Сколько растений потребуется для производства кислорода, достаточного для 20 человек?

В этой статье рассматривается почти тот же вопрос. Краткий итог: от 300 до 500 типичных домашних комнатных растений на человека, со значительными оговорками, больше около 700, чтобы быть в безопасности. Таких растений 6-14 тысяч на 20 человек.

Другой подход, основанный на некоторых данных из других ответов на этом сайте, заключается в наблюдении за тем, что чистое количество кислорода, производимого растением, в основном определяется количеством его сухой массы, увеличивающейся в результате роста (включая в сухую массу сброшенные листья и т. д.) . Каждый моль глюкозы, образующийся в результате фотосинтеза, дает шесть молей$O_2$освобождается

Ниже мы видим, что нашим 20 людям требуется 17 кг кислорода в день на двоих, что составляет более или менее 1000 моль. Это означает, что растениям необходимо добавить 160 моль глюкозы к своей сухой массе, что составляет около 30 кг. Таким образом, вам нужно достаточно растений, чтобы производить 30 кг сухой массы нового растения в день. В этой статье сообщается о скорости удвоения при «оптимальных» условиях «между 0,47 и 1,22 делениями в день» для одного из видов микроводорослей, поэтому 60 кг (сухой массы) этого может быть достаточно, если можно поддерживать оптимальные условия. Этот тезис дает сухую клеточную массу для пары видов микроводорослей вокруг$10^{-11} g$на ячейку, так что это предполагает ответ около$6 \times 10^{15}$(правда, довольно маленькие) установки для снабжения кислородом ваших 20 человек. Наконец , в этой статье приводится ряд цифр (таблица 2) для сухой массы водорослей на$m^3$насыщенной водорослями воды, около 0,1-1$kg/m^3$. Исходя из этого, вам потребуется 60-600$m^3$воды из водорослей (плюс трубопровод для ее циркуляции и свет для ее освещения).

Человек использует около 550 литров чистого кислорода (19 кубических футов) в день, 9,5 тонн воздуха в год, но кислород составляет лишь около 23 процентов этого воздуха по массе, а мы извлекаем лишь немногим более трети кислорода от каждого вдоха. Дерево высотой 100 футов и диаметром у основания 18 дюймов производит 6000 фунтов кислорода». «В среднем одно дерево ежегодно производит около 260 фунтов кислорода.

https://earthscience.stackexchange.com/questions/13963/какое-растение-производит-самый-кислород

https://biology.stackexchange.com/questions/72903/что такое самое питательное растение в мире

То есть, очень грубо, стоимость семи или восьми деревьев на человека х 20 = 160 деревьев.

http://www.sciencefocus.com/qa/how-many-trees-are-needed-provide-enough-oxygen-one-person

Питательные вещества почвы также играют большую роль в жизни растений.

В дополнительных средах:

Растению пришлось бы процветать в такой среде, как на МКС, сухой и прохладной. Я предполагаю, что в настоящее время условия лучше всего подходят для электриков и людей на МКС. Деревья не будут работать по современным технологиям.

Я продолжаю думать о водорослях.

Обмен CO2, человеческими отходами и водорослями может существовать в условиях микрогравитации. CO2 будет впрыскиваться на дно прозрачных труб под давлением, хранящихся снаружи корабля, состоящих из органической гидропоники человека и водорослей. Газ будет медленно подниматься сквозь водоросли и преобразовываться в O2, а затем собираться наверху, где он будет отводиться.

Растения производят кислород в процессе фотосинтеза, превращая свет и CO2 в сахара, которые они могут использовать для роста. К счастью для нас, кислород — это поток отходов, который мы можем использовать.

Этот процесс требует света, поэтому количество света, которое растения могут получить, является важным фактором. Также концентрации либо$CO_2$и$O_2$важны, где у каждого типа растений есть свои предпочтения.

Однако, если отправить растения в космос для обеспечения кислородом, можно с уверенностью предположить, что они создадут среду, в которой свет будет доступен 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, а состав газа будет оптимальным.

Растения в значительной степени различаются по размерам и типам, поэтому типичный показатель производительности растений еще предстоит найти. Мне удалось найти стоимость небольших скрабов, которые весят около 0,69 г.$O_2$за$m^2$листовой поверхности в час. [1] За 24 часа света это даст 16,56 г$O_2$день в$m^2$.

По данным НАСА, человек потребляет 840 граммов$O_2$день. [2] Таким образом, 1 человеку потребовалось бы примерно 50,7 квадратных метров листовой поверхности.

Таким образом, для 20 человек площадь листа составляет 1014 кв.$m^2$потребуется. Теперь просто посмотрите, насколько большими должны быть ваши растения, и вы знаете, сколько вам нужно!

[1] http://www.saps.org.uk/saps-associates/browse-q-and-a/463-how-much-oxygen-does-a-houseplant-give-off-in-a-day [2] НАСА: «Замыкание цикла: переработка воды и воздуха в космосе»

Взрослое дерево потребляет 48 фунтов (22 кг)$CO_2$в год. ^[1]

22 кг$CO_2$сделан из$\frac{\text{32 g $O_2$ per 1 mole}}{\text{44 g $CO_2$ per 1 mole}} * \text{22 kg $CO_2$} = \text{16 kg $O_2$}$. Обратите внимание, что с точки зрения размерного анализа этот расчет имеет смысл, но предполагает 100% высвобождение$O_2$в фотосинтезе. ^[2]

Таким образом, взрослое дерево дает ~16 кг.$O_2$в год.

По данным НАСА, человек потребляет 0,84 кг$O_2$в сутки или ~3×10 ² кг в год. ^[3]

Итак, ~19 «зрелых деревьев» на человека или ~380 деревьев на 20 человек , как определяет ЕАОС среднее зрелое дерево.

Обратите внимание: я даю этот ответ здесь для сотрудников Google, которые находят немедленные результаты поиска неубедительными и плохо изученными. Некоторые из других ответов, размещенных здесь, более точны: учет площади поверхности растения/листа.

Источники:

1. Европейское агентство по охране окружающей среды .
2. Лаборатория исследования материалов Калифорнийского университета , ответ 2 этого раздела .
3. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства , стр. 26 этого PDF -файла .