Quelle für Spitzentechnologie umgewandelt werden, anstatt zur globalen Erwärmung beizutragen.

Da Bitcoin-Miner praktisch von jedem Ort der Welt aus operieren können, eröffnen sich selbst für die abgelegensten, entlegensten und am meisten übersehenen Mülldeponien Möglichkeiten. Mülldeponien sind eine große Quelle von Methan. In den USA sind sie die drittgrößte Quelle von Methanemissionen durch den Menschen.

Bitcoin-Mining-Firmen können das Methan aus den Deponieabfällen auffangen und in Strom umwandeln, um ihre Mining-Rigs zu betreiben, wodurch all diese Abfälle zu einer wertvollen Ressource werden.

Eine weitere Möglichkeit, wie Bitcoin-Miner diese Energie nutzen können, besteht darin, Minen in der Nähe von Ölfeldern zu errichten, wo das Methangas oft verbrannt wird, weil es keine Infrastruktur für seine Nutzung gibt. Durch das Auffangen dieses Gases können Abfall und Verschmutzung weiter reduziert werden.

Ein solches Projekt bietet weitere Vorteile, darunter die Monetarisierung von Methan direkt vor Ort, ohne dass teure Investitionen erforderlich sind, was eine rasche Bereitstellung und Einnahmeerzielung bedeutet. Mit minimalen Investitionen können Bitcoin-Miner außerdem Zugang zu kostengünstigen erneuerbaren Energiequellen erhalten und ihre Abhängigkeit von lokalen Stromnetzen verringern, während sie schädliches Gas in Energie umwandeln.

Auf diese Weise kann Bitcoin dazu beitragen, den Übergang zu sauberen und nachhaltigen Energiequellen zu fördern. In der Zwischenzeit können Bitcoin-Miner nachhaltig arbeiten, was das Netzwerk zu einem potenziellen Segen für die Umwelt macht.

Chainergy ist ein Unternehmen, das aktiv an der Umwandlung von Methangas in Energie zum Abbau von Bitcoin gearbeitet hat. Dieser Schritt verschaffte dem Unternehmen auch Zugang zu Strom zu einem wettbewerbsfähigen Preis und festigte seine Präsenz auf dem Energiemarkt.

Crusoe Energy Systems ist ein weiteres Unternehmen, das Methanabfälle aus dem Öl- und Gasgeschäft auffängt und zur Stromversorgung von Rechenzentren für das Bitcoin-Mining verwendet. Im Jahr 2021, ExxonMobil (XOM +0.33%) hat sich mit Crusoe zusammengetan, um überschüssiges Gas aus einem seiner Ölfelder zum Abbau von Bitcoin zu nutzen.

#1. Mara Digital Holdings (MARA -6.68%)

Das Bitcoin-Mining-Unternehmen hat nachhaltige und netzunabhängige Energielösungen erforscht und dafür mit verschiedenen Energieversorgern zusammengearbeitet. Eine dieser Initiativen beinhaltet das Experimentieren mit der Nutzung von Methangas aus Mülldeponien, um den Betrieb zu betreiben.

Im November 2023 kündigte das Unternehmen eine Partnerschaft mit Nodal Power an, einem Unternehmen, das Anlagen für erneuerbare Energien entwickelt und betreibt, um sein BTC-Mining-Projekt in Utah zu starten. Dieses 280-kW-Pilotprojekt wird vollständig mit Deponiegas betrieben und ist bereits voll einsatzfähig. Der Vorstandsvorsitzende von Marathon, Fred Thiel, sagte zu dieser Zeit:

“At Marathon, we are constantly seeking innovative ways to diversify our operations, lower our energy costs, and leverage the unique aspects of Bitcoin mining to better the environments in which we operate.”

By capturing the CH4 which is emitted from landfills and then converting it into electricity to power the company’s Bitcoin miners, Thiel noted, it makes Marathon “uniquely positioned to help convert this harmful gas into a productive source of clean, renewable energy.”

The company shares (MARA: NASDAQ) are currently trading at $16, down 31.93% year-to-date (YTD) compared to Bitcoin’s 61.4% increase in value during the same period as it trades near $62,300. Mit einer Marktkapitalisierung von $4,70 Milliarden hat Mara ein EPS (TTM) von 1,73, ein KGV von 9,22 und eine ROE (TTM) von 26,26%.

Last week, one of the world’s largest publicly traded bitcoin miners reported unaudited updates for September, during which it increased its energized hash rate to 36.9 EH/s, a jump of 5% from the previous month. The company is expecting to reach 50EH/s by this year-end. Meanwhile, BTC production increased by 5% to 705 BTC.

“We are proud to have surpassed a marathon worth of bitcoin HODL in September and currently have almost 27,000 BTC on our balance sheet.”

– CEO Fred Thiel

Mara also submitted a disclosure to the Climate Disclosure Project (CDP), backing its “commitment to environmental transparency and corporate responsibility.”

Schlussfolgerung

Climate change continues to be a pressing challenge as the global average temperature rises at a rate of 0.175 °C each decade. A significant contributor to this current warming is methane (CH4), which causes far more warming than CO2.

While reducing methane emissions from livestock production has been seen as a difficult problem, as we reported, it can actually have a large and speedy impact on reducing warming while offering economic opportunities to be used as a way to replace fossil fuels. Then there’s converting methane from animal waste to energy for BTC mining, which represents yet another unique and profitable solution that addresses the energy-intensive nature of Bitcoin mining while converting all the waste into economic value. These efforts can effectively pave the way for a sustainable future.