Wie viele Pflanzen wären nötig, um Sauerstoff für 20 Menschen zu produzieren?

Dieser Artikel befasst sich mit der gleichen Frage. Die schnelle Zusammenfassung ergibt etwa 300 bis 500 typische heimische Zimmerpflanzen pro Person, mit erheblichen Einschränkungen, eher 700, um sicher zu gehen. Also 6-14 Tausend solcher Pflanzen für 20 Personen.

Ein weiterer Ansatz, der auf einigen Daten aus anderen Antworten auf dieser Website basiert, besteht darin, zu beobachten, dass die von einer Pflanze produzierte Nettomenge an Sauerstoff im Wesentlichen durch die Menge bestimmt wird, um die ihre Trockenmasse durch Wachstum zunimmt (einschließlich in der Trockenmasse abgeworfener Blätter usw.). . Jedes Mol Glukose, das durch Photosynthese produziert wird, ergibt sechs Mol$O_2$freigegeben werden

Wir sehen unten, dass unsere 20 Menschen zusammen 17 kg Sauerstoff pro Tag benötigen, was ungefähr 1000 Mol entspricht. Das bedeutet, dass die Pflanzen 160 mol Glukose zu ihrer Trockenmasse hinzufügen müssen, was ungefähr 30 kg entspricht. Sie brauchen also genug Pflanzen, um 30 kg Trockenmasse an neuen Pflanzen pro Tag zu produzieren. Dieses Papier berichtet von einer Verdopplungsrate unter "optimalen" Bedingungen von "zwischen 0,47 und 1,22 Teilungen pro Tag" für eine Art von Mikroalgen, so dass 60 kg (Trockenmasse) davon ausreichen könnten, wenn optimale Bedingungen aufrechterhalten werden könnten. Diese Arbeit gibt eine Trockenzellmasse für ein paar Arten von Mikroalgen an$10^{-11} g$pro Zelle, also schlägt dies eine Antwort von ungefähr vor$6 \times 10^{15}$(zugegeben eher kleine) Anlagen zur Sauerstoffversorgung Ihrer 20 Personen. Schließlich gibt dieses Papier eine Reihe von Zahlen (Tabelle 2) für die Algentrockenmasse pro$m^3$von algenbeladenem Wasser, bei etwa 0,1-1$kg/m^3$. Auf dieser Basis würden Sie 60-600 benötigen$m^3$Algenwasser (plus die Rohrleitungen, um es zu zirkulieren, und die Lichter, um es zu beleuchten).

Ein Mensch verbraucht etwa 550 Liter reinen Sauerstoff (19 Kubikfuß) pro Tag und 9,5 Tonnen Luft in einem Jahr, aber Sauerstoff macht nur etwa 23 Massenprozent dieser Luft aus, und wir extrahieren nur etwas mehr als ein Drittel davon der Sauerstoff aus jedem Atemzug. Ein 100 Fuß hoher Baum mit einem Durchmesser von 18 Zoll an seiner Basis produziert 6.000 Pfund Sauerstoff. „Im Durchschnitt produziert ein Baum jedes Jahr fast 260 Pfund Sauerstoff.

https://earthscience.stackexchange.com/questions/13963/which-plant-produces-the-most-oxygen

https://biology.stackexchange.com/questions/72903/what-is-the-most-nutritious-plant-in-the-world

Das ist, sehr grob, der Wert von sieben oder acht Bäumen pro Person x 20 = 160 Bäume.

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

Bodennährstoffe spielen auch bei Pflanzen eine große Rolle.

In zusätzlichen Umgebungen:

Die Pflanze müsste in einer Umgebung wie der ISS trocken und kühl gedeihen. Ich gehe davon aus, dass die Umgebung derzeit für die Elektrik zuerst und die Menschen auf der ISS am besten ist. Bäume würden mit der aktuellen Technologie nicht funktionieren.

Ich denke immer an Algen.

In Mikrogravitation kann ein Austausch von CO2, menschlichen Ausscheidungen und Algen stattfinden. Das CO2 würde in den Boden von transparenten Druckrohren eingespritzt, die an der Außenseite des Schiffes gelagert sind und aus menschlicher Bio-Hydrokultur und Algen bestehen. Das Gas würde langsam durch die Algen aufsteigen und in O2 umgewandelt werden und sich dann oben sammeln, wo es abgezogen wird.

Pflanzen produzieren Sauerstoff durch Photosynthese, indem sie Licht und CO2 in Zucker umwandeln, den sie zum Wachsen verwenden können. Zum Glück für uns ist der Sauerstoff ein Abfallstrom, den wir nutzen können.

Dieser Prozess erfordert Licht, daher ist die Lichtmenge, die die Pflanzen empfangen können, ein wichtiger Faktor. Auch die Konzentrationen von beidem$CO_2$und$O_2$wichtig, wobei jede Pflanzenart ihre eigenen Vorlieben hat.

Würde man jedoch Pflanzen zur Sauerstoffversorgung ins All schicken, so wäre mit Sicherheit davon auszugehen, dass sie eine Umgebung schaffen würden, in der rund um die Uhr Licht zur Verfügung stünde und die Gaszusammensetzung optimal wäre.

Pflanzen variieren stark in Größe und Art, so dass die typische Pflanzenproduktionsmetrik noch gefunden werden muss. Ich konnte einen Wert für kleine Peelings finden, die anscheinend um die 0,69 g produzieren$O_2$pro$m^2$Blattoberfläche pro Stunde. [1] Bei 24 Stunden Licht würde dies 16,56 g produzieren$O_2$ein Tag pro$m^2$.

Laut NASA verbraucht ein Mensch 840 Gramm davon$O_2$ein Tag. [2] 1 Mensch würde also ungefähr 50,7 Quadratmeter Blattoberfläche benötigen.

Also für 20 Menschen eine Blattfläche von 1014$m^2$erforderlich wäre. Jetzt schauen Sie einfach, wie groß Ihre Pflanzen werden sollen, und Sie wissen, wie viele Sie benötigen!

[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] NASA: „Den Kreislauf schließen: Recycling von Wasser und Luft im Weltraum“

Ein ausgewachsener Baum verbraucht 48 Pfund (22 kg).$CO_2$pro Jahr. ^[1]

Die 22 kg von$CO_2$ist hergestellt aus$\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 $O_2$}$. Beachten Sie, dass diese Berechnung nach Maßanalyse sinnvoll ist, aber eine 100% ige Freisetzung von voraussetzt$O_2$bei der Photosynthese. ^[2]

Somit produziert ein ausgewachsener Baum ~16 kg$O_2$pro Jahr.

Laut NASA verbraucht ein Mensch 0,84 kg$O_2$pro Tag oder ~3×10 ² kg pro Jahr. ^[3]

Also ~19 "ausgewachsene Bäume" pro Mensch oder ~380 Bäume für 20 Menschen , wie der EEA den durchschnittlichen ausgewachsenen Baum definiert.

Beachten Sie, dass ich diese Antwort hier für Googler bereitstelle, die sofortige Suchergebnisse nicht überzeugend und schlecht recherchiert finden. Einige der anderen hier veröffentlichten Antworten sind präziser: Berücksichtigung der Pflanzen- / Blattoberfläche.

Quellen:

1. Europäische Umweltagentur .
2. Materials Research Laboratory der University of California , Antwort 2 dieses Abschnitts .
3. National Aeronautics and Space Administration , Seite 26 dieser PDF .