Leif Andersson Henriksbergsvägen 104 136 67 Vendelsö 2010-09-03
Växternas verkningsgrad
=======================
Livet på Jorden är solljusdrivet. Med hjälp av solljus bygger växterna upp energirika föreningar
som människor och djur kan äta.
För våra kulturväxter gäller att 6 % av torrsubstansen består av mineraler som de tar upp ur
jorden med hjälp av rotsystemet. Återstående 98 % är kol, väte och syre som växten hämtar
från luften (och vatten).
De mineral som växterna använder är vanliga och vi kan via gödsling tillföra dem i de koncentrationer
som ger högst tillväxthastighet. Tillför man tillräckligt med vatten och alla mineraler blir det alltså
tillgången på ljus och koldioxid i luften som sätter den teoretiska gränsen för växternas tillväxt-
hastighet.
Brännvärdet för mjöl är 4 kWh/kg. Solinstrålningen är maximalt 1 kW/m2 och det årliga inflödet av
solenergi kan uppskattas till 2000 kWh/m2. Det ger 20 GWh per år på en åker med ytan 1 ha. Om denna
energi kunde användas för att producera mjöl med 100 % verkningsgrad skulle man kunna ta ut
5000 ton/ ha. Ett vanligt skördeutfall är 5 ton/ha vilket betyder att vi producerar mat med 1 0/00
verkningsgrad, det vill säga att 1 0/00 av solljuset omvandlas till kemisk energi i maten.
Om en växt kunde ta upp all koldioxid i luften skulle den kunna växa i den takt som ny koldioxid
diffunderar in från omgivningen. Om koldioxidens diffusionshastighet är 0,01 m/s skulle då en åker
på 1 ha kunna ge 400 ton/år om växtperioden är 2000 timmar per år. Koldioxidverkningsgraden
är alltså omkring 1 0/0.
Trots att luftens koldioxidhalt är så låg som knappt 0,4 0/00 tycks det alltså finnas tillräckligt
med koldioxid för att växterna skulle kunna utnyttja en betydande del av solljuset. Men riktigt
så enkelt är det inte.
Vid växtytan sker ett utbyte mellan luftens och växtens koldioxid. Koldioxidmolekyler från luften
tränger in i växten och koldioxidmolekyler från växten tränger ut i luften. För att växten skall kunna
ta upp koldioxid måste halterna i luften och i växten vara sådana att växten tar upp mer koldioxid
än den förlorar.
Koldioxidtrycket inne i växten måste vara så högt att fotosyntesen går åt rätt håll men samtidigt
så mycket lägre än luftens koldioxidtryck att koldioxid strömmar in i växten. Luftens koldioxidhalt
är nu så låg att den ligger nära den gräns där fotosyntesen avstannar. Det innebär att växterna inte
kan utnyttja all tillgänglig koldioxid. Luftens koldioxidhalt blir då, snarare än ljustillgången, den
tillväxtfaktor som mest begränsar tillväxthastigheten.Redan den lilla ökning av koldioxidtillförseln
som man uppnår genom att prata med sina blommor och blåsa utandningsluft med 4 % koldioxid på dem
kan ge märkbart bättre tillväxt.
Ett sätt att öka utbytet för stråsäd är att använda sorter som ger mer korn och mindre halm.
Övergången till sådana sorter har bidragit till väsentligt större skördar. Men det innebär att
växtens koldioxidfångande yta minskat.
Övergången till nya högavkastande sorter har skett samtidigt som luftens koldioxidhalt ökat. Vi
har övergett sorter som genom det naturliga urvalet anpassats till dåtidens koldioxidhalt. Resultatet
har blivit gott och vi har gjort oss beroende av dagens stora skördar. Bra, men riskabelt. Vi vet
mycket lite om vad som kan hända om luftens koldioxidhalt sjunker.
Man kan se en växt som en reaktor som drivs av solljus och omvandlar koldioxid och vatten till
energirika kolhydrater. Verkningsgraden kan räknas i promille. Den är jämförbar med verkningsgraden
hos de första atmosfäriska ångmaskinerna. Men när man började förstå hur en ångmaskin
fungerade kunde vi snabbt öka verkningsgraden. På liknande sätt börjar vi nu förstå hu växter
fungerar och kan börja utvecklingen mot högre verkningsgrad.
I denna utveckling spelar luftens koldioxidhalt en viktig roll. Koldioxid är Jordens viktigaste
bristvara. Det finns all anledning att tänka igenom vårt sätt att återföra fossilt kol till biosfären.
Men dagens tanklösa diskussion om vad som är "klimatsmart" är inte något bidrag till detta.
Frågan är inte hur vi skall kunna bli kvitt koldioxiden utan hur vi skall kunna ta vara på den
värdefulla resurs som koldioxid är.
Vid täckt odling, till exempel i växthus, kan man med enkla medel höja luftens koldioxidhalt. Det
är väl känt att detta kan ge större skördar redan för dagens grödor som inte anpassats för att
utnyttja hög koldioxidhalt.
Vi lever alla av solljus och koldioxid. Vi har all anledning att fundera kring vårt sätt att hantera
koldioxid men att införa utsläppsrätter baserade på en klimathypotes som man kunde avfärda redan
för närmare hundra år sedan är minst sagt befängt.
___________________________________
-----------------------
Till http://www.lexsup.se