Mengapa petani sangat menyukai pengayaan CO2?
Karbon membentuk sekitar 45% dari berat kering tanaman dan mungkin merupakan elemen terpenting untuk struktur tanaman. Tumbuhan memfiksasi karbon dari CO2 di udara, tetapi tingkat ambien CO2 (sekitar 300 ppm di sebagian besar tempat) hampir tidak cukup untuk memaksimalkan pertumbuhan tanaman. Kebanyakan tanaman melihat peningkatan pertumbuhan antara 800 atau 1200 ppm; 1200 adalah tingkat yang kebanyakan petani coba capai.
Petani dalam ruangan khususnya dapat memanfaatkan metode pengayaan CO2 untuk meningkatkan hasil (biasanya sekitar 30%). Tetapi berapa banyak CO2 yang harus mereka tambahkan untuk mencapai tanda 1200 ppm itu?
Postingan ini akan menjelaskan cara menghitung konsumsi CO2 tanaman dan suplemen yang diperlukan untuk meningkatkan hasil. Jangan lupa bahwa meskipun memahami matematika di balik angka-angka ini penting, ada alat yang mudah digunakan yang dapat digunakan petani untuk menghemat waktu.
Baca lebih lanjut tentang metode suplementasi di sini.
Menghitung Konsumsi CO2
Kami tidak merekomendasikan melakukan semua perhitungan sendiri tentang suplementasi CO2, karena ada alat yang andal dan mudah di luar sana yang akan melakukannya untuk Anda dalam waktu yang jauh lebih singkat. Namun, memahami logika di balik perhitungan ini dapat membantu petani memahami bagaimana CO2 masuk dan digunakan di pertanian Anda.
Untuk memahami bagaimana menghitung jumlah suplemen CO2, ada tiga hal yang perlu Anda pahami tentang fisika dan ekonomi penambahan CO2: kepadatan karbon, biaya langsung, dan biaya tidak langsung.
Konsep #1:Kepadatan karbon
Senyawa yang berbeda memiliki kerapatan karbon yang berbeda. Seperti yang akan Anda lihat di bawah, propana memiliki persentase karbon yang lebih tinggi dalam satu molekul daripada metana.
Ini berarti bahwa 1 pon propana TIDAK sama dengan 1 pon gas alam atau 1 pon CO2. Karbon dari setiap bahan baku harus dihitung secara berbeda.
Konsep #2:Biaya langsung
Biaya langsung adalah apa yang Anda bayar, pada kasus ini, untuk CO2 itu sendiri. Biaya langsung pengayaan CO2 adalah biaya metode suplementasi atau biaya burner.
Jika Anda mengetahui biaya metode suplementasi dan densitas karbon dari metode tersebut, Anda bisa mendapatkan biaya karbon.
Konsep #3:Biaya tidak langsung
Pengayaan CO2 sering melibatkan pembakaran. Ini menghasilkan CO2 sebagai tambahan uap air dan panas. Pada kasus ini, biaya tidak langsung adalah hal-hal seperti dehumidification, AC, dan pendinginan—biaya yang dihasilkan atau terkait dengan proses suplementasi.
Untuk memahami biaya ini, Anda perlu mengetahui BTU (British Thermal Units) yang dihasilkan dan jumlah air yang dihasilkan.
Langkah-langkah menghitung pengayaan CO2
Kami dapat memecah proses penghitungan jumlah CO2 yang Anda perlukan menjadi beberapa langkah:
1 – Hitung kerapatan karbon tanaman.
Sebagai contoh, satu tanaman mungkin memiliki kandungan karbon yang 50% dari berat kering. Sebagian besar tanaman mengandung 40-50% karbon (berat kering). Ini memang mengubah antara tanaman dan metode produksi, dan nomor yang lebih spesifik dapat ditemukan dalam literatur tentang topik tersebut, tetapi biasanya sangat dekat dengan 45%.
2 – Hitung karbon yang hilang.
Ini pada dasarnya menggambarkan berapa banyak volume tanaman yang dibuang pada basis tertentu. Dikombinasikan dengan kepadatan karbon tanaman, volume yang dihapus memberitahu kita berapa banyak karbon yang kita butuhkan untuk melengkapi.
Anda mungkin akan mengukur ini dalam pound per unit waktu. Sebagai contoh:
Petani Joe memanen 12 pon basil dan 40 pon selada setiap minggu. Pada 47% dan 45% karbon (masing-masing), Joe menghilangkan [12(.47)] + [40(.45)] lbs karbon per minggu. Itu menghasilkan 23,64 lbs/minggu.
3 – Hitung kandungan karbon dari bahan baku tertentu.
Anda dapat menggunakan angka-angka ini saat menghitung kandungan karbon dari 3 jenis bahan baku teratas yang digunakan:
- Gas alam (metana), (CH4)
- propana, (C3H8)
- Karbon dioksida, (CO2)
Anda mungkin tergoda untuk mengatakan, “Karena saya punya sepuluh pon CO2, Saya punya sepuluh pon karbon.” Bukan begitu cara kerjanya; kita perlu melihat berat masing-masing elemen dan berapa banyak atom dalam senyawa bahan baku.
Untuk CH4 (metana):
Berat molekul karbon adalah sekitar 12, dan berat molekul hidrogen mendekati 1. Berat molekul total metana, kemudian, adalah 12(1 karbon)+1(4 Hidrogen)=16 .
Untuk menghitung densitas karbon untuk CH4, temukan persentase karbon dengan membagi berat karbon dengan berat molekul total:
Berat karbon/berat total =12/16 =0,75 atau 75% karbon
Untuk C3H8 (propana):
Tiga atom karbon membuat berat 36, dan 8 atom hidrogen membuat total berat molekul 44.
Kepadatan karbon adalah 36/44 atau 82%.
Untuk CO2:
Berat atom oksigen mendekati 16, jadi densitas karbon adalah 12/44 atau 27%.
Seperti yang dapat Anda lihat, Anda mendapatkan kepadatan karbon terbaik dari propana dan gas alam. Meskipun Anda harus membakar keduanya, mereka jauh lebih efisien dalam memasukkan CO2 ke dalam sistem Anda.
Setiap bahan bakar menghasilkan CO2 dan produk lainnya.
Membakar satu CH4, Misalnya, menghasilkan 1 CO2 dan 2 H20, bersama dengan panas.
Sekarang Anda tahu berapa banyak bahan baku yang perlu Anda bakar/lepaskan untuk melengkapi.
*Catatan tentang unit :Gas alam diukur dalam kaki kubik, sementara CO2 diukur dalam pound, dan propana sering diukur dalam galon.
Anda ingin perkiraan Anda untuk suplementasi CO2 (dari langkah 2—jumlah karbon yang dihilangkan) agar sesuai dengan suplementasi sebenarnya (dari langkah 3—jumlah karbon yang Anda masukkan kembali) dalam satuan pengukuran yang digunakan.
Jika Anda mengukur volume panen yang dihilangkan berdasarkan berat (pon), tapi Anda menggunakan gas alam, Anda ingin mengonversi angka gas alam menjadi pound. Nomor yang dapat Anda gunakan untuk melakukan itu adalah 0,06242796 pon per kaki kubik gas alam pada suhu dan tekanan lingkungan.
Sebagai contoh, jika Anda memiliki 10 kaki kubik gas alam, kalikan dengan 0,06242796 untuk mendapatkan ukuran dalam pound. Anda akan memiliki 0,6242796 lbs gas alam.
Jika Anda menggunakan propana, Anda dapat menggunakan nomor ini untuk mengonversi galon ke pound: 4,24 pon per galon. Lagi, jika Anda memiliki 10 galon propana, kalikan dengan 4,24 untuk mengubah pengukuran menjadi 42,4 lbs propana.
Ingatlah untuk menghitung jumlah karbon aktual yang Anda peroleh dari metode pengayaan karbon yang diberikan:
Untuk 42,4 lbs propana, yang memiliki kerapatan karbon 82%, kalikan 42,4 dengan 0,82 untuk mendapatkan 34,77 pon karbon.
4 – Faktor dalam efisiensi fasilitas Anda
Tumbuhan menyerap CO2, tetapi ada cara tambahan agar CO2 dapat hilang dari lingkungan. Kerugian ini dapat disebabkan oleh ventilasi, ruangan bocor, atau difusi dari fasilitas.
Sayangnya, tidak ada cara mudah untuk menemukan efisiensi fasilitas Anda. Petani dapat memperkirakan efisiensi berdasarkan perputaran udara, aliran udara melalui jendela yang terbuka, retakan di bawah pintu, dll. Dalam lingkungan yang benar-benar tertutup, penanam mungkin mengharapkan efisiensi 20% (20% dari volume udara Anda hilang).
*Ingat bahwa udara sudah memiliki tingkat CO2 sekitar 300 ppm.
5 – Hitung biaya suplementasi CO2
Kalikan jumlah kotor pengayaan CO2 dengan efisiensi untuk mendapatkan biaya.
Sebagai contoh, Petani Joe membayar $21.91/minggu untuk melengkapi. Dia tahu, Namun, bahwa sekitar 20% dari CO2 itu hilang karena ventilasi dan kebocoran udara. Kalikan $21,91 dengan 0,2 (atau 20%) untuk menemukan biaya tambahan yang diperlukan untuk mengkompensasi CO2 yang hilang, yang $4,38 . Tambahkan ini ke biaya asli, dan Anda akan melihat bahwa Petani Joe harus berencana untuk membakarnya $26,29 per minggu .
