Габріель Попкін; Є рослини енергоефективними
Є рослини енергоефективними?
Габріеля Попкіна та Ніла Циммермана
Версія цієї статті була опублікована в бюлетені овочевих ферм Потомак, видання у вересні 2009 р. (Pdf), сс. 2-3.
У наш час ми чуємо багато про енергію, і більшість людей вірять, що сонячна енергетика зіграє важливу роль у нашій майбутній енергетичній економіці. Але ми вже залежимо від сонячної енергії, оскільки сонце забезпечує всю енергію, яка надходить у їжу, яку ми їмо. Тому ми подумали, що може бути цікаво запитати, яка частина сонячного світла, що потрапляє на рослини, насправді стає корисною харчовою енергією.
Як відомо, кожен овоч має свій харчовий профіль. Деякі, як помідори, майже не містять калорій, тоді як інші, наприклад, кукурудза, містять значну калорійність. Ми думали, що було б цікавіше подивитися на висококалорійний овоч, тому обрали кукурудзу. Ми підрахували, що одна рослина кукурудзи займає квадрат землі приблизно на півметра збоку, даючи їй «слід» (відбиток кореня?) 0,25 квадратних метра. Ми також знаємо, що Земля постійно купається в 340 Вт на квадратний метр (Вт/м ^ 2) енергії сонячного світла (усередненого по поверхні Землі) - майже у 8000 разів більше, ніж загальна потреба в енергії, якщо тільки ми знали, як це використовувати. Ви знаєте, наскільки яскравою є лампочка потужністю 100 Вт, тож уявіть, 3,4 з них освітлюють кожен квадратний метр планети - це багато світла!
Навіть з огляду на все це, наш завод забирає багато енергії - насправді приблизно 27 000 калорій. Але ми знаємо, що не отримуємо 27 000 калорій з колосся, або ми не змогли забити два-три вдень на барбекю. Насправді колос солодкої кукурудзи містить лише близько 90 калорій, тож якимось чином втрачається коефіцієнт 300 між енергією сонячного світла, що потрапляє на рослину, та енергією їжі, яку ми отримуємо з неї. Куди це все дівається?
Більше половини з них рослина взагалі ніколи не поглинає, оскільки рослини поглинають лише певні типи світла. Сонце випромінює світлові хвилі з широким діапазоном довжин хвиль - від довгохвильового інфрачервоного до тих короткохвильових УФ-променів, яких ми всі боїмося. Але хлорофіл поглинає здебільшого червоне і синє світло, яке становить лише близько третини загальної сонячної радіації на рівні моря. Це означає, що хлорофіл у рослині кукурудзи може поглинати лише близько 9000 калорій сонячного світла протягом свого життя, але все-таки лише близько 1% цієї кількості стає цукром, який ми можемо з’їсти. А як щодо решти?