你想用植物来减少CO₂吗
DYNOMIGHT 最佳主题关注人类制造二氧化碳。二氧化碳对认知有害。但植物将二氧化碳转化为氧气。而植物是唯一真正的家居装饰策略。所以,也许如果你拥有很多植物,你可以控制二氧化碳的水平并保持大脑正常运作?理论上是可能的。在实践中可能勉强可行。但这并不容易。人均每天产生约 1 千克二氧化碳。那大约是 5.7 × 10²³ 个分子或每小时 0.948 摩尔。(你可能还记得高中时,摩尔是一个巨大的数字,为了避免因 10²³ 到处出现的因素。)让我们简单点,称之为每小时一摩尔。同时,植物通过光合作用将二氧化碳转化为氧气,即 (6 个水分子) + (6 个二氧化碳分子) + (能量) → (1 个葡萄糖分子) + (6 个氧气分子) 的化学反应。通过这种反应将 1 摩尔二氧化碳转化为葡萄糖和氧气所需的最小能量约为 477 千焦。所以我们已经得到了一个下限。假设你有神奇的植物,以某种方式以完美的效率将所有进入的能量引导到光合作用中。它们每小时需要约 477 千焦,这转化为连续使用 132.5 瓦特。这比两个白炽灯泡所用的能量稍多,但不是太糟糕。但你没有神奇的植物。真正的植物通过一个物理过程进行光合作用,分为两个步骤,每个步骤涉及四个电子吸收一个光子。这意味着每个二氧化碳分子需要八个光子。如果你想调节你的灯以实现最大效率,你应该给每个光子提供刚好足够激发电子的最低能量,大约是 1.8 eV。这相当于波长为 680 纳米的纯红光,连续使用 386 瓦特。任何使用叶绿体的物理系统都无法以低于这个能量中和你的 CO₂。这个数值有点高,但仍然可以管理。但是,你的室内植物不会抓住每一个击中它们的光子并将其引导到光合作用中。实际上,约 30% 的光子会从植物表面反射、穿透植物或击中植物的叶绿体以外的部位。这使我们得到了 551 瓦特。还有一个问题。在植物制造葡萄糖后,它会发生什么?一些用于生长更多植物,从环境中永久地锁定碳。但很多也被植物燃烧用于维持生命,释放回空气中的碳。燃烧的确切量因物种和条件而异,但约 40% 的损失是合理的,这使我们达到 918 瓦特。听起来不错。但你有没有考虑过在同一个房间里与 918 瓦特的纯红光共存会是什么样子?就辐射功率而言,这大约是 ~765 个白炽灯泡产生的功率。现代 LED 生长灯泡的效率约为 50%,这意味着你实际上需要消耗约 1836 瓦特。如果想象一下你能看到的植物,再往上调一下以补偿房间里损失的光。并且,如果你想使用正常的光频率而不是明亮的红色生命,那么你的 LED 灯泡在产生光时的效率会降低,而你的植物在捕捉光时的效率也会降低。实际上,我们谈论的是 5000-10000 瓦特,其中大部分以热量的形式损失给房间。想象一下五个空调加热器一直开在最大功率运行。但也许你能接受在美容院的环境中生活。或者,也许你会把植物放在一个完全反光的房间里。或者,也许你的房子有一个玻璃天花板,无限免费的阳光和免费的气候控制。那很好。但你是否忘记了你老朋友,光合光子通量密度?植物不能无限吸收光。叶绿体需要时间来“重置”,才能吸收更多光子。你的家养蕨类植物每平方米叶表面积只能吸收约 52 瓦特的能量。所以无论你能产生多少光,如果你想中和你产生的二氧化碳,你至少需要 918 / 52 = 17.6 平方米的蕨叶。想象一下一个 4.2 米见方的墙面,完全塞满蕨类植物。如果有任何缝隙、茎、土壤或墙面露出,面积需要更大。这是绝对的最低限制。但这听起来还可以吗?好的。但再考虑一个最后的障碍:植物遵循物理法则。如果它们从空气中去除碳,必须把这些碳放到某个地方。除了再次回到空气中,它只能进入植物本身。你每天产生的 1 千克二氧化碳对应于 273 克元素碳。植物隐藏这些碳的唯一方法是制造更多的植物。但是干植物只含约 50% 的碳,每克干植物,植物需要 5-10 克水(根据物种变化很大)。因此,为了锁定你产生的所有碳,每天你都会需要
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