Warum lieben Landwirte die CO2-Anreicherung so sehr?

Kohlenstoff macht etwa 45 % des Trockengewichts von Pflanzen aus und ist möglicherweise das wichtigste Element der Pflanzenstruktur. Pflanzen binden Kohlenstoff aus CO2 in der Luft, aber die CO2-Werte in der Umgebung (an den meisten Orten etwa 300 ppm) reichen bei weitem nicht aus, um das Pflanzenwachstum zu maximieren. Die meisten Pflanzen sehen ein erhöhtes Wachstum zwischen 800 oder 1200 ppm; 1200 ist das Niveau, das die meisten Züchter versuchen zu erreichen.

Insbesondere Indoor-Landwirte können Methoden der CO2-Anreicherung nutzen, um den Ertrag zu steigern (normalerweise um etwa 30%). Aber wie viel CO2 sollten sie hinzufügen, um die Marke von 1200 ppm zu erreichen?

In diesem Beitrag wird erläutert, wie Sie den CO2-Verbrauch von Pflanzen und die erforderliche Ergänzung zur Ertragssteigerung berechnen. Vergessen Sie nicht, dass es wichtig ist, die Mathematik hinter diesen Zahlen zu verstehen, Es gibt einfach zu bedienende Tools, mit denen Züchter etwas Zeit sparen können.

Lesen Sie hier mehr über Supplementierungsmethoden.

Berechnung des CO2-Verbrauchs

Wir empfehlen nicht, die gesamte Berechnung der CO2-Supplementierung selbst durchzuführen. weil es zuverlässige und einfache Tools gibt, die dies in viel kürzerer Zeit für Sie erledigen. Jedoch, Das Verständnis der Logik hinter diesen Berechnungen kann Landwirten helfen zu verstehen, wie CO2 in Ihren Betrieb gelangt und dort verwendet wird.

Um zu verstehen, wie man die CO2-Ergänzungsmengen berechnet, Es gibt drei Dinge, die Sie über die Physik und die Ökonomie der CO2-Ergänzung verstehen müssen: Kohlenstoffdichte, direkte Kosten, und indirekte Kosten.

Konzept #1:Kohlenstoffdichte

Verschiedene Verbindungen haben unterschiedliche Kohlenstoffdichten. Wie Sie unten sehen werden, Propan hat einen höheren Kohlenstoffanteil in einem Molekül als Methan.

Dies bedeutet, dass 1 Pfund Propan NICHT dasselbe ist wie 1 Pfund Erdgas oder 1 Pfund CO2. Der Kohlenstoff aus jedem Rohstoff muss anders berechnet werden.

Konzept #2:Direkte Kosten

Direkte Kosten sind das, was Sie bezahlen, in diesem Fall, für das CO2 selbst. Direkte Kosten der CO2-Anreicherung wären die Kosten der Ergänzungsmethode oder die Kosten des Brenners.

Wenn Sie die Kosten der Ergänzungsmethode und die Kohlenstoffdichte dieser Methode kennen, Sie können die Kosten für den Kohlenstoff erhalten.

Konzept #3:Indirekte Kosten

Bei der CO2-Anreicherung wird oft verbrannt. Dadurch entsteht CO2 zusätzlich zu Wasserdampf und Wärme. In diesem Fall, die indirekten Kosten sind Dinge wie Entfeuchtung, Klimaanlage, und Kühlung – Kosten, die sich aus dem Ergänzungsprozess ergeben oder damit verbunden sind.

Um diese Kosten zu verstehen, Sie müssen die erzeugten BTUs (British Thermal Units) und die erzeugte Wassermenge kennen.

Schritte zur Berechnung der CO2-Anreicherung

Wir können den Prozess der Berechnung der CO2-Menge, die Sie ergänzen müssen, in Schritte unterteilen:

1 – Berechnen Sie die Kohlenstoffdichte der Ernte.

Zum Beispiel, eine Kulturpflanze kann einen Kohlenstoffgehalt von 50 % des Trockengewichts aufweisen. Die meisten Pflanzen enthalten 40–50% Kohlenstoff (Trockengewicht). Dies ändert sich zwischen Kulturpflanzen und Produktionsmethode, und genauere Zahlen finden Sie in der Literatur zu diesem Thema, aber es liegt normalerweise sehr nahe bei 45%.

2 – Berechnen Sie den entfernten Kohlenstoff.

Dies beschreibt im Wesentlichen, wie viel Volumen einer Ernte auf einer bestimmten Basis entfernt wird. In Kombination mit der Kohlenstoffdichte der Ernte, Das entfernte Volumen sagt uns, wie viel Kohlenstoff wir ergänzen müssen.

Sie werden dies wahrscheinlich in Pfund pro Zeiteinheit messen. Zum Beispiel:
Farmer Joe erntet jede Woche 12 Pfund Basilikum und 40 Pfund Salat. Bei 47 % bzw. 45 % Kohlenstoff Joe entfernt [12(.47)] + [40(.45)] Pfund Kohlenstoff pro Woche. Das ergibt 23,64 lbs/Woche.

3 – Berechnen Sie den Kohlenstoffgehalt eines bestimmten Rohstoffs.

Sie können diese Zahlen verwenden, um den Kohlenstoffgehalt der 3 am häufigsten verwendeten Rohstofftypen zu berechnen:

• Erdgas (Methan), (CH4)
• Propan, (C3H8)
• Kohlendioxid, (CO2)

Sie könnten versucht sein zu sagen, „Da ich zehn Pfund CO2 habe, Ich habe zehn Pfund Kohlenstoff.“ So geht es nicht; Wir müssen uns das Gewicht jedes Elements ansehen und wie viele Atome in der Ausgangsverbindung enthalten sind.

Für CH4 (Methan):

Das Molekulargewicht von Kohlenstoff beträgt etwa 12, und das Molekulargewicht von Wasserstoff liegt nahe 1. Das Gesamtmolekulargewicht von Methan, dann, ist 12(1 Kohlenstoff)+1(4 Wasserstoff)=16 .

Um die Kohlenstoffdichte für CH4 zu berechnen, Finden Sie den Kohlenstoffanteil, indem Sie das Gewicht des Kohlenstoffs durch das Gesamtmolekulargewicht teilen:

Kohlenstoffgewicht/Gesamtgewicht =12/16 =0,75 oder 75% Kohlenstoff

Für C3H8 (Propan):

Drei Kohlenstoffatome ergeben ein Gewicht von 36, und 8 Wasserstoffatome ergeben das Gesamtmolekulargewicht 44.

Die Kohlenstoffdichte ist 36/44 oder 82 %.

Für CO2:

Das Atomgewicht von Sauerstoff liegt bei 16, die Kohlenstoffdichte ist also 12/44 oder 27 %.

Wie du siehst, Sie erhalten die beste Kohlenstoffdichte von Propan und Erdgas. Während Sie beide verbrennen müssen, Sie bringen CO2 viel effizienter in Ihr System.

Jeder der Kraftstoffe führt zu CO2 und anderen Produkten.

Brennen eines CH4, zum Beispiel, ergibt 1 CO2 und 2 H20, zusammen mit Hitze.

Jetzt wissen Sie, wie viel von einem Rohstoff Sie verbrennen/freisetzen müssen, um ihn zu ergänzen.

*Hinweis zu Einheiten :Erdgas wird in Kubikfuß gemessen, CO2 wird in Pfund gemessen, und Propan wird oft in Gallonen gemessen.

Sie möchten, dass Ihre Schätzung für die CO2-Ergänzung (aus Schritt 2 – die Menge an entferntem Kohlenstoff) der tatsächlichen Ergänzung (aus Schritt 3 – die Menge an Kohlenstoff, die Sie wieder zufügen) in der verwendeten Maßeinheit entspricht.

Wenn Sie das entnommene Erntegutvolumen nach Gewicht (Pfund) messen, aber Sie verwenden Erdgas, Sie möchten die Erdgaszahl in Pfund umrechnen. Die Nummer, die Sie dafür verwenden können, ist 0,06242796 Pfund pro Kubikfuß Erdgas bei Umgebungstemperatur und -druck.

Zum Beispiel, Wenn Sie 10 Kubikfuß Erdgas haben, multiplizieren Sie es mit 0,06242796, um das Maß in Pfund zu erhalten. Sie hätten 0,6242796 lbs Erdgas.

Wenn Sie Propan verwenden, Sie können diese Zahl verwenden, um Gallonen in Pfund umzurechnen: 4,24 Pfund pro Gallone. Wieder, Wenn Sie 10 Gallonen Propan haben, mit 4,24 multiplizieren, um die Messung in 42,4 lbs Propan umzuwandeln.

Denken Sie daran, die Menge an tatsächlichem Kohlenstoff zu berechnen, die Sie aus einer bestimmten Kohlenstoffanreicherungsmethode erhalten:

Für 42,4 Pfund Propan, die eine Kohlenstoffdichte von 82% hat, multiplizieren Sie 42,4 mit ,82, um 34,77 lbs Kohlenstoff zu erhalten.

4 – Berücksichtigen Sie die Effizienz Ihrer Einrichtung

Pflanzen nehmen CO2 auf, aber es gibt noch weitere Möglichkeiten, wie CO2 aus der Umwelt verloren gehen kann. Dieser Verlust kann auf die Belüftung zurückzuführen sein, ein undichtes Zimmer, oder Verbreitung aus der Einrichtung.

Bedauerlicherweise, Es gibt keinen einfachen Weg, die Effizienz Ihrer Anlage zu ermitteln. Landwirte können die Effizienz anhand des Luftumsatzes schätzen, Luftstrom durch offene Fenster, Risse unter Türen, usw. In einer vollständig geschlossenen Umgebung, ein Züchter könnte eine Effizienz von 20 % erwarten (20 % Ihres Luftvolumens gehen verloren).

*Denken Sie daran, dass Luft bereits einen CO2-Gehalt von etwa 300 ppm aufweist.

5 – Berechnen Sie die Kosten der CO2-Ergänzung

Multiplizieren Sie die Bruttomenge der CO2-Anreicherung mit der Effizienz, um die Kosten zu ermitteln.

Zum Beispiel, Bauer Joe zahlt 21,91 $/Woche zu ergänzen. Er weiß, jedoch, dass etwa 20 % dieses CO2 durch Belüftung und Luftlecks verloren gehen. Multiplizieren Sie 21,91 $ mit 0,2 (oder 20 %) um die zusätzlichen Kosten zu ermitteln, die zum Ausgleich des verlorenen CO2 erforderlich sind, welches ist $4.38 . Addieren Sie dies zu den ursprünglichen Kosten, und Sie werden sehen, dass Farmer Joe planen sollte, sich durchzubrennen 26,29 $ pro Woche .