Prototype this по-русски - выпуск двадцать девятый. Завтрашний Марс уже сегодня...
Читая про блэкаут в Скипсхоле, задумался о глобальных энергетических проблемах. Ну как всегда - прет маниловщина... Затем вспомнил основы электротехники, то-се, пятое-десятое, в общем - дошел до углекислоты в атмосфере. Нормальный такой походняк, в общем, свободное ассоциирование по полной программе, да. Ну а раз углекислота - значит, фотосинтез, и тут уже - тушите свет, сушите весла...
Дело в том, что фотосинтез, то есть извлечение углекислоты из атмосферы растениями, находится в прямой зависимости от концентрации этой самой углекислоты. Немного загуглив, обнаружил очень интересный материал. А по ссылке там есть показательное видео:
Иными словами, утроив содержание СО2 в воздухе, мы при прочих равных получаем примерно полуторакратный рост биомассы. То есть - растение успевает поглотить из воздуха в полтора раза большее количество углекислоты. Это уже хорошо, да?
Однако самое любопытное не это. Самое любопытное вот что. Относительный прирост биомассы по растению распределен неравномерно. Меньше всего прирастают листья. Оно и понятно - раз углекислоты больше, и фотосинтез проходит легче, значит - и растению не нужно наращивать листья. Все идет в корень. А корень у нас, на секундочку, прирастает почти в два с половиной раза по массе.
Сейчас я буду приводить слова. А вы подумайте. Картошка. Морковка. Свекла. Редька. Сахарная свекла. То есть - основные пищевые и промышленные культуры. А из картошки и свеклы еще и спирт гонят, который - экологически чистое топливо и вообще крайне приятный во всех отношениях продукт, кстати...
Вывод. С одной и той же площади, увеличив в три раза концентрацию СО2, мы можем получать в два с лишним раза больший урожай...
Дело за малым. Нам нужно как-то увеличить содержание этого самого СО2...
И тут нам на ум приходит первое и самое лучшее, что только может прийти. А именно - растворение газов в жидкостях... И видим мы волшебную табличку:
Таблица. Растворимость газов в 100 г воды при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°C
То есть, вода растворяет углекислоту почти в тридцать раз лучше, чем кислород. Что означает, что при аэрации воды доля растворенной углекислоты в ней выше, чем в атмосфере, и при деаэрации такой воды из нее выделится газовый состав, имеющий повышенное содержание углекислоты. Аэрация воды производится прокачкой через нее атмосферного воздуха. Деаэрация - нагревом либо понижением давления.
Представим себе аппарат, состоящий из трех частей. Аэратор, деаэратор и магистраль. В аэраторе вода, просачиваясь сверху вниз через пористый материал (фильтр), через который снизу вверх подается атмосферный воздух, насыщается воздухом до 100 %, и собирается внизу, откуда по магистрали подается в деаэратор. В деаэреторе из сводобного объема над поверхностью воды откачивается газовая смесь, а деаэрированная вода подается по магистрали назад в аэратор. Если деаэратор разместить в теплице - то концентрация СО2 в ней будет выше, чем в атмосфере.
Другим вариантом деаэрации можно предположить нагрев подаваемой воды, это будет даже лучше, но придется охлаждать воду перед аэрацией. В данном варианте аэратор и деаэратор представляют из себя сообщающиеся сосуды. Из верхней части аэратора насыщеная газом вода подается с понижением к нагревательному элементу. Выделяющийся на нагревательном элементе газ вызывает ток воды вверх, где вода и газ сепарируются, а обезгаженная (ну не могу тут не ввернуть данное словечко вместо деаэрированная) вода подается в нижнюю часть аэратора через охладитель. В качестве устройства нагрева и охлаждения прекрасно подойдет модуль Пельте, заодно и энергию сэкономим... Сепарированный газ подается в теплицу.
Поскольку устьица листьев растений закрываются при высокой температуре, метод повышения урожайности с помощью углекислоты особенно хорош для средних и высоких широт, что позволяет не только увеличить рост, но и за счет большего продуктивного времени (температура-то воздуха ниже) использовать большую часть рабочего (солнечного) дня.
Повышение урожайности с единицы площади приведет к уменьшению необходимых обрабатываемых площадей, снизит транспортные расходы и расходы на мелиорацию. В районах с прохладным климатом можно проводить насыщение воздуха углекислотой на прямо открытом грунте, накрывая площадь полиэтиленом.
Сокращение посевных площадей особенно актуально в случае космических приложений. Если на Земле можно просто распахать больше земли, то в космосе каждый квадратный сантиметр нужно отвоевывать. Возможность уменьшить в два-три раза площадь теплиц в будущих лунных или марсианских поселениях может означать (с учетом необходимых ресурсов и их доставки) снижение стоимости проектов в разы...
Дело в том, что фотосинтез, то есть извлечение углекислоты из атмосферы растениями, находится в прямой зависимости от концентрации этой самой углекислоты. Немного загуглив, обнаружил очень интересный материал. А по ссылке там есть показательное видео:
Иными словами, утроив содержание СО2 в воздухе, мы при прочих равных получаем примерно полуторакратный рост биомассы. То есть - растение успевает поглотить из воздуха в полтора раза большее количество углекислоты. Это уже хорошо, да?
Однако самое любопытное не это. Самое любопытное вот что. Относительный прирост биомассы по растению распределен неравномерно. Меньше всего прирастают листья. Оно и понятно - раз углекислоты больше, и фотосинтез проходит легче, значит - и растению не нужно наращивать листья. Все идет в корень. А корень у нас, на секундочку, прирастает почти в два с половиной раза по массе.
Сейчас я буду приводить слова. А вы подумайте. Картошка. Морковка. Свекла. Редька. Сахарная свекла. То есть - основные пищевые и промышленные культуры. А из картошки и свеклы еще и спирт гонят, который - экологически чистое топливо и вообще крайне приятный во всех отношениях продукт, кстати...
Вывод. С одной и той же площади, увеличив в три раза концентрацию СО2, мы можем получать в два с лишним раза больший урожай...
Дело за малым. Нам нужно как-то увеличить содержание этого самого СО2...
И тут нам на ум приходит первое и самое лучшее, что только может прийти. А именно - растворение газов в жидкостях... И видим мы волшебную табличку:
Таблица. Растворимость газов в 100 г воды при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°C
То есть, вода растворяет углекислоту почти в тридцать раз лучше, чем кислород. Что означает, что при аэрации воды доля растворенной углекислоты в ней выше, чем в атмосфере, и при деаэрации такой воды из нее выделится газовый состав, имеющий повышенное содержание углекислоты. Аэрация воды производится прокачкой через нее атмосферного воздуха. Деаэрация - нагревом либо понижением давления.
Представим себе аппарат, состоящий из трех частей. Аэратор, деаэратор и магистраль. В аэраторе вода, просачиваясь сверху вниз через пористый материал (фильтр), через который снизу вверх подается атмосферный воздух, насыщается воздухом до 100 %, и собирается внизу, откуда по магистрали подается в деаэратор. В деаэреторе из сводобного объема над поверхностью воды откачивается газовая смесь, а деаэрированная вода подается по магистрали назад в аэратор. Если деаэратор разместить в теплице - то концентрация СО2 в ней будет выше, чем в атмосфере.
Другим вариантом деаэрации можно предположить нагрев подаваемой воды, это будет даже лучше, но придется охлаждать воду перед аэрацией. В данном варианте аэратор и деаэратор представляют из себя сообщающиеся сосуды. Из верхней части аэратора насыщеная газом вода подается с понижением к нагревательному элементу. Выделяющийся на нагревательном элементе газ вызывает ток воды вверх, где вода и газ сепарируются, а обезгаженная (ну не могу тут не ввернуть данное словечко вместо деаэрированная) вода подается в нижнюю часть аэратора через охладитель. В качестве устройства нагрева и охлаждения прекрасно подойдет модуль Пельте, заодно и энергию сэкономим... Сепарированный газ подается в теплицу.
Поскольку устьица листьев растений закрываются при высокой температуре, метод повышения урожайности с помощью углекислоты особенно хорош для средних и высоких широт, что позволяет не только увеличить рост, но и за счет большего продуктивного времени (температура-то воздуха ниже) использовать большую часть рабочего (солнечного) дня.
Повышение урожайности с единицы площади приведет к уменьшению необходимых обрабатываемых площадей, снизит транспортные расходы и расходы на мелиорацию. В районах с прохладным климатом можно проводить насыщение воздуха углекислотой на прямо открытом грунте, накрывая площадь полиэтиленом.
Сокращение посевных площадей особенно актуально в случае космических приложений. Если на Земле можно просто распахать больше земли, то в космосе каждый квадратный сантиметр нужно отвоевывать. Возможность уменьшить в два-три раза площадь теплиц в будущих лунных или марсианских поселениях может означать (с учетом необходимых ресурсов и их доставки) снижение стоимости проектов в разы...