Il metano è un idrocarburo semplice (alcano) formato da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno; la sua formula chimica è CH4, e si trova in natura sotto forma di gas.

La molecola del metano ha forma tetraedrica; l’atomo di carbonio è al centro di un tetraedro regolare ai cui vertici si trovano gli atomi di idrogeno. Gli angoli di legame sono di 109,5°.

Una particolare caratteristica dei legami tra carbonio e i 4 atomi di idrogeno è che il carbonio, nel suo stato elettronico fondamentale (non eccitato), presenterebbe solamente due elettroni di valenza, e di conseguenza avrebbe la possibilità di creare solo due legami. Tuttavia il carbonio forma 4 legami con altrettanti atomi di idrogeno. Significa che durante la formazione dei legami il carbonio, che presenta 4 elettroni nel livello orbitale con numero quantico principale pari a 2, un elettrone viene eccitato (venendogli fornita energia) portando alla formazione di quattro orbitali atomici ibridi sp3 equivalenti. Gli elettroni di valenza diventano quindi quattro, e il carbonio forma 4 legami. Tutto questo è possibile perché la diminuzione di energia del sistema C H H H H che si ottiene con la formazione di 4 legami invece di due è in valore assoluto maggiore dell’aumento dell’energia necessaria a eccitare un elettrone. Di conseguenza l’energia finale del sistema con 4 legami sarà minore dell’energia del sistema con 2 legami, e pertanto più stabile.

A temperatura e pressione ambiente si presenta come gas incolore, inodore e molto infiammabile. Il metano liquido invece si ottiene raffreddando il gas a una temperatura di –162 °C, sempre a pressione atmosferica.

Il metano è il risultato della decomposizione di alcune sostanze organiche in assenza di ossigeno. La maggior parte del metano viene ottenuta per estrazione dai suoi giacimenti sotterranei, dove spesso è abbinato ad altri idrocarburi, frutto della decomposizione di sostanze organiche sepolte in profondità in tempi preistorici.

Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio (ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano). Il metano deriva dalle rocce madri, da cui derivano progressivamente (attraverso il cracking del kerogene) tutti gli idrocarburi (dai solidi – bitume, ai liquidi – petrolio, fino ai gassosi, come il metano stesso).

Quando si estrae il petrolio, risale in superficie anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all’uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo, oppure viene ripompato nei giacimenti di petrolio, mediante l’uso di compressori centrifughi o alternativi, favorendo ulteriormente l’uscita del greggio grazie alla pressione.

Circa due terzi del metano estratto non viene utilizzato perché il costo del trasporto del gas naturale nei gasdotti è quattro volte superiore a quello del petrolio, perché la densità del gas è molto minore.

Il metano è un gas serra presente nell’atmosfera terrestre in concentrazioni molto inferiori a quelle della CO2 ma con un potenziale di riscaldamento globale ben 21 volte superiore.

Le principali fonti di emissione di metano nell’atmosfera sono:

• decomposizione di rifiuti solidi urbani nelle discariche
• fonti naturali (paludi): 23%
• estrazione da combustibili fossili: 20%
• processo di digestione degli animali (bestiame): 17%
• batteri trovati nelle risaie: 12%
• riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.

Dal 60% all’80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente da miniere di carbone, discariche, attività petrolifere, gasdotti e agricoltura.

La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da 700 ppb (parti per miliardo) nel periodo 1000-1750 a 1.750 ppb nel 2000, con un incremento del 150%[7].

Il metano è responsabile al 18% dell’incremento dell’effetto serra.

Il metano viene principalmente usato in campo energetico, per l’utilizzo del riscaldamento o per alimentare i fuochi delle cucine, per l’appunto, a gas. Poi viene utilizzato nel settore agricolo, al fine di creare il clima ideale nelle serre. Infine viene utilizzato come carburante per alimentare le automobili, dato che non inquina come benzina o il gasolio.

Il metano è inodore, incolore e insapore, quindi per essere distribuito nelle reti domestiche deve essere “odorizzato” mediante un processo di lambimento di un liquido dal caratteristico “odore di gas” – spesso si tratta di mercaptani (tioli). Questo procedimento si rende indispensabile in modo da rendere avvertibile la presenza di gas nel caso di fughe e diminuire il rischio di incendi ed esplosioni accidentali.