Câteva adevăruri evidente: oamenii trebuie să producă mai puțin dioxid de carbon. Nivelurile de CO2 din atmosferă au atins 400 de părți pe milion, o creștere uriașă față de nivelurile istorice de aproximativ 300 ppm. De fapt, trebuie să ne dăm seama cum să eliminăm o parte din CO2 care există deja.
Ca soluție de scurtă durată, activistul intrudent al climei Greta Thunberg sugerează să plantăm mai mulți copaci. Este o idee minunată. Cui nu-i plac copacii? În timp ce laboratoarele de cercetare și dezvoltare se luptă pentru a veni cu tehnologii viabile de captare a carbonului, avem deja această „mașină magică”, după cum spune videoclipul ei, care „elimină carbonul din aer, costă foarte puțin și se construiește.” trebuie să aștepți ca politicienii poftiși să ajungă la bord.
Conținutul de carbon al unui copac
Voi parcurge o estimare brută. Acesta este un bun mod de a aborda întrebările politice în primul rând; dacă rezultatele sunt promițătoare, puteți întotdeauna face buclă înapoi și puteți face o analiză mai sofisticată.
Așadar, să începem, să ne dăm seama de cât de mult carbon poate deține un singur copac. Imaginează-ți un copac generic. De când locuiesc în Louisiana, pict un pin (deși avem și câteva stejaruri minunate aici).
Pinul este frumos, pentru că are o formă tractabilă – practic este doar un cilindru fin de piele (ignorând ramurile). Voi spune că are un diametru (d) de 1,5 metri și o înălțime (h) de 15 metri. Pot doar să conectez acele valori la formula volumului unui cilindru pentru a obține cantitatea de lemn care conține arborele meu.
Acest lucru îmi oferă 106 metri cubi de lemn. Pentru a transforma acest lucru în masă, am să presupun o densitate de lemn (ρ) de 500 de kilograme pe metru cub, care este jumătate din densitatea apei. Masa arborelui meu generic ar fi atunci:
Aceasta însumează 53.000 de kilograme pe copac. Dar cât de mult este carbon? Copacii sunt alcătuiți din multe elemente diferite, cum ar fi hidrogenul și azotul, dar să zicem că are aproximativ jumătate de carbon. Cel puțin asta este o estimare care este de acord cu Wikipedia. Deci, masa de carbon ar fi de 0,5 ori mai mare decât arborele, sau 26 500 kg. Simplu!
Numărarea atomilor
Până acum, bine. Dar pentru a vorbi despre concentrația atmosferică, ceea ce trebuie să știm cu adevărat este numărul de molecule de dioxid de carbon eliminate. Deoarece fiecare moleculă de CO2 conține un atom de carbon, trebuie să convertesc masa de carbon a unui copac în cifre. Aici intră în joc numărul lui Avogadro, cu o valoare de aproximativ 6.022 x 1023 particule pe aluniță. Și un mol de carbon are o masă de aproximativ 12 grame. Aceasta ne oferă numărul de atomi de carbon (n) pe arbore:
Din moment ce toată lumea plantează un copac și presupunând că sunt la fel, cantitatea totală de atomi de carbon capturați (N) ar fi doar acest număr de 7,5 miliarde, populația Pământului.
Încă nu am terminat. Încă trebuie să aflăm modul în care aceasta schimbă concentrația totală de CO2 în aer. Pentru asta, trebuie să estimăm masa totală a atmosferei Pământului … ei bine, acesta este un fel de descurajant. Ce fac fizicienii în astfel de situații? Noi Google-l. Obțin o valoare de 5 x 1018 kilograme (din nou din Wikipedia).
Deci, pentru a găsi concentrația în ppm, am nevoie de masa molară de aer. Aerul este de 99 la sută azot și oxigen; o medie ponderată a maselor lor dă o masă molară de aer de 28,97 grame pe mol. Cu asta, pot calcula numărul de molecule de aer. Aceasta folosește aceeași formulă ca mai sus pentru n, așa că tocmai am integrat-o în codul meu de calcul.
