Μεθάνιο

Ιστορικά στοιχεία

Από τους αρχαιότατους χρόνους ο άνθρωπος χρησιμοποιούσε το μεθάνιο (με τη μορφή του φυσικού αέριου) ως μέσο θέρμανσης. Συστηματική χρήση του γινόταν από τους Κινέζους (τουλάχιστον από το 10ο αιώνα π.Χ.), που το διαβίβαζαν μέσω καλαμιών μπαμπού και το έκαιγαν, με σκοπό την εξάτμιση θαλασσινού νερού για παραγωγή αλατιού. ΄Ηταν γνωστό ότι όσοι το ανέπνεαν έπεφταν σε κατάσταση έκστασης και μιλούσαν ασυνάρτητα. Αυτά τα φαινόμενα αποδίδονταν σε υπερφυσικές δυνάμεις, και γι' αυτό συχνά, σε πολλές περιοχές, που φυσικό αέριο εκλυόταν από σχισμές του εδάφους, χτιζόταν κοντά ναοί ή και μαντεία. Φωτιστική χρήση του μεθανίου αναφέρεται να γίνεται από το 2ο αιώνα μ.Χ.. Το μεθάνιο ήταν ένα από τα πρώτα αέρια που χαρακτηρίστηκαν ως ξεχωριστές χημικές ενώσεις. Ήταν γνωστό ως «αέριο των ελών» ή «ελογενές αέριο» (marsh gas). Το Νοέμβριο του 1776, το μεθάνιο για πρώτη φορά ταυτοποιήθηκε επιστημονικά από τον Ιταλό φυσικό Αλεσάντρο Βόλτα (Alessandro Volta 1745-1827), από αέριο που εκλύονταν στους βάλτους της λίμνης Ματζόρε (Maggiore), που βρίσκεται στα σύνορα μεταξύ Ιταλίας και Ελβετίας. Ο Βόλτα είχε εμπνευστεί από φυλλάδιο που είχε γραφεί από το Βενιαμίν Φραγκλίνο (Benjamin Franklin, 1706-1790) όπου ανέφερε περί «εύφλεκτου αέρα». Ο Βόλτα εγκλώβησε δείγμα του εκλυόμενου από το βάλτο αερίου, και μέχρι το 1778 κατώρθωσε να απομονώσει από αυτό μια χημικά καθαρή αέρια χημική ένωση. Επέδειξε, επίσης, την ιδιότητα ανάφλεξης του αερίου, με τη χρήση ηλεκτρικού σπινθήρα (για την έναρξη της ανάφλεξης). Ο Βόλτα έγινε αργότερα διάσημος, και στο ευρύτερο κοινό, κυρίως για τις ανακαλύψεις του στο πεδίο του ηλεκτρισμού, αλλά ωστόσο, τα πειράματά του με διάφορα αέρια, και κυρίως με το μεθάνιο, στην αρχή της επιστημονικής του σταδιοδρομίας (1778), τον είχαν καταστήσει ήδη (αρκετά) γνωστό στην επιστημονική κοινότητα της εποχής του, πριν ακόμη προχωρήσει στην κύρια και γνωστότερη εφεύρεσή του, δηλαδή την ηλεκτρική στήλη (1800).
Το μεθάνιο εκλύεται συχνά στα ανθρακωρυχεία και για το λόγο αυτό χάθηκαν εξ αιτίας του πολλές ζωές ανθρακωρύχων, αφού σε αναλογίες 5-15% κ.ό. στον αέρα αναφλέγεται εκρηκτικά. Η χρήση «γυμνής» φλόγας για το φωτισμό των στοών ήταν το συνήθες αίτιο των αναφλέξεων αυτών. Το 1815 ο Βρετανός χημικός Χάμφρεϋ Ντάιβυ (Humphry Davy, 1778-1829) διαπίστωσε ότι το μεθάνιο αρχίζει να αναφλέγεται μόνο υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών. Η παρατήρηση αυτή τον οδήγησε στην κατασκευή φωτιστικής λυχνίας ασφαλείας, στην οποία η φλόγα περιβαλλόταν από μεταλλικό πλέγμα. Το πλέγμα επέτρεπε την είσοδο αέρα από το περιβάλλον προς τη φλόγα, οπότε, παρουσία μεθανίου γινόταν εσωτερική ανάφλεξη, αλλά το πλέγμα διέσπειρε τη θερμότητα και έτσι η ανάφλεξη αυτή δεν μεταδίδονταν εκτός της λυχνίας. Η λυχνία αυτή, γνωστή ως λυχνία ασφαλείας ή «λυχνία Davy» (Davy lamp), η οποία ήταν και ένα είδος ανιχνευτή επικίνδυνων αερίων. Παρουσία μεθανίου η φλόγα γινόταν εντονότερη και αποκτούσε κυανό χρώμα, ενώ παρουσία του ασφυκτικού (και άρα επίσης επικίνδυνου) διοξειδίου του άνθρακα, η φλόγα έσβηνε. Χάρις στη λυχνία Davy σώθηκαν πολλές ζωές ανθρακωρύχων και επαναλειτούργησαν πολλά ανθρακωρυχεία, τα οποία είχαν προηγουμένως εγκαταλειφθεί ως επικίνδυνα, μετά από θανατηφόρα δυστυχήματα.
Μέχρι τη δεκαετία του 1970, η επίπτωση του μεθανίου στο κλίμα του πλανήτη μας ήταν άγνωστη. Το 1976, αποδείχθηκε ότι το μεθάνιο είναι αέριο του θερμοκηπίου. Μετά την έναρξη της εξερεύνησης του διαστήματος, ανακαλύφθηκε η ευρύτατη παρουσία του στο σύμπαν.

Ονοματολογία

Η ονομασία «μεθάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, από αυτές που τίθενται στην κατάληξη της ονομασίας, και επομένως, επειδή δεν αναφέρονται καμία ούτε ως προθέματα - υποκαταστάτες, δηλώνεται έμμεσα ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Αναλυτικότερα

Το μεθάνιο πήρε το όνομά του από τη ρίζα μεθύλιο και την κατάληξη «-ανιο», που χαρακτηρίζει τα αλκάνια (δηλαδή τους κορεσμένους αλειφατικούς υδρογονάνθρακες). Οι ονομασίες των ομάδων μεθυλένιο (−CH₂−) και μεθύλιο  (CH₃−) χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά από τους Γάλλους χημικούς Ζαν-Μπαπτίστ Ντουμάς (Jean-Baptiste Dumas) και Ευτζέν Πελιγκότ (Eugène-Melchior Péligot), όταν κατά τη δεκαετία 1830-1840 μελετούσαν τη μεθανόλη (CH₃OH), κύριο προϊόν «ξηράς απόσταξης» ξύλου. Η μεθανόλη αρχικά αναφερόταν με το εμπειρικό όνομα «ξυλόπνευμα» ή «πυροξυλικό πνεύμα» (wood alcohol, pyroxylic spirit). Θέλοντας, όμως, να της δώσουν ένα ελληνικής προέλευσης όνομα, όπως ήταν η συνήθεια της εποχής,  χρησιμοποίησαν τις λέξεις «μέθη» (από τη φυσιολογική δράση της μεθανόλης) και «ὕλη» (με την έννοια του ξύλου, όπως για παράδειγμα και στην ελληνική λέξη υλοτομία), και τελικά ονόμασαν τη μελετούμενη από αυτούς αλκοόλη «μεθυλική αλκοόλη» (methyl alcohol). Από τότε η κατάληξη «-υλιο» γενικεύτηκε για τις ονομασίες, αρχικά όλων των οργανικών, αλλά αργότερα και μερικών ανόργανων ριζών.

Κωδική ονομασία ως (εν δυνάμει) ψυκτικό

Με βάση το σύστημα κωδικής ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες, έχει τον κωδικό R-50. 
Ο κωδικός R-50 παράγεται ως εξής: Το R προέρχεται από την αγγλόφωνη λέξη Refrigerant, δηλαδή ψυκτικό. Το πρώτο ψηφίο (εννοείται το 0) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 0 + 1 = 1 άτομα άνθρακα (ανά μόριο). Το δεύτερο ψηφίο (5) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 5 - 1 = 4 άτομα υδρογόνου. Και, τέλος, το τελευταίο ψηφίο (0), σημαίνει (εμμέσως) ότι η ένωση είναι υδρογονάνθρακας, αφού έχει όλα τα προβλεπόμενα άτομα υδρογόνου για κορεσμένη ένωση με ένα (1) άτομο άνθρακα ανά μόριο της ένωσης.

Φυσική παρουσία

Είναι αρκετά διαδεδομένο στη φύση, καθώς αποτελεί το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου (περίπου 87% κατ' όγκο, κατά μέσο όρο). Η κύρια πηγή του μεθανίου είναι από εξόρυξη γεωλογικών αποθεμάτων, που είναι γνωστά ως «κοιτάσματα φυσικού αερίου». Τα κοιτάσματα αυτά συχνά συνδέονται με κοιτάσματα και άλλων υδρογονανθράκων, ενώ επίσης συνήθως συνοδεύονται και από κάποια (τουλάχιστον) από τα ακόλουθα αέρια: υδρόθειο, υδρογόνο, ήλιο ή και άζωτο. Τα υλικά αυτά, που είναι αέρια υπό χαμηλή πίεση, προέρχονται από αναεροβική διάσπαση οργανικών υλικών και ανάδυση μεθανίου από βαθύτερα στρώματα του φλοιού της Γης. Γενικά, τα προερχόμενα υλικά θάφτηκαν αρχικά βαθύτερα και υπό υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις, από αυτά που περιέχουν φυσικό αέριο που δημιουργήθηκε μαζί με πετρέλαιο. Απαντάται επίσης σε ανθρακωρυχεία (αέριο ορυχείων) καθώς και σε περιοχές όπως έλη ή πυθμένες λιμνών, όπου γίνεται αποσύνθεση οργανικών υλών και εκλύεται υπό μορφή φυσαλίδων. Η εξόρυξη και μεθανίου από ανθρακωρυχεία γίνεται όλο και πιο σημαντική πηγή μεθανίου. Η μέθοδος εξόρυξης μεθανίου από ανθρακωρυχεία χρησιμοποιείται συνήθως σε μη εξορύξιμα κοιτάσματα άνθρακα.
Γενικά μεταφέρεται με αγωγούς φυσικού αερίου ή με ειδικά LNG μεταγωγικά πλοία, ενώ λίγες χώρες το μεταφέρουν με  φορτηγά οχήματα.

Βιομηχανικές πηγές

Βιομηχανικά το μεθάνιο μπορεί να παραχθεί από ατμοσφαιρικό αέρα (που περιέχει διοξείδιο του άνθρακα) και υδρογόνο μέσω ειδικών χημικών αντιδράσεων όπως οι ακόλουθες:
1. Διεργασία Sabatier:
Η διεργασία Sabatier ή αντίδραση Sabatier περιλάμβανε αρχικά την καταλυτική αναγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) από διυδρογόνο (H₂), παρουσία νικελίου, (Ni) στο ρόλο του καταλύτη, και σε αυξημένη θερμοκρασία. Ανακαλύφθηκε από το γάλλο χημικό Πωλ Σαμπατιέρ (Paul Sabatier). Αργότερα βρέθηκε ότι άλλοι καταλύτες, όπως το ρουθήνιο (Ru) ή η αλουμίνα (Al₂O₃), είναι πιο αποτελεσματικοί γι' αυτήν την αντίδραση από το νικέλιο. Η αντίδραση περιγράφεται από την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:
Έχει προταθεί να χρησιμοποιηθεί η παραπάνω αντίδραση για την αποθήκευση ενέργειας που προέρχεται από πλεόνασμα αυτής από σύστημα ανανεώσιμων πηγών, όπως η αιολική, η φωτοβολολταϊκή, η υδροηλεκτρική, κ.τ.λ., με την παραγωγή μεθανίου, δηλαδή συνθετικού φυσικού αερίου,.
2. Απομονώνεται από το φωταέριο.
3. Απομονώνεται από αέρια μίγματα που προκύπτουν από πυρόλυση προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή πολυμερών υδρογονανθράκων.

Με ειδικές μεθόδους

1. Με απευθείας ένωση άνθρακα (C) και διυδρογόνου (H₂) (απουσία αέρα) σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση και παρουσία καταλυτών: 
2. Mε την επίδραση νερού (Η₂O) σε ανθρακαργίλιο (Al₄C₃):
3. Με καταλυτική αναγωγή μονοξείδιου του άνθρακα (CO) από υδρογόνο (H₂):

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων

Με αναγωγή μεθανάλης (HCHO): Αντίδραση Wölf-Kishner, με υδραζίνη (NH₂NH₂):

Με αναγωγή θειούχων ενώσεων

1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών μπορεί να παραχθεί μεθάνιο. Π.χ. από την αναγωγή της μεθανοθειόλης (μέθοδος Raney):
2. Με αναγωγή των κατάλληλων θειαιθέρων μπορεί να παραχθεί μεθάνιο. Π.χ. από την αναγωγή του διμεθυλοθειαιθέρα (μέθοδος Raney):

Εκλεκτική οξείδωση

Η μερική οξείδωση του μεθανίου σε μεθανόλη (CH₃OH) είναι μια πρόκληση, γιατί κανονικά η διεργασία της οξείδωσης του μεθανίου τείνει να δώσει τα τελικά προϊόντα της, δηλαδή διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και νερό (H₂O), ακόμη και όταν υπάρχει σχετική έλλειψη οξυγόνου. Υπάρχει όμως το ένζυμο μονοξυγενάση του μεθανίου, που μπορεί να παράξει βιοχημικά μεθανόλη από μεθάνιο, αλλά (προς το παρόν τουλάχιστον) δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή βιομηχανικής κλίμακας. Επιπλέον, έχουν αναπτυχθεί κάποια καταλυτικά συστήματα, τόσο ομογενή όσο και ετερογενή, αλλά ακόμη όλα τους έχουν σημαντικά μειονεκτήματα.  Αυτά γενικά λειτουργούν παράγοντας προστατευμένα προϊόντα μερικής οξείδωσης του μεθανίου, με την έννοια ότι παρεμποδίζεται η υπεροξείδωσή τους. Παραδείγματα τέτοιων συστημάτων αποτελούν το σύστημα Καταλύτικα ( Catalytica system), οι ζεόλιθοι χαλκού και οι ζεόλιθοι σιδήρου που σταθεροποιούν την περιοχή γύρω από το προσωρινά σχηματιζόμενο ενεργό α-οξυγόνο.
Μια ομάδα βακτηρίων καθοδηγούν την οξείδωση του μεθανίου, χρησιμοποιώντας νιτρώδη ανιόντα (NO₂–) ως οξειδωτικό μέσο, απουσία οξυγόνου, προκαλώντας έτσι αναεροβική οξείδωση του μεθανίου.

Καύση

To μεθάνιο αντιδρά με οξυγόνο και καίγεται παράγοντας γαλαζωπή φλόγα υψηλής θερμοκρασίας. Η θερμότητα καύσης του μεθανίου είναι 55,5  MJ/kg. H καύση του μεθανίου είναι στην πραγματικότητα μια σύνθετη χημική αντίδραση,  είναι δηλαδή το συνολικό αποτέλεσμα πολλών απλούστερων αντιδράσεων. Πιο συγκεκριμένα, οι στοιχειομετρικές εξισώσεις των επιμέρους αντιδράσεων της καύσης μεθανίου είναι οι ακόλουθες:
Αν και η αντίδραση είναι έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-H και των δεσμών (Ο=Ο) του O₂. Γι' αυτό, το σύμβολο M* αντιπροσωπεύει κάποιο ενεργητικό μέσο που μεταφέρει με κάποιον τρόπο την απαιτούμενη θερμότητα, για παράδειγμα με τη θερμική μοριακή σύγκρουση. Η μεθανάλη (HCHO, αντίδραση #7) είναι μια αρχική ενδιάμεση ένωση. Η οξείδωση της μεθανάλης δίνει ρίζα φορμυλίου (CHO, αντιδράσεις #8-#10), που δίνει με τη σειρά της ως άλλη ενδιάμεση ένωση το μονοξείδιο του άνθρακα (CO, αντιδράσεις #11-#13). Κάθε ενδιάμεσα παραγώμενο υδρογόνο (H₂) οξειδώνεται σε νερό (H₂O ή άλλα ενδιάμεσα, αντιδράσεις #14 και #15). Τελικά, το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα (CO₂, αντίδραση #16). Οι τελευταίες αντιδράσεις, #17-#19, παράγουν ενέργεια που μεταδίδεται σε ενεργητικά μέσα (M*), που συνεχίζουν την αντίδραση μέχρι να εξαντληθεί το καύσιμο ή και το οξειδωτικό. Η συνολική ταχύτητα αντίδρασης είναι μια συνάρτηση της συγκέντρωσης διαφόρων παραγόντων κατά τη διάρκεια της καύσης. Σε υψηλότερη θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη η συγκέντρωση των ελευθέρων ριζών και γι' αυτό αυξάνεται και η ταχύτητα της διεργασίας της καύσης.
Τελικά, η συνολική στοιχειομετρική αντίδραση της τέλειας καύσης του μεθανίου είναι: 
Σε αέρια κατάσταση είναι εύφλεκτο μόνο σε ένα μικρό εύρος συγκεντρώσεων (5–15%) στον ατμοσφαιρικό αέρα. Το υγροποιημένο μεθάνιο δεν καίγεται παρά μόνο κάτω από υψηλή πίεση (4 - 5 ατμόσφαιρες).

Καταλυτική οξυγόνωση μεθανίου σε μεθανάλη

Το μεθάνιο μπορεί να οξυγονωθεί καταλυτικά σε μεθανάλη, εφόσον η τελευταία είναι ένα προϊόν μερικής καύσης του μεθανίου. Το πρόβλημα με αυτήν τη μέθοδο είναι ότι η ίδια η μεθανάλη είναι πιο εύφλεκτη από το μεθάνιο, οπότε είναι πολύ πιθανό η παραγώμενη μεθανάλη να οξειδωθεί πριν από το υπόλοιπο μεθάνιο:

Οξειδωτικό ζευγάρωμα

Οξειδωτικό ζευγάρωμα προς αιθένιο και αιθίνιο:

Αντίδραση με διοξιράνιο

Το μεθάνιο οξειδώνεται από το διοξιράνιο, παράγοντας μεθανόλη:

Εφαρμογές

Το μεθάνιο χρησιμοποιήθηκε για βιομηχανικές χημικές διεργασίες και μπορεί να μεταφερθεί υγροποιημένο υπό ψύξη (συνήθως ως υγροποιημένο φυσικό αέριο, LNG). Παρόλο που τυχόν διαφυγές από υγροποιημένο μεθάνιο είναι προσωρινά βαρύτερες από τον αέρα, με τη σταδιακή εξισορρόπηση της θερμοκρασίας, το μεθάνιο γίνεται ελαφρύτερο από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Επίσης, αγωγοί φυσικού αερίου διανέμουν μεγάλες ποσότητες φυσικού αερίου, του οποίου το μεθάνιο είναι το κύριο συστατικό.

Ως καύσιμο

Το μεθάνιο, με τη μορφή του φυσικού αερίου, είναι σημαντικό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας τόσο με καύση σε αεριοστρόβιλο, όσο και σε λέβητα ατμοστροβίλου. Σε σύγκριση με άλλα καύσιμα υδρογονανθράκων, το μεθάνιο παράγει λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα για κάθε μονάδα ενέργειας που αποδίδει. Περίπου 891 kJ/mol είναι η μοριακή θερμότητα τέλειας καύσης του μεθανίου, χαμηλότερη από κάθε άλλον υδρογονάνθρακα. Όμως, έχει μοριακή μάζα ~16 g/mol, από την οποία τα ~12 g/mol είναι ο άνθρακας. Αυτό δείχνει ότι το μεθάνιο αποδίδει 55,7 kJ/g, δηλαδή πολύ περισσότερη από κάθε άλλο υδρογονάνθρακα. Σε πολλές πόλεις παγκοσμίως χρησιμοποιείται φυσικό αέριο (δηλαδή κυρίως μεθάνιο) στα σπίτια για θέρμανση και μαγείρευμα, με μέση ενεργειακή απόδοση ~39 MJ/m³ ή ~1.000 BTU/ft³.
Ακόμη, το μεθάνιο, με τη μορφή συμπιεσμένου φυσικού αερίου, χρησιμοποιήθηκε ως καύσιμο οχημάτων και θεωρήθηκε ως περιβαντολλογικά φιλικότερο από άλλα ορυκτά καύσιμα, όπως η βενζίνη και το ντήζελ. Η έρευνα σε μεθόδους προσρόφησης για την αποθήκευση μεθανίου για ευκολότερη χρήση του ως καύσιμο οχημάτων συνεχίζεται.
Το μεθάνιο που εκλύεται από ανθακωρυχεία αξιοποιείται επίσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Υγροποιημένο μεθάνιο ως καύσιμο πυραύλων

Σε μορφή υψηλής καθαρότητας, το υγροποιημένο μεθάνιο έχει ερευνηθεί ως καύσιμο πυραύλων. Ένας αριθμός από ρωσικούς πυραύλους έχουν προταθεί να χρησιμοποιήσουν υγροποιημένο μεθάνιο από τη δεκαετία του 1990. Ακόμη, αμερικανικές εταιρίες, όπως η Orbitech και η XCOR Aerospace, έχουν αναπτύξει προωθητικούς κινητήρες πυραύλων υγροποιημένου μεθανίου - υγροποιημένου οξυγόνου το 2005. Αργότερα, το 2007, ανέπτυξαν ένα μεγαλύτερο προωθητικό κινητήρα ώθησης 33 kN, ως εν δυνάμει προωθητήρα CEV, για χρήση σε διαστημόπλοια που θα επιστρέφουν από τη Σελήνη. Ακόμη πιο προόσφατα, το 2012, η αμερικανική ιδιωτική διαστημική εταιρεία SpaceX ανακοίνωσε μια καινοτομία για ανάπτυξη προωθητικών κινητήρων πυραύλων υγροποιημένου μεθανίου , περιλαμβάνοντας τελικά, τον κινητήρα δευτέρου σταδίου Raptor.
Ως το 2009 έγινε έρευνα, που αφορούσε το υγροποιημένο μεθάνιο ως εν δυνάμει καύσιμο προώθησης πυραύλων, από τη NASA.
Ένα πλεονέκτημα της χρήσης του μεθανίου ως καύσιμου πυραύλων είναι ότι είναι (σχετικά) άφθονο σε πολλά τμήματα του ηλιακού μας συστήματος και έτσι θα μπορούσε (υποθετικά) να συλλεχθεί και από άλλα ουράνια σώματα του συστήματος και να χρησιμοποιηθεί, παρέχοντας έτσι καύσιμο για την (οικονομικότερη) επιστροφή από αυτά. Οι μέχρι τώρα προωθητήρες μεθανίου αποδίδουν ως και 33 kN ώθησης, αν και αυτή απέχει πολύ από την ισχύ των 31 ΜΝ ώση, που απαιτεί η εκτόξευση ενός διαστημικού λεωφορείου. Έτσι, προς το παρόν, τέτοιοι προωθητικοί κινητήρες είναι πιο πιθανό να χρησιμεύσουν σε ταξίδια από τη Σελήνη ή να στείλουν ρομποτικές εξερευνήσεις σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος.

Υδραέριο

Παρόλο που υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον μετατροπής του μεθανίου σε πιο χρήσιμες, ή τουλάχιστον πιο εύκολα υγροποιήσιμες και επομένως πιο εύχρηστες χημικές ενώσεις (ή και μίγματα αυτών), η μόνη προς το παρόν υπάρχουσα πρακτική διεργασία είναι σχετικά ανεπιθύμητη: Στη χημική βιομηχανία το μεθάνιο με επίδραση υδρατμών μετατρέπεται σε υδραέριο, ένα μίγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. Πρόκειται, όμως, για μια ενεργοβόρα διεργασία, που χρησιμοποιεί νικέλιο ως καταλύτη και απαιτεί υψηλές θερμοκραίες, γύρω στους 700–1100 °C:

Αμμωνία

Ανάλογες χημικές διεργασίες ερευνήθηκαν και αξιοποιήθηκαν στην σύνθεση αμμωνίας Haber-Bosch, στην οποία το μεθάνιο (προερχόμενο από το φυσικό αέριο) αντιδρά με το άζωτο και το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα, νερό και αμμωνία. Συνολικά, με πρόσθεση κατά μέρη των στοιχειομετρικών εξισώσεων:

Αλομεθάνια

Το μεθάνιο μπορεί ακόμη να υποστεί αλογόνωση (συνήθως χλωρίωση) με το μηχανισμό των ελευθέρων ριζών (δείτε παραπάνω), για την παραγωγή αλομεθανίων [συνήθως χλωρομεθανίου (CH₃Cl, R-40), διχλωρομεθάνιου (CH₂Cl₂, R-30), τριχλωρομεθανίου (CHCl₃, R-20) και τετραχλωράνθρακα (CCl₄, R-10), αν και για την παραγωγή του πρώτου χρησιμοποιείται περισσότερο η μεθανόλη, ως πρόδρομη ύλη].

Ασφάλεια

Το ίδιο το μεθάνιο δεν είναι τοξικό. Είναι, όμως, εξαιρετικά εύφλεκτο και μπορεί να προκαλέσει έκρηξη σε μίγματά του με τον αέρα. Επίσης, το μεθάνιο αντιδρά βίαια με οξειδωτικές ουσίες, στις οποίες συμπεριλαμβάνονται τα αλογόνα και μερικές αλογονούχες ενώσεις. Επίσης είναι δυνατό να προκαλέσει ασφυξία, γιατί απλά μπορεί να μειώσει τη συγκέντρωση του οξυγόνου σε κλειστούς χώρους. Η ασφυξία μπορεί να συμβεί αν η συγκέντρωση οξυγόνου μειωθεί κάτω από το επίπεδο του 16% κατ' όγκο. Οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να ανεχθούν τη μείωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου από το φυσιολογικό 21% ως το 16%, χωρίς συμπτώματα αδιαθεσίας. Έτσι, η συγκέντρωση μεθανίου στην οποία γίνεται σημαντικός κίνδυνος ασφυξίας για ανθρώπους είναι πολύ υψηλότερη από το 5-15%, συγκέντρωση στην οποία υπάρχει κίνδυνος ανάφλεξης του μεθανίου. Πιθανά προβλήματα υγείας που παρατηρήθηκαν από την εισπνοή μεθανίου σε υψηλές συγκεντρώσεις, είναι ουσιαστικά εξαιτίας της μείωσης της συγκέντρωσης οξυγόνου και όχι εξαιτίας της ίδιας της παρουσίας του μεθανίου. Πάντως, τα συμπτώματα είναι (σε κλιμάκωση) αυξημένος ρυθμός αναπνοής, υψηλότεροι καρδιακοί παλμοί, έλλειψη μυϊκού συντονισμού, συναισθηματική αναστάτωση, ναυτία, εμετός, απώλεια της συνείδησης, αναπνευστική κατάρρευση και θάνατος. Το μεθάνιο που τυχόν βρίσκεται στον εξωτερικό χώρο μπορεί να διεισδύσει στο εσωτερικό ενός κτιρίου, π.χ. κοντά σε χωματερές και να εκθέσει τους ενοίκους του (κτιρίου) σε σημαντικά επίπεδα συγκέντρωσης μεθανίου. Κάποια κτίρια έχουν εφοδιαστεί με ειδικά συστήματα κάτω από τα υπόγειά τους, για να συλλαμβάνουν το μεθάνιο και να το απομακρύνουν από το κτήριο.
Εκρήξεις από μεθάνιο είναι υπεύθυνες για πολλά θανατηφόρα δυστυχήματα σε ορυχεία. Έκρηξη μεθανίου προκάλεσε δυστύχημα στο ανθρακωρυχείο Upper Big Branch της Δυτική Βιρτζίνια στις 5 Απριλίου 2010, με 25 νεκρούς.