Varför älskar bönder CO2-anrikning så mycket?
Kol utgör cirka 45 % av växternas torrvikt och är möjligen det viktigaste elementet för växtstrukturen. Växter fixerar kol från CO2 i luften, men de omgivande nivåerna av CO2 (cirka 300 ppm de flesta ställen) är inte tillnärmelsevis tillräckligt för att maximera växternas tillväxt. De flesta växter ser ökad tillväxt mellan 800 eller 1200 ppm; 1200 är den nivå som de flesta odlare försöker nå.
Särskilt inomhusbönder kan använda metoder för CO2-anrikning för att öka avkastningen (vanligtvis med cirka 30 %). Men hur mycket CO2 ska de lägga till för att nå gränsen på 1200 ppm?
Det här inlägget kommer att förklara hur man beräknar växtens CO2-förbrukning och det tillskott som krävs för att öka avkastningen. Glöm inte att även om det är viktigt att förstå matematiken bakom dessa siffror, det finns lättanvända verktyg som odlare kan använda för att spara lite tid.
Läs mer om kosttillskottsmetoder här.
Beräkna CO2-förbrukning
Vi rekommenderar inte att du gör all matte själv på CO2-tillskott, eftersom det finns pålitliga och enkla verktyg där ute som kommer att göra det åt dig på mycket kortare tid. Dock, Att förstå logiken bakom dessa beräkningar kan hjälpa odlarna att förstå hur CO2 kommer in och används i din gård.
För att förstå hur man beräknar mängden CO2-tillägg, det finns tre saker som du behöver förstå om fysiken och ekonomin med att komplettera CO2: koldensitet, direkta kostnader, och indirekta kostnader.
Koncept #1:Koldensitet
Olika föreningar har olika koldensiteter. Som du ser nedan, propan har en högre andel kol i en molekyl än vad metan har.
Det betyder att 1 lb propan INTE är detsamma som 1 lb naturgas eller 1 lb CO2. Kolet från varje råmaterial måste beräknas på olika sätt.
Koncept #2:Direkta kostnader
Direkta kostnader är vad du betalar, I detta fall, för själva CO2. En direkt kostnad för CO2-anrikning skulle vara kostnaden för tilläggsmetoden eller kostnaden för brännaren.
Om du känner till kostnaden för tillskottsmetoden och koldensiteten för den metoden, du kan få kostnaden för kolet.
Koncept #3:Indirekta kostnader
CO2-anrikning innebär ofta förbränning. Detta resulterar i CO2 Dessutom vattenånga och värme. I detta fall, de indirekta kostnaderna är saker som avfuktning, luftkonditionering, och kylning – kostnader som uppstår eller är förknippade med tillskottsprocessen.
För att förstå dessa kostnader, du behöver veta vilka BTU:er (British Thermal Units) som genereras och mängden vatten som genereras.
Steg för att beräkna CO2-anrikning
Vi kan dela upp processen för att beräkna mängden CO2 du behöver komplettera i steg:
1 – Beräkna grödans koldensitet.
Till exempel, en gröda kan ha en kolhalt som är 50 % av torrvikten. De flesta grödor innehåller 40–50 % kol (torrvikt). Detta förändras mellan grödor och produktionsmetod, och mer specifika siffror finns i litteraturen om ämnet, men det är vanligtvis mycket nära 45 %.
2 – Beräkna borttaget kol.
Detta beskriver i princip hur mycket volym av en gröda som tas bort på en viss basis. I kombination med grödans koldensitet, volymen som tas bort talar om för oss hur mycket kol vi behöver tillföra.
Du kommer förmodligen att mäta detta i pund per tidsenhet. Till exempel:
Farmer Joe skördar 12 pund basilika och 40 pund sallad varje vecka. Vid 47 % och 45 % kol (respektive), Joe tar bort [12(.47)] + [40(.45)] pund kol per vecka. Det blir 23,64 lbs/wk.
3 – Beräkna kolhalten i ett visst råmaterial.
Du kan använda dessa siffror när du beräknar kolhalten i de tre främsta typerna av råmaterial som används:
- Naturgas (metan), (CH4)
- Propan, (C3H8)
- Koldioxid, (CO2)
Du kan bli frestad att säga, "Eftersom jag har tio kilo CO2, Jag har tio kilo kol." Det är inte så det fungerar; vi måste titta på vikten av varje grundämne och hur många atomer som finns i råvaruföreningen.
För CH4 (metan):
Kolets molekylvikt är cirka 12, och vätes molekylvikt är nära 1. Den totala molekylvikten för metan, sedan, är 12(1 kol)+1(4 väte)=16 .
För att beräkna koldensiteten för CH4, hitta procentandelen kol genom att dividera vikten av kolet med den totala molekylvikten:
Kolvikt/totalvikt =12/16 =,75 eller 75 % kol
För C3H8 (propan):
Tre kolatomer väger 36, och 8 väteatomer gör den totala molekylvikten 44.
Koldensiteten är 36/44 eller 82%.
För CO2:
Atomvikten av syre är nära 16, så är koldensiteten 12/44 eller 27%.
Som du kan se, du får den bästa koldensiteten från propan och naturgas. Även om du måste bränna båda dessa, de är mycket effektivare när det gäller att få in CO2 i ditt system.
Vart och ett av bränslena resulterar i CO2 och andra produkter.
bränner en CH4, till exempel, resulterar i 1 CO2 och 2 H20, tillsammans med värme.
Nu vet du hur mycket av ett råmaterial du behöver bränna/släppa ut för att komplettera.
*Anmärkning om enheter :Naturgas mäts i kubikfot, medan CO2 mäts i pund, och propan mäts ofta i gallon.
Du vill att din uppskattning för CO2-tillskott (från steg 2 - mängden kol som tas bort) ska matcha det faktiska tillskottet (från steg 3 - mängden kol du sätter tillbaka) i den använda måttenheten.
Om du mäter den borttagna skördevolymen i vikt (pund), men du använder naturgas, du vill konvertera naturgastalet till pund. Numret du kan använda för att göra det är 0,06242796 pund per kubikfot naturgas vid omgivande temperatur och tryck.
Till exempel, om du har 10 kubikfot naturgas, multiplicera det med 0,06242796 för att få måttet i pund. Du skulle ha 0,6242796 pund naturgas.
Om du använder propan, du kan använda detta nummer för att konvertera gallon till pund: 4,24 lb per gallon. På nytt, om du har 10 liter propan, multiplicera med 4,24 för att omvandla måttet till 42,4 lbs propan.
Kom ihåg att beräkna mängden faktiskt kol du får ut av en viss kolanrikningsmetod:
För 42,4 lbs propan, som har en koldensitet på 82 %, multiplicera 42,4 med 0,82 för att få 34,77 lbs kol.
4 – Ta hänsyn till effektiviteten av din anläggning
Växter tar upp CO2, men det finns ytterligare sätt som CO2 kan försvinna från en miljö. Denna förlust kan bero på ventilation, ett läckande rum, eller diffusion från anläggningen.
Tyvärr, det finns inget enkelt sätt att hitta effektiviteten i din anläggning. Odlare kan uppskatta effektivitet baserat på luftomsättning, luftflöde genom öppna fönster, sprickor under dörrar, etc. I en helt sluten miljö, en odlare kan förvänta sig 20 % effektivitet (20 % av din luftvolym går förlorad).
*Kom ihåg att luft redan har en omgivningsnivå av CO2 på cirka 300 ppm.
5 – Beräkna kostnaden för CO2-tillskott
Multiplicera bruttomängden CO2-anrikning med effektivitet för att få kostnaden.
Till exempel, Bonden Joe betalar 21,91 USD/vecka att komplettera. Han vet, dock, att ca 20 % av den CO2 går förlorad på grund av ventilation och luftläckor. Multiplicera 21,91 USD med 0,2 (eller 20 %) för att hitta den extra kostnad som krävs för att kompensera för förlorad CO2, vilket är 4,38 USD . Lägg till detta till den ursprungliga kostnaden, och du kommer att se att Farmer Joe borde planera att bränna igenom 26,29 USD per vecka .
