La fotosíntesis natural no es muy “eficiente”. Aquí están mis cálculos sobre la eficiencia de la fotosíntesis natural:
Comenzando con el espectro solar cayendo sobre una hoja.
47% de pérdida debido a fotones fuera del rango activo de 400-700 nm (la clorofila utiliza fotones entre 400 y 700 nm que extraen la energía de un fotón de 700 nm de cada uno. El resto simplemente calienta la hoja).
El 30% de los fotones en banda se pierden debido a una absorción incompleta o fotones que golpean componentes distintos de los cloroplastos.
- ¿El futuro ya ha pasado? No hay presente, solo un cambio del pasado al futuro, así que, ¿por qué el futuro aún no ha sucedido y está esperando que nuestro consciente (cuántico o no) se ponga al día?
- ¿Dónde te ves después de 5 años?
- ¿Prefieres poder ver 1 hora en tu propio futuro, o 1 hora en el de alguien más?
- ¿Qué sería lo primero que harías si tuvieras una máquina del tiempo y puedas viajar en el tiempo?
- ¿Cómo es para ti una escuela futura?
El 24% de la energía del fotón absorbido se pierde debido a la degradación de los fotones de longitud de onda corta al nivel de energía de 700 nm.
El 68% de la energía utilizada se pierde en la conversión a d-glucosa.
35–45% de la glucosa es consumida por la hoja en los procesos de respiración oscura y fotográfica.
Bien, multipliquemos esto para encontrar la máxima eficiencia de la fotosíntesis natural.
100% de luz solar –no-bio-disponible-fotones-residuos-47% ->
53% (en un rango de 400–700nm) –30% de pérdida de fotones debido a una absorción incompleta–>
37% (energía de fotones absorbida) –24% de degradación de la longitud de onda más baja debida a 700nm de nivel de energía–>
28.2% (energía solar captada por clorofila) –32% de conversión de eficiencia de ATP-y-NADPH-a-d-glucosa–>
9% (recolectado como azúcar) –35-40% de azúcar es reciclado / consumido por la hoja en la oscuridad y la foto-respiración–>
5.4% de eficiencia de la hoja neta
Por lo tanto, la eficiencia neta de una hoja a 25 ° C es aproximadamente del 5%.
Muchas plantas pierden la mayor parte del resto de esto haciendo cosas como hacer crecer raíces. La mayoría de las plantas de cultivo almacenan ~ 0.25% a 0.5% de la luz solar en el producto (granos de maíz, almidón de patata, etc.). Por eso la producción de biocombustibles es tan patética. Y si está recolectando energía en cualquier forma, ¿por qué las células fotovoltaicas con un 15% o más son una ganancia? Puede acumular mucha más energía eléctrica por metro cuadrado utilizando células fotovoltaicas que la energía de combustible por metro cuadrado utilizando plantas naturales.
Pero…
Las plantas tienen una gran ventaja. No solo recolectan energía, sino que también se construyen, se instalan y se mantienen en gran medida. Las plantas también almacenan su propia energía durante muchos meses para durar un invierno oscuro y frío. Mira alrededor. Las hojas dominan el ambiente.
Cuando desarrollamos la tecnología para hacer plantas artificiales que crecen a partir de una semilla y se auto mantienen, esa podría ser la forma más económica de producir combustibles líquidos. No será tan eficiente como los campos de células fotovoltaicas y una fábrica de sinfuel, pero podría ser más respetuoso con el medio ambiente. En realidad, la forma más respetuosa con el medio ambiente de producir synfuel serán las centrales nucleares altamente densas, que producen altas temperaturas de proceso y electricidad para ejecutar esa fábrica de synfuel. Esa fábrica de synfuel (no dije “planta” para evitar la confusión) tomará una fuente de carbono (quizás CO2 del aire, pero es más probable que sea un material de origen biológico como el heno) y lo actualizará a diesel y combustible para su consumo por energía móvil A los consumidores les gustan los tractores agrícolas y los aviones para los cuales la electricidad no es un sustituto fácil.
También puedo imaginar “hojas” artificiales que producen combustible diesel. Imagine una cinta larga (tubo realmente aplanado) de plástico fino y transparente con nanomáquinas en la superficie interna. Cadena miles y miles de metros de la materia sobre pérgolas uva. Una máquina tan barata podría extraer CO2 y vapor de agua del aire y convertirlo en combustible diesel que gotearía en grifos de recolección. Ese es un tipo de agricultura del futuro que espero ver dentro de 30 años.