en todo el mundo, miles de millones de plantas producen oxígeno para miles de millones de personas. Pero eso es a una escala gigante. ¿Y si lo reducimos a una sola persona en una habitación hermética? Tal vez la clásica pieza de ciencia ficción de un astronauta heroico atrapado en una nave rota en el espacio exterior.
La respuesta corta es de 700 plantas de interior. Eso es lo mínimo., Pero es complicado, así que aquí está la respuesta larga también imagine
imaginemos que nuestra astronauta es una mujer llamada Lucie.
Y vamos a imaginar que Lucie se encuentra atrapada en una planta-habitación libre para empezar.
el oxígeno constituye aproximadamente el 20% del aire que nos rodea, pero solo el 15% del aire que exhalamos. Con cada respiración, consumimos un cuarto del oxígeno disponible., Así que Lucie se asfixiará trágicamente después de respirar todo el aire en su prisión flotante cuatro veces.
en realidad, sería mucho más pronto que eso porque el oxígeno se distribuiría uniformemente por toda la habitación. Pero resulta que no es ni de lejos el mayor problema en este escenario. Así que no te preocupes por ahora.
¿cuánto aire respiras?
el humano promedio respira alrededor de 7-8 litros de aire por minuto. A lo largo de un día entero, que funciona como alrededor de 10k-11.5 K litros de aire., La mujer promedio es más pequeña que el hombre promedio, así que tomemos el menor número de 10.000 litros para el consumo diario de aire de Lucie.
diez mil litros pueden sonar como mucho. Pero eso es porque solo pensamos en litros en el contexto de gasolina o refrescos.,
Espaciosas naves espaciales
El mayor cohete jamás se ha hecho todavía estaba bastante apretado en el espacio, pero que probablemente obtendrá más cómodo en el futuro. Digamos que la habitación en la que Lucie está infelizmente atrapada es de 4m de largo, 4m de ancho y 2m de alto. Eso es un poco más grande que el dormitorio promedio y un poco más pequeño que la sala de estar promedio.,Lucie ya está teniendo un mal día. No hay necesidad de hacerla claustrofóbica también.
Una habitación de este tamaño tiene un volumen de 4 x 4 x 2 = 32m3. Y un solo metro cúbico equivale a 1000 litros-gracias sistema métrico!así que Lucie tiene 32.000 litros de aire para respirar, lo que pasará en poco más de tres días.
en ese punto, la concentración de oxígeno en la habitación habrá caído al 15%.,
Es esto de supervivencia?
Sí! Lucie vive.
sin aliento
los montañeros generalmente comienzan a experimentar el mal de altura a unos 3000m sobre el nivel del mar. A esta altitud, la composición del aire es la misma, pero la presión es mucho menor. Esto significa que obtienes menos oxígeno en cada respiración, haciendo que la concentración de oxígeno se sienta más baja.
El aire se vuelve muy delgada hasta allí.,
a 3000 m, la concentración de oxígeno equivalente es solo ligeramente inferior al 15%.
así que tenemos una buena idea de lo que le pasaría a Lucie después de sus tres días en el espacio. Ella probablemente tendrá un poco de dolor de cabeza, sentir un poco de náuseas, tener algunos problemas para dormir, y tal vez conseguir algunos sueños extraños. Tres días no es mucho tiempo para aclimatarse a 3000m, pero debería ser suficiente para evitar que suceda algo peor.
tres días después, Lucie habrá respirado todo su aire dos veces. En este punto, ella estará abajo a aproximadamente 10% de oxígeno., Eso equivale a 6.000 m de altitud, un poco más alto que el Kilimanjaro.
Seis días no es tiempo suficiente para aclimatarse correctamente a estos niveles de oxígeno. Lucie podría sobrevivir allí por un tiempo, pero no es sostenible. Y usará más oxígeno con cada respiración.,
el resultado más probable es una muerte bastante desagradable de edema cerebral (hinchazón en el cerebro) o edema pulmonar (donde esencialmente se ahoga en sus propios fluidos). No es ideal.
pero aún así, seis días deberían ser suficientes para que nuestro intrépido explorador extraterrestre encuentre una salida, ¿verdad? ¿O tal vez una nave espacial que pasa recibirá su llamada de socorro y vendrá a rescatarla?
Después de todo, Matt Damon estaba cultivando papas y comunicándose con la Tierra en poco tiempo.,
El asesino silencioso
Se pone peor. El oxígeno no es el mayor problema de Lucie.
permítanme presentarles a nuestro viejo amigo dióxido de carbono.
a concentraciones atmosféricas normales (alrededor de 400 ppm, es decir, 0.04%), el CO2 no nos causará ningún problema. Bueno, no directamente de todos modos. Está todo el tema del cambio climático en la Tierra, pero eso es probablemente muy bajo en la lista de prioridades de Lucie en este momento.
más apremiante es el hecho de que el dióxido de carbono se vuelve tóxico a concentraciones más altas. Al 5%, es fatal.,
Recuerde que la concentración de CO2 en el aire que respiramos? Sí, también el 5%.
Lucie solo puede respirar todo el aire en una habitación vacía una vez antes de que el CO2 la saque. En realidad, probablemente la mataría mucho más rápido. Una hora de exposición al 5% de CO2 lo matará, por lo que la exposición prolongada al 4% de CO2 probablemente también lo hará.
Sin plantas, Lucie morirá de envenenamiento por dióxido de carbono mucho más rápido que por falta de oxígeno. Tiene tres días como mucho.,
Tiempo de traer las plantas de interior.
¿cuántas plantas se necesitarían para producir suficiente oxígeno para respirar?
Con solo tres días de vida, Lucie tenía más esperanza de que ya tuviera muchas plantas en la habitación para mantenerla viva. Eso no es tiempo suficiente para cultivar un ‘pulmón’ hortícola efectivo desde cero.
entonces, ¿cuántas plantas necesita?
bueno, el espacio es, como dijo Douglas Adams, grande.,
las posibilidades de que Lucie sea rescatada por una nave espacial que pasa son bastante escasas, por lo que los niveles de oxígeno y CO2 tendrán que mantenerse estables durante mucho tiempo.
Usando las mismas cifras que arriba, Lucie respira alrededor de 420 litros de aire por hora, y ese aire es aproximadamente 20% de oxígeno. Así que Lucie consigue 84 litros de oxígeno cada hora. Los científicos han averiguado que la hoja promedio (Si existe tal cosa) produce aproximadamente 5 mililitros de oxígeno en la misma cantidad de tiempo.,
rápidamente Un poco de matemáticas nos da 84 / 0.005 = 16,800 hojas necesarias. Tu planta de casa madura promedio puede tener alrededor de 25 hojas, lo que nos da 672 plantas. Probablemente sea mejor redondear hasta 700 para estar en el lado seguro.
exhalamos aproximadamente una molécula de CO2 extra por cada molécula de oxígeno que consumimos, y las plantas hacen lo contrario., Eso significa que estas 700 plantas también deberían prevenir el envenenamiento por dióxido de carbono.
¡así que ahí está nuestra respuesta (simplificada)! Si alguna vez estás atrapado en una habitación hermética de tamaño promedio, echa un vistazo a tu alrededor. Si ves menos de 700 plantas de interior, probablemente estarás muerto en unos días.
Apretado en el espacio
Claro, no hay nada cada vez que simple. El problema más obvio es a dónde no-Tierra van a ir esas 700 plantas?, ¿Es posible tener suficientes plantas para satisfacer sus necesidades de oxígeno?
la habitación de 4m x 4m de Lucie tiene 16m2 de espacio. Una selección de plantas de casa maduras necesitaría al menos 25 cm de espacio en cada dirección, que funciona como 0.0625m2 para cada planta. Desafortunadamente, eso significa que Lucie solo puede exprimir unas 250 plantas. Y ni siquiera tendrá espacio para sentarse. El almacenamiento de alimentos y agua también consumirá el espacio disponible.
aún así, podría caber en suficientes plantas si tiene una habitación llena de estantes rebosantes de vegetación.,
Lucie esperaba que su prisión de ciencia ficción fuera una granja vertical.
estado Estacionario
Las plantas no producen oxígeno a un ritmo constante.
Las plantas producen cantidades variables de oxígeno a diferentes temperaturas en varias etapas del ciclo de crecimiento. La supervivencia de Lucie ahora depende de estar atrapada en un cuarto de cultivo con una temperatura que no fluctúe mucho.,
mantener las luces encendidas
También debemos recordar que la mayoría de las plantas templadas solo producen oxígeno durante el día. Cambian a absorber oxígeno y liberar dióxido de carbono por la noche.
De ocho a doce horas de oscuridad no permitir que el oxígeno que los niveles bajen lo suficiente como para ser un problema. Pero Lucie va a necesitar el doble de plantas si solo producen oxígeno durante la mitad del día., Y exprimir 1400 plantas en una habitación ya abarrotada no va a ser fácil.
idealmente, Lucie necesita las luces encendidas las 24 horas del día. No dormirá mucho, pero estar cansada es mejor que estar muerta.
no todas las plantas son iguales
Las plantas no funcionan de la misma manera.
Muchas plantas nativas de áreas áridas solo respiran por la noche. Es un mecanismo de supervivencia, ya que mantener sus poros cerrados durante el día evita que pierdan demasiada agua por la transpiración.
pero con la luz diurna de 24 horas de Lucie, estas plantas no producirán oxígeno en absoluto.,
La habitación podría ser equipada con una mezcla de 50/50 de las zonas templadas y áridas de las plantas, que permitiría a la constante producción de oxígeno durante todo el día. Pero todavía necesitarías 1400 plantas en lugar de 700. La luz artificial perpetua es más eficiente. Crucemos los dedos las luces siguen funcionando!
entonces, ¿qué necesita Lucie para sobrevivir a su terrible experiencia?, Necesita quedarse atrapada en una granja vertical de tamaño razonable con al menos 700 plantas de casa maduras, todas de áreas relativamente húmedas, con las luces encendidas las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
no Se ve bien.
pensando a largo plazo
si la habitación de Lucie cumple con todas estas Condiciones, teóricamente podría respirar durante semanas, meses o años., Durante esas escalas de tiempo, tenemos que empezar a preocuparnos por otros materiales en la habitación.
al igual que las plantas y Lucie, las bacterias en el suelo también respirarán. Absorberán oxígeno precioso y emitirán dióxido de carbono adicional. Las plantas deben reciclar esto de nuevo en oxígeno, pero no siempre es tan fácil.
En la década de 1980 y 90, un grupo de científicos y un rico hombre de negocios construyó el más grande sistema cerrado en la historia., Biosphere 2 fue el hogar de un grupo de investigadores/sujetos de prueba durante dos años para ver si podían sobrevivir en la estructura hermética.
Los gerentes de proyecto finalmente tuvieron que bombear oxígeno adicional.
¿por Qué? El dióxido de carbono producido por la respiración del suelo reaccionó con las paredes de hormigón, produciendo carbonato de calcio y agua. Eso significaba que el CO2 nunca llegó a las plantas y nunca se convirtió de nuevo en oxígeno.
después de 16 meses, esta reacción inesperada fue suficiente para agotar el suministro de oxígeno a niveles peligrosos.,
cualquier material oxidante como el hierro también consumiría oxígeno precioso con el tiempo. Así que Lucie necesita estar atrapada en una habitación sin ningún material que pueda reaccionar con oxígeno o dióxido de carbono.
cultivar las plantas hidropónicamente (sin suelo) aumentaría el margen de error.,
vida o muerte
Teniendo en cuenta que está atrapada en una habitación hermética con una mínima posibilidad de rescate o escape, Lucie probablemente no tiene la mejor suerte en la galaxia.
pero puede que no sea el final.
si está atrapada en un cuarto de cultivo hidropónico con al menos 700 plantas maduras dispuestas en estantes extensos, y si ninguna de esas plantas proviene de regiones áridas, y si las luces están siempre encendidas, y si también tiene una manera de obtener comida y agua adecuadas, entonces Lucie podría sobrevivir más de unos pocos días., Y si la habitación está construida con materiales inertes o las superficies se tratan adecuadamente, incluso podría vivir hasta la vejez.
Pero probablemente no. Nunca hemos hecho esto con éxito, incluso cuando lo hemos intentado.
Al menos ella estará rodeado por las plantas.
Este artículo apareció por primera vez en Candide.