à Travers le monde, des milliards de plantes produisent de l’oxygène pour des milliards de personnes. Mais c’est sur une échelle géante. Et si on réduisait ça à une seule personne dans une pièce hermétique? Peut-être le décor classique de science-fiction d’un astronaute héroïque pris au piège sur un vaisseau brisé dans l’espace.
La réponse courte est de 700 plantes d’intérieur. C’est le strict minimum., Mais c’est compliqué, alors voici la longue réponse aussi
imaginons que notre astronaute soit une femme qui s’appelle Lucie.
Et imaginons Lucie est pris au piège dans une usine-gratuit chambre pour commencer.
l’Oxygène représente environ 20% de l’air autour de nous, mais seulement 15% de l’air que nous expirons. Avec chaque souffle, nous utilisons un quart de l’oxygène disponible., Lucie va donc tragiquement s’asphyxier après avoir respiré tout l’air dans sa prison flottante quatre fois.
en réalité, ce serait beaucoup plus tôt que cela car l’oxygène serait réparti uniformément dans la pièce. Mais il s’avère que c’est loin d’être le plus gros problème dans ce scénario. Alors ne vous inquiétez pas à ce sujet pour l’instant.
quelle quantité d’air respirez-vous?
l’homme moyen respire environ 7 à 8 litres d’air par minute. Sur une journée entière, cela équivaut à environ 10k-11.5 k litres d’air., La femme moyenne est plus petite que l’homme moyen, alors prenons le nombre inférieur de 10 000 litres pour la consommation quotidienne d’air de Lucie.
dix mille litres peuvent sembler beaucoup. Mais c’est parce que nous ne pensons aux litres que dans le contexte de l’essence ou des boissons gazeuses.,
Spacieuses vaisseaux
La plus grande fusée jamais fait était encore assez serré sur l’espace, mais ils vont probablement obtenir plus à l’aise dans l’avenir. Disons que la pièce dans laquelle Lucie est malheureusement coincée fait 4m de long, 4m de large et 2m de haut. C’est un peu plus grand que la chambre moyenne et un peu plus petit que le salon moyen.,
Lucie a déjà une mauvaise journée. Il n’est pas nécessaire de la rendre claustrophobe aussi.
Une chambre de cette taille a un volume de 4 x 4 x 2 = 32m3. Et un seul mètre cube équivaut à 1000 litres — grâce au système métrique!
Lucie a donc 32 000 litres d’air à respirer, qu’elle traversera en un peu plus de trois jours.
à ce moment-là, la concentration d’oxygène dans la pièce aura chuté à 15%.,
Est-ce possible de survivre?
Yep! Lucie vit.
essoufflé
Les alpinistes commencent généralement à éprouver le mal d’altitude à environ 3000m d’altitude. À cette altitude, la composition de l’air est la même, mais la pression est beaucoup plus faible. Cela signifie que vous obtenez moins d’oxygène dans chaque respiration, ce qui réduit la concentration en oxygène.
L’air est assez mince là-haut.,
À 3000 m, la concentration équivalente en oxygène n’est que légèrement inférieure à 15%.
Nous avons donc une bonne idée de ce qui arriverait à Lucie après ses trois jours dans l’espace. Elle aura probablement un peu mal à la tête, se sentira un peu nauséeuse, avoir du mal à dormir, et peut-être avoir des rêves étranges. Trois jours ne sont pas longs pour s’acclimater à 3000m, mais cela devrait être suffisant pour éviter que quelque chose de pire ne se produise.
trois jours plus tard, Lucie aura respiré tout son air deux fois. À ce stade, elle sera à environ 10% d’oxygène., Cela équivaut à 6 000 m d’altitude, un peu plus haut que le Kilimandjaro.
Six jours n’est pas assez long pour bien s’acclimater à ces niveaux d’oxygène. Lucie pourrait y survivre pendant un certain temps, mais ce n’est pas durable. Et elle consommera plus d’oxygène à chaque respiration.,
le résultat le plus probable est une mort assez désagréable due à un œdème cérébral (gonflement du cerveau) ou à un œdème pulmonaire (où vous vous noyez essentiellement dans vos propres fluides). Pas l’idéal.
Mais quand même, six jours devraient être assez longs pour que notre intrépide explorateur extraterrestre trouve une issue, Non? Ou peut-être qu’un vaisseau spatial qui passe recevra son appel de détresse et viendra la sauver?
Après tout, Matt Damon cultivait des pommes de terre et communiquait avec la Terre en un rien de temps.,
Le tueur silencieux
Il y a pire. L’oxygène n’est pas le plus gros problème de Lucie.
Permettez-moi de vous présenter notre vieil ami carbon dioxide.
à des concentrations atmosphériques normales (environ 400 ppm, soit 0,04%), le CO2 ne nous causera aucun problème. Eh bien, pas directement de toute façon. Il y a toute la question du changement climatique sur Terre, mais c’est probablement assez bas sur la liste des priorités de Lucie en ce moment.
plus urgent est le fait que le dioxyde de carbone devient toxique à des concentrations plus élevées. À 5%, c’est fatal.,
rappelez-vous la concentration de CO2 dans l’air que nous expirons? Oui, aussi 5%.
Lucie ne peut respirer tout l’air dans une pièce vide qu’une seule fois avant que le CO2 ne l’emporte. En réalité, cela la tuerait probablement beaucoup plus rapidement. Une heure d’exposition à 5% de CO2 vous tuera, donc une exposition prolongée à 4% de CO2 le fera probablement aussi.
Sans plantes, Lucie mourra d’intoxication au dioxyde de carbone beaucoup plus rapidement qu’elle ne mourra de privation d’oxygène. Elle a trois jours.,
Temps de mettre dans les plantes d’intérieur.
Combien de plantes pour produire assez d’oxygène pour respirer?
avec seulement trois jours à vivre, Lucie avait intérêt à espérer qu’elle a déjà beaucoup de plantes dans la pièce pour la garder en vie. C’est loin d’être assez de temps pour cultiver un « poumon » horticole efficace à partir de zéro.
alors, de combien de plantes a-t-elle besoin?
Eh bien, L’espace est, comme le disait Douglas Adams, Grand.,
Les chances que Lucie soit sauvée par un vaisseau spatial de passage sont assez minces, donc les niveaux d’oxygène et de CO2 vont devoir rester stables pendant très longtemps.
en utilisant les mêmes chiffres que ci-dessus, Lucie respire environ 420 litres d’air par heure, et cet air est à peu près 20% d’oxygène. Lucie reçoit 84 litres d’oxygène toutes les heures. Les scientifiques ont établi que la feuille moyenne (s’il y a une telle chose) produit environ 5 millilitres d’oxygène dans le même laps de temps.,
Une rapide peu de maths nous donne 84 / 0.005 = de 16 800 feuilles requis. Votre plante d’intérieur mature moyenne pourrait avoir environ 25 feuilles, ce qui nous donne 672 plantes. Probablement préférable d’arrondir jusqu’à 700 pour être du bon côté.
nous expirons environ une molécule de CO2 supplémentaire pour chaque molécule d’oxygène que nous consommons, et les plantes font le contraire., Cela signifie que ces 700 plantes devraient également prévenir l’empoisonnement au dioxyde de carbone.
Il y a donc notre réponse (simplifiée)! Si vous êtes coincé dans une pièce hermétique de taille moyenne, jetez un coup d’œil. Si vous voyez moins de 700 plantes d’intérieur, vous serez probablement mort dans quelques jours.
Serré sur l’espace
Bien sûr, rien n’est jamais simple. Le problème le plus évident est où sur not-Earth ces 700 plantes vont-elles aller?, Est-il même possible d’avoir suffisamment de plantes pour répondre à vos besoins en oxygène?
la chambre 4m x 4m de Lucie a 16m2 de surface au sol. Une sélection de plantes d’intérieur Matures aurait besoin d’au moins 25 cm d’espace dans chaque direction, ce qui correspond à 0.0625m2 pour chaque plante. Malheureusement, cela signifie que Lucie ne peut que presser environ 250 plantes. Et elle n’aura même pas de place pour s’asseoir. Le stockage de nourriture et d’eau mangera également dans l’espace disponible.
pourtant, vous pourriez concevoir assez de plantes si vous avez une pièce pleine d’étagères débordant de verdure.,
Lucie avait intérêt à ce que sa prison de science-fiction soit une ferme verticale.
l’état Stationnaire
Les plantes ne produisent pas d’oxygène à un rythme régulier.
Les plantes produisent des quantités variables d’oxygène à différentes températures à différents stades du cycle de croissance. La survie de Lucie dépend maintenant d’être coincé dans une salle de culture avec une température qui ne fluctue pas fortement.,
garder les lumières allumées
Nous devons également nous rappeler que la plupart des plantes tempérées ne produisent de l’oxygène que pendant la journée. Ils passent à absorber l’oxygène et à libérer du dioxyde de carbone la nuit.
Huit à douze heures d’obscurité ne permettait pas à des niveaux de l’oxygène à la baisse assez pour être un problème. Mais Lucie aura besoin de deux fois plus de plantes si elles ne produisent de l’oxygène que la moitié de la journée., Et presser 1400 plantes dans une pièce déjà surpeuplée ne sera pas facile.
idéalement, Lucie a besoin des lumières sur 24 heures par jour. Elle ne dormira pas beaucoup, mais être fatiguée vaut mieux que d’être morte.
toutes les plantes Ne sont pas créés égaux
les Plantes ne fonctionnent pas tous de la même façon.
beaucoup de plantes originaires des zones arides ne respirent que la nuit. C’est un mécanisme de survie, car garder leurs pores fermés pendant la journée les empêche de perdre trop d’eau par transpiration.
mais avec la lumière du jour de Lucie 24 heures, ces plantes ne produiront pas d’oxygène du tout.,
La salle peut être équipée avec un mélange 50/50 de tempérés et aride, les plantes, ce qui permettrait constante de la production d’oxygène tout au long de la journée. Mais vous auriez toujours besoin de 1400 plantes plutôt que de 700. La lumière du jour artificielle perpétuelle est plus efficace. Les doigts croisés les lumières fonctionnent toujours!
alors, de quoi Lucie a-t-elle besoin pour survivre à son épreuve?, Elle doit rester coincée dans une ferme verticale de taille raisonnable avec au moins 700 plantes d’intérieur Matures, toutes provenant de zones relativement humides, avec les lumières allumées 24/7.
Ce n’est pas à la recherche de bonnes.
penser à long terme
Si la chambre de Lucie répond à toutes ces conditions, elle pourrait théoriquement respirer pendant des semaines, des mois ou des années., Au cours de ces laps de temps, nous devons commencer à nous inquiéter des autres matériaux dans la pièce.
tout comme les plantes et Lucie, les bactéries dans le sol respireront également. Ils aspirent de l’oxygène précieux et émettent du dioxyde de carbone supplémentaire. Les plantes devraient recycler cela en oxygène, mais ce n’est pas toujours aussi facile.
Dans les années 1980 et 90, un groupe de scientifiques et d’un riche homme d’affaires construit le plus grand système fermé dans l’histoire., Biosphere 2 a accueilli un groupe de chercheurs/sujets de test pendant deux ans pour voir s’ils pouvaient survivre dans la structure étanche à l’air.
Les chefs de projet ont finalement dû pomper de l’oxygène supplémentaire.
pourquoi? Le dioxyde de carbone produit par la respiration du sol a réagi avec les murs en béton, produisant du carbonate de calcium et de l’eau. Cela signifie que le CO2 n’a jamais atteint les plantes et n’a jamais été transformé en oxygène.
Après 16 mois, Cette réaction inattendue a été suffisante pour épuiser l’apport en oxygène à des niveaux dangereux.,
tout matériau oxydant comme le fer consommerait également de l’oxygène précieux au fil du temps. Lucie doit donc être coincée dans une pièce sans aucun matériau susceptible de réagir avec l’oxygène ou le dioxyde de carbone.
la culture hydroponique des plantes (sans sol) augmenterait la marge d’erreur.,
vie ou mort
considérant qu’elle est coincée dans une pièce hermétique avec un minimum de chance de sauvetage ou d’évasion, Lucie n’a probablement pas la meilleure chance dans la galaxie.
Mais ce n’est peut-être pas la fin.
si elle est coincée dans une salle de culture hydroponique avec au moins 700 plantes d’intérieur Matures disposées sur de vastes étagères, et si aucune de ces plantes ne vient de régions arides, et si les lumières sont toujours allumées, et si elle a également un moyen d’obtenir de la nourriture et de l’eau adéquates, alors Lucie pourrait, Et si la pièce est construite à partir de matériaux inertes ou si les surfaces sont traitées de manière appropriée, elle pourrait même vivre jusqu’à un âge avancé.
Mais probablement pas. Nous ne l’avons jamais fait avec succès, même lorsque nous avons essayé de le faire.
Au moins, elle va être entouré par les plantes.
Cet article est paru pour la première fois sur Candide.