گازی خطرناک،به نام دی اکسید کربن!

دی اکسید کربن با (فرمول شیمیایی CO۲)٬ از گازهاییست که در اتمسفر زمین است. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن به ‌اندازه٬ ساخته می‌شود و گازیست بی‌رنگ و بی‌بو. همچنین گیاهان از آن در فرایند فتوسنتز برای فرآوری کربوهیدرات‌ها بهره می‌برند و با گرفتن آن، از خود اکسیژن بیرون می‌دهند. CO۲ حاضر در اتمسفر در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی خود٬ از سرما در زمین جلوگیری می‌کند. اگرچه تراکم‌های بالای دی اکسید کربن در جو زمین، که با سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، به عنوان آلاینده جوی شناخته می‌شود[...]

مقدمه:

کربن دی‌اکسید ، دی‌اکسید کربن یا گازکربنیک با (فرمول شیمیایی CO۲)، از ترکیب کربُن با اکسیژن به دست می‌آید. گاز کربنیک بر اثر احتراق ذغال و مواد آلی در مجاورت اکسیژن، تخمیر مایعات، تنفس حیوانات و گیاهان و غیره به دست می‌آید.

گاز مزبور گازی است بی‌رنگ، بی‌بو، دارای طعمی مایل به حموضت. وزن مخصوص آن ۱/۵۲ است. چون این گاز سنگین‌تر از هواست، همیشه در طبقه ٔسفلای محیطی که حاصل می‌شود، پخش می‌گردد.

گیاهان از آن در فرایند فتوسنتز برای فرآوری کربوهیدرات‌ها بهره می‌برند و با گرفتن آن، از خود اکسیژن بیرون می‌دهند. CO۲ حاضر در اتمسفر در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی خود، از سرما در زمین جلوگیری می‌کند. اگرچه تراکم‌های بالای کربن دی‌اکسید در جو زمین، که با سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، به عنوان آلاینده جوی شناخته می‌شود.

دی‌اکسید کربن یکی از گازهای موجود در اتمسفر می‌باشد. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن کافی ایجاد می‌شود و گازی بی‌رنگ و بی‌بو می‌باشد. گیاهان از دی‌اکسید کربن در فرایند فتوسنتز برای ساختن کربوهیدراتها استفاده می‌کنند و با جذب آن ، اکسیژن آزاد می‌کنند. موجود در اتمسفر بعنوان سپر حرارتی زمین عمل می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی مانع از سرد شدن زمین می‌شود. البته غلظت‌های بالای دی اکسید کربن در جو ، که از سوخت‌های فسیلی حاصل می‌شود، بعنوان آلاینده جوی بشمار می‌رود.

گازهای گلخانه‌ای که کربن دی‌اکسید نیز یکی از آنهاست باعث می‌شود که اشعه‌های خورشید با طول موج بالا و از ابرها که آنها نیز جز گازهای گلخانه‌ای هستند بگذرند و بعد از برخورد به سطح زمین بازتاب شده و طول موج آن کاهش می‌یابد و از پرتوهای فرابنفش به فروسرخ تبدیل می‌گردد.

پرتوهای فروسرخ خطرناک نیستند و بعد از برخورد به گازهای گلخانه‌ای باز می‌گردند و نمی‌توانند از آنجا عبور کنند و باعث گرم شدن می‌شوند.

دی اکسید کربن یکی از گاز های مهم و به عنوان یک عامل اساسی در چرخه حیات موجودات زنده محسوب می گردد ودر چرخه فتوسنتز گیاهان نقش اساسی بازی می کند ، همچنین این گاز در طی تنفس گیاهان ، حیوانات، قارچ ها و میکروارگانیسم ها تولید می گردد وسپس به صورت مستقیم و غیر مستقیم در تولید غذا در گیاهان استفاده شده و بدین ترتیب زنجیره کربن شکل می گیرد، دی اکسید کربن همچنین از طریق جذب اشعه های مادون قرمز بازتابش شده ازسطح زمین در تعادل دمای زیست کره و جلوگیری از یخ زدگی آن نقش مهمی دارد، اما انتشار بیش از حد این گاز که درنتیجه سوختن سوخت های فسیلی تولید می شود باعث افزایش غیرمتعادل دمای کره زمین و ایجاد گرمایش جهانیکه پدیده ای مخرب است می گردد. در عین حال این گاز در صورت افزایش در محیط می تواند اثرات سوء سلامتی نیز به همراه داشته باشد. در این مطالعه سعی شده است که به اثرات گاز دی اکسیدکربن بر سلامتی انسان اشاره شود. برخلاف مونواکسیدکربن که یک خفه کننده شیمیایی محسوب می شود و با هموگلوبین خون ترکیب می گردد، دیاکسید کربن یک خفه کننده ساده است و با هموگلوبین خون ترکیب نشده و از طریق جایگزین شدن به جای اکسیژن باعث ایجاد خفگی می گردد. غلظت بیشتر از ۴% دی اکسیدکربن برای سلامتی و حیات بسیار خطرناک است. دی اکسید کربن به عنوان یک گاز جایگزین شونده درنظر گرفته می شود و میتواند به سایر آلاینده های داخل اتاق وابسته باشد، و غلظت های زیاد می تواند با سلامت شغلی ، آرامش و میزان کارایی در ارتباط باشد

تاریخچه:

اولین بار توسط شیمیدانی به نام جان با تبسیت وان هلمونت در قرن هفده شرح داده شد. این شیمیدان ، موقع سوزاندن زغال چوب در محفظه بسته‌ای ، متوجه شد که جرم خاکستر بدست آمده ، مقداری کمتر از جرم زغال چوب اولیه می‌باشد. بنابراین به زبان ساده توضیح داد که مقداری زغال چوب در اثر سوختن به جسمی نامرئی یا گاز تبدیل شده است.

تعریف مختصر از دی اکسید کربن:

دی اکسید کربن با (فرمول شیمیایی CO۲)٬ از گازهاییست که در اتمسفر زمین است. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن به ‌اندازه٬ ساخته می‌شود و گازیست بی‌رنگ و بی‌بو. همچنین گیاهان از آن در فرایند فتوسنتز برای فرآوری کربوهیدرات‌ها بهره می‌برند و با گرفتن آن، از خود اکسیژن بیرون می‌دهند. CO۲ حاضر در اتمسفر در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی خود٬ از سرما در زمین جلوگیری می‌کند. اگرچه تراکم‌های بالای دی اکسید کربن در جو زمین، که با سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، به عنوان آلاینده جوی شناخته می‌شود.

جالب است بدانید مقدار دی اکسید کربن زمین تقریبا”با سیاره زهره برابر است.این گاز در زهره به شکل ابرهایی با ضخامت زیاد است ولی در زمین بصورت سنگهای آهکی در trust وجود دارد.دی اکسید کربن ابتدا در جو زمین بوده ٫ سپس با آب اقیانوسها ترکیب شده وبصورت سنگهای آهکی در آمده است.گفتنی است در حال حاضر مقدار دی اکسید کربن اقیانوسهای زمین ۶۰ برابر موجودی آن در جو زمین می باشد.
این با نام گازکربنیک هم شناخته می شود.

منابع دی اکسید کربن:

دی اکسید کربن را می توان از سوزاندن سوختهای پایه کربن مانند گاز طبیعی، پروپان، نفت سفید و یا اینکه مستقیماً از تانکهای مخصوص نگهداری دی اکسید کربن خالص تهیه نمود. البته هر یک از منابع فوق الذکر دارای مزایا و معایب بالقوه ای می باشند. وقتی که گاز طبیعی، پروپان یا نفت سفید سوزانده می شود، تنها دی اکسید کربن تولید نمی شود؛ بلکه همراه با آن حرارت نیز تولید می شود، که به طور طبیعی موجب گرم شدن سیستم می شود. باید توجه داشت که احتراق ناقص یا سرایت مواد سوختی به داخل گلخانه، می تواند منجر به از بین رفتن گیاهان شود. اکثر منابع گاز طبیعی و پروپان دارای مقدار کمی (به اندازه کافی پایین) آلودگی می باشند. باید توجه داشت، در سوختی که برای تأمین دی اکسید کربن مورد استفاده قرار می گیرد، مقدار سولفور بیشتر از ۰٫۰۲% (از لحاظ وزنی) نباشد. احتراق سوختها همچنین منجر به تولید رطوبت می شود. برای گاز طبیعی به ازای هر متر مکعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب تولید می شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت تولید شده به ازاء هر کیلوگرم دی اکسید کربن، کمی پایین تر از گاز طبیعی است.

گاز طبیعی، پروپان و سوختهای مایع در ژنراتورهای مخصوص دی اکسیدکربن سوزانده می شوند. اندازه دستگاهها و اندازه جریان هوای افقی در گلخانه، تعداد و موقعیت این دستگاهها را تعیین می نماید. مهمترین مشخصه این مشعلها این است که؛ سوخت باید به طور کامل سوزانده شود. بعضی از کارخانجات مشعلهایی ساخته اند که می تواند هم گازطبیعی و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه این واحدهای تولید ۲CO دارای خروجی قابل تنظیم هستند. اشکال بالقوه این سیستم این است که حرارت و بخار آب تولید شده ممکن است موجب تأثیر موضعی بر دما و شیوع بیماریها در گلخانه شود.
به عنوان یک پیشنهاد، می توان قسمتی از گاز دودکش بویلر گاز طبیعی، مربوط به سیستم حرارتی آب داغ، را به عنوان وسیله ای جهت تأمین دی اکسید کربن به داخل گلخانه هدایت نمود. البته این سیستم باید به چگالنده گاز دودکش، که برای تأمین این هدف طراحی شده است، مجهز باشد.
نکته قابل توجه این است که همه بویلرها (بخصوص بویلرهای قدیمی) برای این کار طراحی نشده اند. بویلرهای گاز طبیعی باید احتراق تمیزی داشته باشند؛ اکسیدهای نیتروژن (NOx) و اتیلن تولید نکنند و یا حداقل، مقدار آنها در محصولات احتراق کم باشد.
در این سیستم، لوله های گاز در جایی که بویلر به لوله دودکش متصل شده است، بیرون کشیده می شوند. واحد های چگالنده برای کاهش دما و رطوبت گاز ورودی به گلخانه طراحی می شوند. یک سیستم کنترل مانیتوری، پیوسته محافظت ایمنی لوله گاز را برای کنترل سطح مونو اکسید کربن انجام می دهد. سطح مجاز مونو اکسیدکربن (CO) در لوله گاز چیزی بین ۶ تا ppm 10 است. یک هواکش ظرفیت پایین که دارای مکش کلی کمی است، حجم ثابتی از گاز را مکش می نماید. یک هواکش دیگر برای اختلاط گازهای دودکش با هوای گلخانه مورداستفاده قرار می گیرد؛ و در پایان این مخلوط به داخل گلخانه هدایت می شود. این سیستم شرایطی را فراهم می نماید که دی اکسید کربن از پایین به میان محصولات هدایت شده و قبل از خروج از منافذ و دریچه ها، در میان گیاهان به سمت بالا حرکت نماید. سیستم تحویل باید به گونه ای طراحی شده باشد که توزیع یکسانی را در سراسر گلخانه در بر داشته باشد.
می توان یک سیستم حرارتی آب داغ را برای افزایش بازده و نیز تأمین دی اکسید کربن در طول روز (هنگامی که نیازی به حرارت وجود ندارد) به یک تانکر عایق جهت ذخیره آب داغ مجهز نمود. حرارت تولید شده در طول روز به وسیله تانکر آب داغ ذخیره شده و در هنگام شب بر حسب نیاز مورد استفاده قرار می گیرد.
تأمین دی اکسید کربن با استفاده از گاز دودکش در تابستان، حرارت ذخیره بسیار بیشتری از آنچه که به هنگام شب مورد نیاز است، حاصل می نماید. در طول ماههایی از تابستان، از آنجا که دمای محیط بیرون به هنگام شب اغلب بالاتر از ۲۲ درجه سانتیگراد می باشد، حرارت ذخیره شده مورد نیاز نیست؛ در این موقعیت باید کاربرد دی اکسید کربن را محدود نمود.
دی اکسید کربن مایع (حتی با وجود اینکه معمولاً گرانتر است) مورد پسند بسیاری از پرورش دهندگان گل و گیاه قرار گرفته است. مزایای عمده استفاده از دی اکسید کربن مایع عبارتند از :
-خلوص فراورده
-عدم تولید حرارت و رطوبت
-عدم نگرانی از زیان رساندن به محصولات
-کنترل بهتر غلظت دی اکسید کربن در گلخانه
-انعطاف در وارد کردن دی اکسید کربن به گلخانه در هر زمان

دی اکسید کربن خالص در مخازنی که توسط تریلر حمل می شود، به گلخانه منتقل می گردد. تانکرهای نگهداری مخصوص (که معمولاً از فروشنده اجاره می شود)، برای هر واحد گلخانه مورد نیاز است. دی اکسید کربن متراکم به صورت مایع می باشد و باید توسط یک واحد تبخیرکن، تبخیر شود.
سیستم توزیع دی اکسید کربن مایع در محیط گلخانه، از لحاظ طراحی و نصب ساده تر می باشد. اکثر استفاده کنندگان از این سیستم، لوله های پلی وینیل کلراید (pvc) انعطاف پذیر۱۸ میلیمتری را مورد استفاده قرار می دهند. این لوله ها باید در فواصل مناسب سوراخ شده باشند. برای یک بهره برداری کوچک ممکن است دی اکسید کربن توسط کپسول فراهم گردد.
هنگامی که فرد گلخانه دار برای پرورش گیاهان از کود حیوانی یا دیگر مواد ارگانیک استفاده می کند، غلظت دی اکسید کربن در گلخانه بواسطه فرآیند تفکیک افزایش خواهد یافت. مقدار تولید شده به پایداری کود حیوانی و فعالیت میکروارگانیسم ها، که مواد ارگانیک را به دی اکسید کربن تبدیل می کنند، وابسته است. البته تولید ۲CO از کود حیوانی تنها برای حدود یک ماه قابل توجه می باشد. در بعضی از موارد رشد ارگانیک پوشش میانی گیاه مانند الیاف نارگیل، غلظت دی اکسید کربن را در طول شب به حدود ppm 1200 افزایش خواهد داد. این موضوع معمولاً مشکلی ایجاد نمی کند؛ چراکه غلظت دی اکسید کربن در روشنایی روز به طور کاملاً سریع افت می نماید.

اکسید کربن:

این گاز ترکیبی از دو عنصر کربن و اکسیژن است که به فراوانی و به صورت گسترده در سطح زمین وجود دارد و همواره در واکنش‌های زیست‌شناختی شرکت می‌‌کند. (عناصری چون اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و کربن در تمامی موجودات زنده وجود دارد و موجودات برای حفظ انرژی خود با مصرف ترکیب عناصر کربن دار به حیات خود ادامه می‌‌دهند).

دی اکسید کربن گازی است که در هوا وجود دارد، این گاز در جایی که سنگ‌های آهکی در داخل غار تشکیل شده اند، از غلظت بیشتری برخوردار است. دی اکسید کربن بیش از همه در فضا از بین می‌‌رود و از بدو پیدایش در روی زمین مقدار این گاز به تدریج رو به افزایش بوده است.

محلول دی اکسید کربن در آب اسیدکربنیک (H2CO3) تولید می‌‌کند. کلسیم محلول در آبها یا ترکیب این اسید کربنات کلسیم به وجود می‌‌آورد که در آب قابل حل بوده و طبقات سنگ‌های آهکی را تشکیل می‌‌دهد. سنگ‌های آهکی احتمالاً از دوره پرکامبرین (۲۰۰۰ تا ۳۵۰۰ میلیون سال قبل) وجود داشته اند. هم‌زمان با تشکیل سنگ‌های جدید آهکی، سنگ‌های قدیمی در اثر فعل و انفعالات هوای روی زمین و اسید کربنیک ناپدید می‌‌شوند. CaCO3 + CO2 + H2O——-Ca (H2 CO3) 2

البته این فعل و انفعالات ساده نیست و قابل تغییر نیز نیست و نهایتا موازنه‌های شیمیایی که همیشه در آب وجود دارد، انجام می‌‌گیرد. برقراری موازنه در اثر شرایط خاص به صورت فعل و انفعالاتی از چپ به راست یا از راست به چپ انجام می‌‌گیرد.

زمانی که فعل و انفعال این فومول از چپ به راست انجام گیرد، در حقیقت آبهای جاری از طریق زمین‌هایی که دارای پوشش گیاهی هستند، از گاز CO2 غنی شده و به لایه‌های تحتانی سنگ‌های آهکی نفوذ می‌کنند و مقدار مساوی از کربنات کلسیم به محلول بی کربنات کلسیم تبدیل می‌‌شود. حال اگر این محلول به داخل غاری جاری شود یا در لایه‌های سنگ‌های آهکی نفوذ کند با فضایی که دارای دی اکسید کربن کمتری است، مواجه می‌‌شود.

قسمتی از محلول دی اکسید کربن به فضایی که تحت تأثیر ته نشینی کربنات کلسیم است باز می‌‌گردد، در این حالت فعل و انفعال فرمول از راست به چپ انجام می‌‌گیرد. در این صورت آب مدت بیشتری نمی‌تواند تمامی کربنات کلسیم را که به شکل رسوب باقی مانده است، حل نماید، ازاینرو ته‌نشین نازکی از آهک در سقف یا دیواره غار یا به صورت آهک بلورین آویخته از سقف باقی می‌‌ماند.

تراز های تکمیلی برای دی اکسید کربن:
امروزه اکثر پرورش دهندگان شرایط محیطی گلخانه را به وسیله حسگرهای متصل به یک کامپیوتر مرکزی، برای یکپارچه سازی فاکتورهای محیطی مختلف، کنترل می نمایند. یک کنترل کننده دی اکسید کربن، که معمولاً یک آنالیزگر گازی مادون قرمز ( IRGA ) می باشد، برای نمایش و کنترل حداقل و حداکثر غلظت دی اکسید کربن در گلخانه مورد استفاده قرار می گیرد. واحد IRGA را می توان به تنهایی یا مثل اکثر موارد در اتصال با یک کامپیوتر کنترل کننده محیط بکار برد. در مورد اخیر، کامپیوتر کنترل کننده محیط برای کنترل میزان دی اکسید کربن در اجماع با سطح نور، مرحله تجدید هوا، و سرعت جریان هوا مورد استفاده قرار می گیرد؛ البته واحد IRGA به یک کالیبراسیون روزمره برای اطمینان از دقت اندازه گیری نیازمند است.
نرخ تأمین دی اکسیدکربن وابسته به پاسخ محصولات و ملاحظات اقتصادی می باشد. در حالت کلی تأمین دی اکسیدکربن به اندازه ppm 1000 در طول روز، هنگامی که دریچه ها بسته است، توصیه می شود. هنگامی که دریچه ها به اندازه ۱۰% باز می شوند، می توان تأمین دی اکسیدکربن را قطع یا به مقدار ۴۰۰ تا ppm 600 کاهش داد. برای به دست آوردن بازده اقتصادی بالاتر می توان غلظت دی اکسیدکربن را با توجه به میزان نور تنظیم نمود. موارد زیر تدابیر توصیه شده برای پروش دهندگان سبزیجات می باشد :
در روزهای آفتابی در حالیکه دریچه هابسته هستند، میزان دی اکسیدکربن را به اندازه ۱۰۰۰ ppm تأمین نمایید.
در روزهای ابری، هنگامی که میزان نور پایینتر از ۲watt/m 40 می باشد، تأمین دی اکسیدکربن را تنها به اندازه ppm 400 در نظر بگیرید.
با این وجود اکثر پرورش دهندگان گل بدون توجه به میزان نور، غلظت دی اکسیدکربن را به طور ثابت در ppm 1000 در نظر می گیرند. کامپیوتر کنترل کننده محیط را می توان با توجه به میزان نور، برای تنظیم غلظت دی اکسیدکربن برنامه ریزی کرد؛ اما هنگامی که دریچه ها بیش از ۱۰% باز می شوند و یا با فرارسیدن مرحله دوم از عملیات فن های خروجی، میزان دی اکسیدکربن را باید در مقدار ppm 400 ثابت نمود.
از آنجا که به هنگام شب هیچ فتوسنتزی رخ نمی دهد، طبیعتاً احتیاجی به تأمین دی اکسید کربن نمی باشد. در واقع تغلیظ دی اکسید کربن در نتیجه تنفس گیاه صورت خواهد گرفت. بنابراین مشاهده غلظت دی اکسیدکربن در حدود ۵۰۰ تا ppm 600 در اوایل صبح نباید غیر عادی به نظر برسد.
دی اکسیدکربن در یک گلخانه به وسیله مبادله طبیعی هوا و فتوسنتز کاهش می یابد.
مبادله طبیعی هوا :
درزها و منافذ در گلخانه اجازه می دهند هوای بیرون، که تنها دارای ppm 340 دی اکسید کربن می باشد، به داخل گلخانه نفوذ کند. یک مقدار میانگین برای نفوذ هوا در یک گلخانه می تواند به اندازه تعویض هوای کامل در یک ساعت باشد. برای جبران این رقیق سازی و تثبیت میزان دی اکسید کربن در ppm 1300 ، باید ۲m100/2 kg CO0.37 در هر ساعت به محیط گلخانه اضافه شود.
باید توجه داشت که برای ارتفاع و عرض بیشتر گلخانه، باید مقدار مزبور را تصحیح نمود. یک گلخانه که دارای پهنای بیشتری نسبت به گلخانه دیگر با همان ارتفاع باشد، حجم هوای نفوذی بیشتری خواهد داشت. برای گلخانه هایی که دارای پوشش دو جداره (دو جداره پلی اتیلن یا اکریلیک) هستند، مقدار نفوذ هوا به اندازه ۴/۱ تا ۳/۱ حجم هوای گلخانه در یک ساعت را می توان انتظار داشت. برای گلخانه هایی که دارای تهویه اجباری هستند، اگر فن ها در حال کار باشند، غلظت دی اکسید کربن در مقدار کمتری تثبیت خواهد شد.

فتوسنتز:

گیاهان در طول فرآیند فتوسنتز دی اکسید کربن را مورد استفاده قرار می دهند. نرخ مصرف باتوجه به نوع محصولات، شدت نور، دما، مرحله رشد گیاه و میزان مواد مغذی متفاوت خواهد بود. یک مقدار میانگین مصرف به اندازه ۲m100/hr/kg 0.24-0.12 محاسبه شده است. نرخ بالاتری از مصرف در صورتی که روز کاملاً آفتابی باشد وگیاهان کاملاً سبز باشند صورت خواهد گرفت.
وقتی که این دو عامل با هم جمع شوند، با توجه به محاسبات صورت گرفته، می باید برای تثبیت غلظت دی اکسید کربن در ppm 1300 (در یک گلخانه استاندارد) حدود ۲m100/hr/kg 0.60-0.50 به محیط آن اضافه نمود. برای یک گلخانه با پوشش دوجداره پلی اتیلن این مقدار برابر با ۲m100/hr/kg 0.35-0.25 خواهد بود. در یک گلخانه شیشه ای تأمین دی اکسید کربن عمدتاً برای جبران رقیق سازی مربوط به نفوذ طبیعی هوا صورت می گیرد؛ در حالیکه برای گلخانه ای با پوشش دوجداره پلی اتیلن مقدار دی اکسید کربن مورد نیاز برای جبران نفوذ هوا و فتوسنتز به یک اندازه خواهد بود.
ظرفیت مشعل مورد نیاز:
جهت محاسبه ظرفیت مشعلها فقط گاز طبیعی و پروپان در نظر گرفته شده است. این موضوع از آنجا نشأت می گیرد که این سوختها عمومی ترین سوختهای مورد استفاده در صنعت می باشند. پرورش دهندگانی که دارای آنالیزگر گاز دی اکسید کربن یا کامپیوتر کنترل کننده محیط نمی باشند، می بایست اندازه مشعلها را به صورت کاملاً دقیق تعیین کنند. این دقت مخصوصاً در مورد گلخانه های ساده با پوشش معمولی کاملاً ضروری است. در جدول۱-۲ ظرفیت مشعل های مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اکسید کربن در گلخانه درج شده است. این مقادیر بر اساس نرخهای جبران، که قبلاً اشاره شد، لیست شده اند. با توجه به مقادیر توصیه شده در این جدول، می توان محاسبه کرد که وقتی از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود، رطوبت نسبی به اندازه ۳ تا ۶ درصد افزایش خواهد یافت. البته این افزایش از حرارت تولید شده توسط مشعلهای ۲ CO متأثر نخواهد شد؛ به خصوص هنگامی که درجه حرارت به اندازه یک درجه سانتیگراد افزایش یابد، هیچ تأثیری بر روی رطوبت نسبی نخواهد داشت.
در چه زمان هایی تأمین دی اکسید کربن صورت می گیرد؟
– از آنجا که به طور طبیعی فرآیند فتوسنتز در روشنایی روز صورت می گیرد، تأمین دی اکسید کربن در هنگام شب لازم نیست. با این وجود، در روزهای ابری برای جبران نرخ کمتری از فتوستز، تأمین دی اکسید کربن برای گلخانه توصیه می شود. البته در این صورت به دلیل کاهش نرخ فتوسنتز، تغلیظ دی اکسید کربن به مقدار بیشتری صورت خواهد گرفت. تأمین دی اکسید کربن را باید یک ساعت قبل از طلوع آفتاب آغاز و یک ساعت قبل از غروب متوقف نمود. تأمین دی اکسید کربن هنگامی که از روشنایی high pressure sedium (HPS) در شب استفاده می شود، به صورت کاملاً جدی توصیه می شود.
اگرچه سطح بهینه دی اکسید کربن با افزایش شدت نور افزایش می یابد، اما این کار با توجه به سرعت باد و برای تثبیت غلظت ppm 1000 وقتی که دریچه ها بیش از ۱۰ تا ۱۵ درصد باز می باشند (یا اینکه فن های خروجی در حال کار هستند)، اغلب کار بیهوده ای می باشد. مطلب مهم این است که پرورش دهندگان، دی اکسید کربن را در سراسر گلخانه به صورت یکنواخت توزیع نمایند. گردش هوای اضافی در گلخانه می تواند نرخ توزیع دی اکسید کربن را به وسیله کاهش لایه مرزی در اطراف سطح برگها افزایش دهد.

تنفس :
کربوهیدرات های ساخته شده در طول فرآیند فتوسنتز، تنها وقتی برای گیاه با ارزش هستند؛ که به انرژی تبدیل شده باشند. این انرژی در فرآیند ساخت بافتهای جدید مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیند شیمیایی که طی آن قند و نشاسته تولید شده در فرآیند فتوسنتز، به انرژی تبدیل می شود؛ تنفس نامیده می شود. این فرآیند مشابه سوزاندن چوب یا زغال سنگ برای تولید حرارت یا انرژی می باشد.
اگر اکسیژن محدود شود یا در دسترس گیاه قرار نگیرد، تنفس یا متابولیسم ناهوازی رخ خواهد داد. تولیدات حاصل از این واکنش، اتیل الکل یا اسید لاتیک و دی اکسید کربن می باشد. این فرآیند به عنوان فرآیند تخمیر یا اثر پاستور شناخته می شود*. این فرآیند در صنایع لبنیات کاربرد فراوان دارد. هم اکنون باید واضح باشد که تنفس عکس فرآیند فتوسنتز می باشد. بر خلاف فتوسنتز، فرآیند تنفس در طول شب نیز به خوبی روز صورت می گیرد. تنفس در کلیه اشکال زندگی و در همه سلولها صورت می گیرد. آزاد شدن دی اکسید کربن اندوخته شده و گرفتن اکسیژن همواره در سطح سلول اتفاق می افتد. در ادامه مقایسه ای بین فتوسنتز و تنفس آمده است.

تعرق:
تعرق فرآیندی است که در طی آن گیاه آب از دست می دهد. عمدتاً این کار از طریق دهانه برگها صورت می گیرد. تعرق فرآیندی ضروری است که حدود ۹۰% از آب وارد شده به گیاه از طریق ریشه ها را مورد استفاده قرار می دهد.۱۰% باقیمانده آب در واکنشهای شیمیایی و در بافتهای مختلف گیاه به مصرف می رسد. فرآیند تعرق برای حمل مواد معدنی ازخاک به گیاه، خنک نمودن گیاه در فرآیند تبخیر و نیز برای جابجایی قند و مواد شیمیایی گیاه کاملاً ضروری است. مقدار آب ازدست رفته گیاه به چندین فاکتور محیطی از جمله دما، رطوبت، وزش باد یا جابجایی هوا وابسته است. با افزایش دما و یا جابجایی هوا، رطوبت نسبی کاهش یافته و این باعث می شود که سلولهای نگهبان در برگها، دریچه های استومتا را باز کنند؛ به این ترتیب نرخ تعرق افزایش می یابد.

دی اکسید کربن در گلخانه:
سالهای زیادی است که به منافع غنی سازی دی اکسید کربن در گلخانه ها، برای افزایش رشد و تولید گیاهان پی برده شده است. دی اکسید کربن یکی از ضروری ترین اجزاء فتوسنتز می باشد. همانطور که در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی است که انرژی نور خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن و آب به مواد قندی در گیاهان سبز مورد استفاده قرار می دهد؛ سپس این مواد قندی در خلال تنفس گیاه برای رشد آن مورد استفاده قرار می گیرند. اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنایی برای میزان انباشتگی ماده خشک در گیاهان می باشد. در تولید گلخانه ای، هدف همه پرورش دهندگان، افزایش ماده خشک و بهینه سازی اقتصادی محصولات می باشد. دی اکسید کربن با توجه به بهبود رشد گیاهان، باروری محصولات راافزایش می دهد. بعضی از مواردی که باروری محصولات به وسیله غنی سازی دی اکسید کربن افزایش داده می شود عبارتند از :
گلدهی قبل از موعد
بازده میوه دهی بالاتر
کاهش جوانه های ناقص در گلها
بهبود استحکام ساقه گیاه و اندازه گل

بنابراین پرورش دهندگان گل و گیاه باید دی اکسید کربن را به عنوان یک ماده مغذی در نظر بگیرند.
برای اکثر محصولات گلخانه ای، میزان خالص فتوسنتز به واسطه بالا بردن میزان دی اکسید کربن از ppm 340 تا ppm1000 افزایش می یابد. آزمایش های صورت گرفته بر روی بیشتر گیاهان نشان داده است که با افزایش میزان دی اکسید کربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازه ۵۰% افزایش خواهد یافت. البته برای بعضی از گیاهان اضافه کردن دی اکسید کربن تا ppm 1000 در نورکم، از لحاظ اقتصادی، توصیه نمی شود. برای بعضی دیگر از گیاهان مانند گل لاله ، هیچ پاسخی نسبت به اضافه کردن دی اکسید کربن مشاهده نشده است. دی اکسیدکربن در خلال باز شدن دهانه ای، توسط فرآیند پخش به گیاه وارد می شود. استومتاها سلولهای اختصاصی هستند که به طور عمده در قسمت زیرین برگها و در لایه بیرونی قرار گرفته اند. باز و بسته شدن این سلولها اجازه می دهد که معاوضه گازها صورت گیرد. تغلیظ ۲CO دراطراف برگها، بالا گیری دی اکسید کربن در گیاهان را قویاً تحت تأثیر قرار می دهد. تغلیظ بیشتر ۲CO، منجر به بالا گیری بیشتر ۲CO در گیاهان می شود. سطح نور، دمای برگها و دمای هوای محیط، رطوبت نسبی، تنش آبی، غنی سازی دی اکسید کربن و میزان اکسیژن موجود در هوا و برگها از جمله فاکتورهای محیطی هستند که باز و بسته شدن استومتا را کنترل می نمایند.
غلظت دی اکسید کربن موجود در هوای محیط چیزی در حدود ppm340 (از لحاظ حجمی) می باشد. همه گیاهان در این شرایط به خوبی رشد می نمایند؛ اما بواسطه بالا رفتن غلظت ۲CO تا۱۰۰۰ ppm، نرخ فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت؛ که در نهایت منجر به افزایش مواد قندی و کربو هیدراتهای قابل دسترس برای رشد گیاهان می شود. هر گونه گیاه سبز در حال رشد در یک گلخانه کاملاً بسته (که اصلاً تهویه نمی شود و یا اینکه تهویه کمی دارد) غلظت دی اکسید کربن را در طول روز به کمتر از ppm200 کاهش می دهد. کاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامی که غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 200 می رسد، برابر است با افزایش آن هنگامی که غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 1300 می رسد. با یک حساب سرانگشتی در می یابیم که افت سطح دی اکسید کربن به پایینتر از سطح محیط تأثیرات بسیار بیشتری نسبت به افزایش آن به بالاتر از سطح محیط خواهد داشت.
در گلخانه های جدید و به بخصوص در سازه های دو جداره که نفوذ هوای بیرون کاهش یافته است؛ غلظت دی اکسید کربن در زمانهای بخصوصی از سال به راحتی می تواند به پایینتر از ppm 340 افت نماید. این موضوع تأثیرات منفی قابل توجهی برروی رشد گیاهان خواهد داشت. تهویه مناسب در طول روز می تواند میزان دی اکسید کربن را تا نزدیکی سطح محیطی آن بالا ببرد؛ اما میزان آن هرگز به سطح محیطی ppm340 باز نخواهد گشت. تأمین دی اکسید کربن تنها روش غلبه بر این اختلاف سطح و افزایش غلظت ۲CO به بالاتر از ppm 340 است؛ که برای اکثر محصولات گلخانه ای پر منفعت می باشد. میزان غنی سازی دی اکسید کربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهویه، مرحله رشد گیاه و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. نقطه اشباع دی اکسید کربن در غلظتی حدود ۱۰۰۰ تا ppm 1300 حاصل می شود. غلظت کمتری (۸۰۰ تا ppm1000) برای محصولاتی مانند گوجه فرنگی، خیار، فلفل و کاهو توصیه می شود. افزایش غلظت دی اکسید کربن دوره رشد گیاه را کوتاه می نماید (۵ تا۱۰ درصد)، کیفیت و بازده محصول را بهبود می بخشد و همچنین اندازه و ضخامت برگها را افزایش می دهد.

توزیع دی اکسید کربن در گلخانه :
وجود یک سیستم توزیع مناسب دارای اهمیت زیادی است. توزیع دی اکسید کربن عمدتاً به حرکت هوا در میان گلخانه وابسته است. این موضوع ناشی از آن است که دی اکسید کربن در خلال فرآیند پخش نمی تواند مسافت زیادی را طی نماید. به عنوان مثال هنگامی که برای یک محوطه بزرگ و یا برای چند گلخانه متصل به هم، تنها یک منبع دی اکسید کربن مورداستفاده قرار می گیرد، سیستم توزیع مناسبی باید نصب شود. این سیستم باید به گونه ای طراحی شود که توزیع یکسانی را در سطح گلخانه، بخصوص زمانی که از دی اکسید کربن مایع یا دی اکسید کربن مربوط به گاز دودکش استفاده می شود، فراهم نماید. فن های جریان افقی یا سیستم های فن- جت، توزیع یکنواختی را به وسیله حرکت حجم زیادی از هوادر گلخانه (هنگامی که دریچه های بالایی بسته شده و فن های خروجی در حال کار نمی باشند) فراهم می نمایند. امروزه پرورش دهندگانی که از دی اکسید کربن مایع یا دی اکسید کربن مربوط به گاز دودکش استفاده می کنند، از سیستم توزیعی با شیر مرکزی همراه با لوله های منحصر به فرد، که دارای سوراخ هایی با فاصله مساوی هستند، استفاده می کنند. این لوله ها در قسمت پایین محصولات (سایه بان) قرار گرفته اند. البته جریان هوا در گلخانه نیز کسب دی اکسید کربن توسط محصولات را افزایش می دهد. در واقع با این کار لایه مرزی اطراف برگها کاهش یافته و مولکولهای دی اکسید کربن به سطح برگها نزدیکتر می شوند.

خسارت ناشی از تأمین دی اکسید کربن بر روی گیاهان :
هرگز نباید اجازه داد که غلظت دی اکسید کربن در گلخانه از حد مجاز بالاتر رود. غلظت دی اکسید کربن به اندازه ppm 5000 می تواند موجب سرگیجه انسان شود. میزان بالاتر دی اکسید کربن از آنچه که توصیه شده میتواند موجب از بین رفتن برگهای پیر خیار و گوجه فرنگی گردد. برگهای بنفشه آفریقاییبسیار سخت و شکننده شده و رنگ خاکستری متمایل به سبزی به خود می گیرند. در این حالت اغلب گلبرگها حالت بدشکلی داشته و به طور کامل باز نمی شوند. علائم مشابهی در گلهای فریزی که برای آنها مشعل های دی اکسید کربن به عنوان منبع تأمین حرارت گلخانه مورد استفاده قرار گرفته اند و به این وسیله مقادیر مفرطی از دی اکسید کربن تولید و به گلخانه وارد شده است مشاهده گردیده است. باید توجه داشت که به جز در مواقع ضروری نباید از مشعل های دی اکسید کربن به عنوان سیستم حرارتی استفاده نمود.
از آنجایی که دی اکسید سولفور (ppm 0.2 در هوای اتمسفر) می تواند موجب فساد شدید گیاهان شود، محتویات سولفور در سوخت مورد استفاده نباید بیش از ۰٫۰۲ درصد باشد. سوختهایی مانند No.2 oil و bunker C (# 6 Oil) برای تأمین دی اکسید کربن مناسب نمی باشند.
اتیلن در غلظت ppm 0.05 و پروپیلن در سطوح بالاتر می توانند موجب پیری زودرس گیاهان خیار و گوجه فرنگی گردند. اتیلن اغلب در اثر احتراق ناقص تولید می شود. در حالیکه تولید پروپیلن معمولاً مربوط به استفاده از پروپان می باشد. خطوط نشت دار تأمین پروپان در گذشته خسارت های مالی جدی به پرورش دهندگان وارد ساخته است. مونو اکسیدکربن (CO) که معمولاً به خودی خود مسأله ای ایجاد نمی کند، اغلب به عنوان شاخص احتراق ناقص مورد استفاده قرار می گیرد. تجاوز میزان مونو اکسید کربن از ppm 50 در گاز دودکش نشان دهنده وجود اتیلن به مقداری است که می تواند موجب خسارت شود.
مشعل هایی که دمای شعله بالایی دارند، می توانند موجب تشکیل اکسیدهای نیتروژن (NOx و ۲NO) شوند. مقادیر بیش از اندازه اکسیدهای نیتروژن می تواند باعث کاهش رشد و حتی از بین رفتن گیاهان شود. باید بویلرهای مجهز به مشعلهایی که NOx کمی تولید می کنند برای تأمین دی اکسید کربن از گاز دودکش مورد استفاده قرار گیرند.
وجود مقدار کمی از مخلوط ۲SO و NOx، خسارت بیشتری از وجود مقادیر بالا از هر کدام از آنها بر گیاهان وارد می کند. استفاده بیش از حد و طولانی مدت از دی اکسید کربن (به خصوص در مورد گوجه فرنگی) می تواند منجر به عدم پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن شود. انقطاع در استفاده از دی اکسید کربن برای چند روز می تواند موجب بهبود پاسخ گیاهان شود.
توجه :
یک کیلوگرم دی اکسید کربن برابر ۵۷۰ لیتر است.
یک متر مکعب گاز طبیعی می تواند ۱۰۰۰ لیتر (kg 1.8) دی اکسید کربن و ۱٫۴ لیتر آب تولید نماید.
یک متر مکعب گاز طبیعی برابر ۰٫۷۵ لیتر نفت سفید و برابر یک لیتر پروپان جهت تولید مقادیر یکسان دی اکسید کربن می باشد.

ظرفیت مشعل مورد نیاز :
جهت محاسبه ظرفیت مشعلها فقط گاز طبیعی و پروپان در نظر گرفته شده است. این موضوع از آنجا نشأت می گیرد که این سوختها عمومی ترین سوختهای مورد استفاده در صنعت می باشند. پرورش دهندگانی که دارای آنالیزگر گاز دی اکسید کربن یا کامپیوتر کنترل کننده محیط نمی باشند، می بایست اندازه مشعلها را به صورت کاملاً دقیق تعیین کنند. این دقت مخصوصاً در مورد گلخانه های ساده با پوشش معمولی کاملاً ضروری است. در جدول۱-۲ ظرفیت مشعل های مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اکسید کربن در گلخانه درج شده است. این مقادیر بر اساس نرخهای جبران، که قبلاً اشاره شد، لیست شده اند. با توجه به مقادیر توصیه شده در این جدول، می توان محاسبه کرد که وقتی از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود، رطوبت نسبی به اندازه ۳ تا ۶ درصد افزایش خواهد یافت. البته این افزایش از حرارت تولید شده توسط مشعلهای ۲CO متأثر نخواهد شد؛ به خصوص هنگامی که درجه حرارت به اندازه یک درجه سانتیگراد افزایش یابد، هیچ تأثیری بر روی رطوبت نسبی نخواهد داشت.

در چه زمان هایی تأمین دی اکسید کربن صورت می گیرد؟
از آنجا که به طور طبیعی فرآیند فتوسنتز در روشنایی روز صورت می گیرد، تأمین دی اکسید کربن در هنگام شب لازم نیست. با این وجود، در روزهای ابری برای جبران نرخ کمتری از فتوستز، تأمین دی اکسید کربن برای گلخانه توصیه می شود. البته در این صورت به دلیل کاهش نرخ فتوسنتز، تغلیظ دی اکسید کربن به مقدار بیشتری صورت خواهد گرفت. تأمین دی اکسید کربن را باید یک ساعت قبل از طلوع آفتاب آغاز و یک ساعت قبل از غروب متوقف نمود. تأمین دی اکسید کربن هنگامی که از روشنایی high pressure sedium (HPS) در شب استفاده می شود، به صورت کاملاً جدی توصیه می شود.
اگرچه سطح بهینه دی اکسید کربن با افزایش شدت نور افزایش می یابد، اما این کار با توجه به سرعت باد و برای تثبیت غلظت ppm 1000 وقتی که دریچه ها بیش از ۱۰ تا ۱۵ درصد باز می باشند (یا اینکه فن های خروجی در حال کار هستند)، اغلب کار بیهوده ای می باشد. مطلب مهم این است که پرورش دهندگان، دی اکسید کربن را در سراسر گلخانه به صورت یکنواخت توزیع نمایند. گردش هوای اضافی در گلخانه می تواند نرخ توزیع دی اکسید کربن را به وسیله کاهش لایه مرزی در اطراف سطح برگها افزایش دهد.

دی اکسید کربن تکمیلی :
دی اکسید کربن تکمیلی مربوط به تغلیظ آن در فضای گلخانه برای فراهم کردن ماده خام بیشتر جهت فرایند فتوستنز است. نور، آب و دی اکسید کربن به وسیله گیاهان طی فرآیند فتوسنتز، جهت تولید کربوهیدراتها برای رشد و متابولیسم گیاه، مورد استفاده قرار می گیرند. میزان رشد گیاه به تعادل بین ساخت ترکیبات بالا انرژی(کربوهیدراتها) از دی اکسید کربن و آب در فرآیند فتوسنتز و بکارگیری این ترکیبات توسط فرآیند تنفس گیاه وابسته است.
می دانیم که مواد خام مورد نیاز جهت فتوسنتز، آب و دی اکسید کربن می باشد. مطالعات بیشماری روی محدوده زیادی از محصولات نشان داده که، میزان دی اکسید کربن موجود در اتمسفر نرخ فتوسنتز را محدود می نماید. آب احتمالاً یک فاکتور محدود کننده مستقیم در مورد فتوسنتز نمی باشد. وقتی گیاهان به نقطه پژمردگی می رسند، در بافتهای خود مقادیر کافی آب برای فتوسنتز دارند. با این وجود پژمردگی باعث می شود که دریچه های دهانی (استومتا) گیاه بسته شوند؛ در نتیجه دی اکسید کربن موجود در بافتها به سرعت مصرف شده و دی اکسید کربن جدیدی نمی تواند به برگها وارد شود. بنابراین تأثیر غیرمستقیم کمبود آّب بر روی نرخ فتوسنتز احتمالاً به وسیله محدود کردن تأمین دی اکسید کربن صورت می گیرد.
دی اکسید کربن موجود در اتمسفر غلظتی حدود ppm 340 دارد. البته این یک مقدار میانگین است. مقدار غلظت واقعی دی اکسید کربن در یک موقعیت مشخص می تواند متفاوت با این مقدار باشد. تغییرات آب و هوایی موجب ۴ تا ۸ درصد تغییر در غلظت دی اکسید کربن به صورت روزانه یا فصلی می گردد. این تغییرات ناشی از افزایش یا کاهش تابش خورشید، درجه حرارت، رطوبت نسبی و عبور جریانهای پرفشار می باشد. غلظت دی اکسید کربن در جو همچنین توسط فعالیت های انسانی، مانند سوزاندن سوخت های فسیلی، متأثر می گردد. غلظت دی اکسید کربن معمولاً در نزدیکی شهرها، کارخانجات و فعالیت های احتراقی بسیار بیشتر است.
در یک گلخانه که پر از گیاه است، غلظت دی اکسید کربن، تا زمانیکه درطول روز تهویه صورت گیرد، از غلظت دی اکسید کربن محیط پیروی می کند. غلظت دی اکسید کربن در طول دوره تاریکی بالا می رود؛ چرا که گیاهان هیچ دی اکسید کربنی برای فتوسنتز مصرف نمی کنند و به علاوه دی اکسید کربن به واسطه تنفس گیاهان و دیگر ارگانیسم ها تولید می شود. در طول دوره روشنایی که تهویه صورت نگیرد، غلظت دی اکسید کربن به پایین تر از غلظت آن در محیط افت می نماید.
تجدید هوا، اگر مقدور باشد، می تواند راه مؤثری برای تثبیت غلظت دی اکسیدکربن در گلخانه باشد. با این وجود هنگامی که در یک گلخانه شدت نور بالا باشد و سرمای بیرون مانع از تهویه مناسب شود، غلظت دی اکسید کربن افت خواهد کرد. در یک گلخانه کاملاً بسته، غلظت دی اکسید کربن تا حدود ۱۵۰ تا ppm 200 افت می نماید. این مقدار غلظت در نزدیکی نقطه جبران دی اکسید کربن قرار دارد. در این نقطه، دی اکسید کربن تولید شده توسط تنفس گیاه با مقدار مصرف شده آن در فرآیند فتوسنتز برابر خواهد بود. هنگامی که نقطه جبران دی اکسید کربن(هرچند به مدت کوتاهی) فرا برسد، رشد گیاهان به مقدار زیادی کاهش می یابد.
مطالعات زیادی نشان داده است که اگر دی اکسید کربن با غلظتی بالاتر از غلظت آن در محیط در اختیار گیاه قرار گیرد، موجب بهبود رشد گیاه می شود. خصوصاً ۳ تا ۴ برابر غلظت بیشتر دی اکسیدکربن، رشد گیاه را به اندازه ۱۰ تا ۲۵ درصد افزایش می دهد. دی اکسید کربن تکمیلی موجب افزایش سطح برگها، وزن خشک گیاه، شاخه های جانبی و در بسیاری از موارد موجب کاهش زمان گلدهی می شود. تأمین دی اکسید کربن در طول روز به اندازه ۸۰۰ تا ppm 1000، برای افزایش رشد بسیاری از محصولات مانند بنفشه فرنگی، گل شمعدانی، گل حن، بگونی، گل اطلسی، گل داودی، گل مینای چینی، و گلهای رز مورد استفاده قرار گرفته است.
در یک گلخانه ممکن است در زمانهای بخصوصی غلظت دی اکسید کربن به پایین تر از سطح محیط کاهش یافته و رشد گیاهان محدود گردد. در یک گلخانه کاملاً درزبندی شده در طول زمستان و درحالیکه دریچه ها کاملاً بسته اند، میزان دی اکسید کربن به طور کامل افت می نماید. در روزهای آفتابی سرد که تعویض هوای اندکی صورت می گیرد، عمل فتوسنتز گیاهان می تواند سطح دی اکسید کربن داخل را به مقدار زیادی کاهش دهد؛ و به این ترتیب نرخ فتوسنتز محدود می گردد.
از آنجا که دی اکسید کربن به صورت گاز می باشد، همانند بسیاری از گازها از لحاظ کنترل دارای دشواریهایی می باشد. به محض اینکه محیط گلخانه گرم شود به تجدید هوا نیازمند است، لذا دی اکسید کربن تکمیلی از طریق دریچه ها به خارج رانده می شود. بنابراین اضافه کردن دی اکسیدکربن به محیط گلخانه به شرایط آب و هوایی سرد و ایام بخصوصی از سال محدود می گردد.

خواص دی‌ اکسید کربن:

دی‌اکسید کربن گازی بی‌رنگ می‌باشد که تنفس آن در غلظت‌های بالا باعث ایجاد مزه ترش در دهان و احساس سوزش در بینی و گلو می‌شود (عمل خطرناکی که در آن احتمال خفه شدن شخص بالاست). این اثر ناشی از حل شدن در بزاق دهان و تولید محلول اسیدی ضعیفی به نام اسید کربونیک می‌باشد.

مولکول دی‌اکسید کربن خطی و دارای دو پیوند دوگانه بین کربن و دو اتم اکسیژن می‌باشد. ماده‌ای غیر قطبی می‌باشد و در دمای پایین تر از ۷۸- درجه سانتیگراد متراکم شده و جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک ایجاد می‌کند. دی‌اکسید کربن مایع فقط تحت فشار خاصی تشکیل می‌شود. به میزان کمی در آب حل می‌شود و اسید ضعیف اسید کربنیک تولید می‌کند که آن هم بطور جزئی به بی‌کربنات و کربنات تفکیک می‌شود.

کاربردهای ویژه دی اکسید کربن:

مایع و جامد در صنایع غذایی بعنوان سرماساز استفاده می‌شود. بعنوان مثال در حمل و نقل بستنی و سایر مواد غذایی منجمد برای ایجاد سرما از یخ خشک استفاده می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم استفاده در صنایع نوشابه‌های گازدار می‌باشد. بکینگ پودرها و جوش شیرین مورد استفاده در پخت نان یا کیک در اثر حرارت آزاد می‌کنند که این امر باعث پف کردن و متخلخل شدن نان می‌شود. بدلیل خاموش کردن آتش و غیر اشتعال بودن در کپسول های آتش نشانی بعنوان یک آتش خاموش‌کن ارزان و سریع از مایع فشرده استفاده می‌شود.

برای کم کردن واکنش پذیری استیلن در حمل و نقل بعنوان گاز بی اثر در کپسول‌های جوشکاری می‌توان از استفاده کرد، چون نسبت به سایر گازهای بی‌اثر مثل هلیوم و آرگون ارزان‌تر می‌باشد. حلال خوبی برای اکثر ترکیبات می‌باشد. به این دلیل در صنایع داروسازی توجه زیادی به معطوف شده است تا بعنوان حلال کمتر سمی جایگزین حلال‌های آلی کلر‌دار شود.

در صحنه‌های نمایش از یخ خشک برای ایجاد مه و دود استفاده می‌کنند. با افزودن یخ خشک به آب ، بخاری حاوی و رطوبت ایجاد می‌شود که شبیه مه بنظر می‌آید. لیزرهای جزو لیزرهای مهم صنعتی می‌باشند.

خواص بیولوژیکی دی اکسید کربن:

از سوختن چربی‌‌ها و قند در حضور اکسیژن طی فرایند تنفس سلولی در بدن جانداران تولید می‌شود. در جانوران بزرگ از تمام بافت‌ها بوسیله خون جمع شده و وارد شش‌ها شده و از آنجا با عمل بازدم بیرون داده می‌شود. مقدار در هوای دم یک درصد و در هوای بازدم ۴٫۵ درصد می‌باشد، تنفس مقدار زیادی از آن باعث مسمومیت در انسان و سایر جانداران می‌شود.

هموگلوبین خون می‌تواند با اکسیژن و پیوند ایجاد کند، اگر غلظت بالا باشد، هموگلوبین‌ها با اشباع می‌شوند و توانایی حمل اکسیژن را ندارند. به همین علت است که در مکان‌های با تهویه ناکافی ، فرد دچار مشکلات تنفسی بدلیل انباشته شدن می‌شود.

رابطه طول عمر گیاهان و دی اکسید کربن :
تأثیر دی اکسید کربن تکمیلی به زمانبندی، استمرار و غلظت آن وابسته است. بکارگیری دی اکسید کربن تکمیلی در مورد نهالهای تخمی منجر به کاهش زمان نشاکاری، افزایش انباشتگی ماده خشک و سطح برگها، بیشتر از زمانی که تحت شرایط محیط بیرون قرار می گیرند، می شود. در مورد گیاه بگونیا با آزمایش کردن سطوح مختلف دی اکسید کربن و نور مصنوعی در گلخانه نتایج جالبی به دست آمده است. در صورتیکه بگونیا در معرض ppm 970 دی اکسید کربن، نور ملایم و دمای بالا (۸۰ درجه فارنهایت) قرار گیرد، برداشت نشا چهار هفته طول خواهد کشید. این نتایج نشان دهنده ۴۷% کاهش در زمان لازم برای برداشت نشا در مقایسه با موردی است که بدون اضافه کردن دی اکسید کربن صورت گرفته است. آزمایش مشابهی نیز در مورد گل شمعدانی و بنفشه فرنگی نشان داده، در صورتیکه دی اکسید کربن به میزان ppm 1000 در دسترس گیاه قرار گیرد، زمان لازم جهت برداشت نشا به میزان دو هفته کاهش خواهد یافت. واکنش گیاهان جوان نسبت به تأمین دی اکسید کربن بسیار بیشتر است. بنابراین زمان سنجی در تأمین دی اکسید کربن دارای اهمیت زیادی می باشد.
رابطه دما و دی اکسید کربن:
دمای مناسب می تواند تأثیر قابل توجهی بر میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن داشته باشد. در مورد گل داودی افزایش دمای روزانه و تأمین دی اکسیدکربن (باهم)، موجب افزایش طول ساقه و وزن تر گیاه می شود. این افزایش بیشتر از حالتی است که هر یک از این عوامل به تنهایی در اختیار گیاه قرار گیرد.

دمای بالا در شب دارای تأثیر بسیار اندکی بر روی میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن می باشد. مطالعات زیادی نشان داده اند که دمای بهینه روزانه برای رشد گیاهان، با افزایش غلظت دی اکسید کربن، افزایش می یابد. یک حساب تخمینی نشان می دهد، در صورتیکه دی اکسیدکربن تکمیلی در دسترس گیاه قرار گیرد، دمای روزانه را باید به اندازه ۵ تا ۱۰ درجه فارنهایت افزایش داد. یک نتیجه منطقی حاصل از بالا بردن دمای روزانه این است که می توان تجدید هوا را قطع کرده و دوره غنی سازی را تمدید نمود.

رابطه نور و دی اکسید کربن:
در رابطه با تأثیر نور روی فتوسنتز باید گفت که هر گیاهی دارای یک مقدار ماکزیمم شدت نور (منحصر به فرد) می باشد که میزان بالاتر از آن نرخ فتوسنتز را افزایش نمی دهد. این مقدار را نقطه اشباع نور می نامند. تا زمانی که شدت نور از مقادیر پایین تا نقطه اشباع نور افزایش یابد، فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت. البته اگر دی اکسید کربن تکمیلی به محیط پرورش گیاه اضافه گردد، نقطه اشباع نور در شدت نور بالاتری به دست آمده و نرخ بیشتری از فتوسنتز حاصل می گردد.

در حقیقت غنی سازی محیط گلخانه به وسیله اضافه کردن دی اکسید کربن، رشد گیاهان را در همه موارد به جز در پایین ترین سطوح نور افزایش می دهد. این مطلب دلالت برآن دارد که حتی در شرایط نوری ضعیف، که می تواند رشد گیاه را محدود نماید، اضافه کردن دی اکسید کربن می تواند فتوسنتز و رشد گیاه را بهبود بخشد. اضافه کردن نور و تأمین دی اکسید کربن (با هم) برای بهبود رشد گیاه بسیار مناسب است. اضافه کردن نور تکمیلی تأثیر بیشتری نسبت به تأمین دی اکسید کربن بر رشد گیاه دارد. اما پیشرفت کامل زمانی حاصل می شود که این دو عامل را با هم به کار گرفت.
رابطه مواد مفذی و دی اکسید کربن:
با تأمین دی اکسید کربن در شرایط آفتابی و نیز با استفاده از افزایش مواد مغذی در دسترس گیاه می توان رشد گیاهان را تسریع بخشید. غلظت پایین مواد غذایی در محیط کشت موجب کاهش نرخ فتوسنتز و رشد گیاه می شود. در شرایطی که غنی سازی دی اکسید کربن انجام می شود و به خصوص هنگامی که توأماً نور تکمیلی هم مورد استفاده قرار می گیرد، کمبود مواد غذایی سریعاً رخ خواهد داد.
باور عمومی بر این است که تحت شرایط غنی سازی دی اکسید کربن، میزان کوددهی را باید افزایش داد. آزمایشات مختلف نشان داده که در این حالت بعضی از مواد غذایی سریعاً در محیط کشت دچار کمبود می شوند. در حالیکه تغییرات مواد غذایی دیگر بسیار اندک است. بهترین توصیه این است که پرورش دهندگان از نمایشگرهای نشان دهنده میزان مواد غذایی در خاک و بافتهای گیاه استفاده کنند و سپس برنامه های کوددهی خود را بر اساس نتایج حاصله تنظیم نمایند

جمع آوری دی اکسید کربن:

بشر امروز میان خیر و شر حوزه انرژی گیر افتاده است. سؤال بزرگ این است که آیا باید بشر خود را از این مخمصه رها کند یا خیر؟ اگر ما می خواهیم هوا و اقلیم خود را به زمانی برگردانیم که تمدن بشری در آن شکوفا شد و حیات بر روی زمین رونق گرفت، باید دی اکسید کربن موجود در جو از حالت فعلی ۳۸۵ پی پی ام (ppm) (*) به حدود ۳۵۰ پی پی ام کاهش یابد. برای این که بتوانیم به این هدف برسیم باید تا سال ۲۰۳۰ هر جای زمین که ذغال سنگ سوزانده می شود را تعطیل کنیم.

چگونگی رها شدن از مخصمه چالش انرژی، سؤال بزرگ قرن ۲۱ قلمداد می شود و خیلی ها گمان می کنند پاسخ دادن به آن بسیاری از نیازهای بشر را نیز پاسخ خواهد گفت. و سرنوشت سیاره ای که در آن زندگی می کنیم، یعنی همان وطن بزرگ ما، زمین را مشخص خواهد کرد.

در روزگار حاضر انرژی یک بخش جدا افتاده از اقتصاد نیست، بلکه همه اقتصاد بشر است. «جان مینارد کینز» اقتصاددان بزرگ اعتقاد داشت، از زمانی که تاریخ برای بشر شناخته شد، استانداردهای زندگی نیز وضعیت دیگری پیدا کرد و در قرن ۱۸ میلادی که بشر نحوه استفاده از ذغال سنگ برای احتراق موتور را فراگرفت، این استانداردها مضاعف شد و پی برد که چگونه از نبوغ و مهارت های خود برای پیشبرد استانداردهای زندگی استفاده و از انرژی با قیمت مناسب استفاده کند.

استانداردهای زندگی در جهان غرب که از انرژی استفاده فراوانی می کرد، به دلیل ظهور جهان صنعتی و دنیای توسعه یافته ناگهان و به صورت خیره کننده ای رشد کرد. در این عصر دیگر بشر از روش های ساده تبدیل نور آفتاب به انرژی استفاده نمی کرد و صرفاً به طبیعت متکی نبود. غذاهایی که از طبیعت به دست می آورد و حیواناتی که کارهایش را انجام می دادند دیگر کارایی کافی نداشت و کم کم کنار گذاشته شد و بشر یاد گرفت چگونه از ذخیره ای که پس از میلیون ها سال در اثر انباشته شدن سنگواره حیوانات در زمین ایجاد و به ذغال سنگ و نفت تبدیل شده بود، استفاده کند.

به عبارت بهتر، در این دوران بشر به میراث دار خوش شانس قرن ها ذخیره انرژی تبدیل شده بود و با دسترسی به این منبع عظیم، بدون آن که تعمق کند و به پایان پذیر بودن آن بیندیشد، به صورت گسترده از آن استفاده کرد. این استفاده گسترده و لجام گسیخته، بشر امروز و جهان توسعه یافته پیرامون او را به وجود آورد.

غالب تحولات و انقلاب های علمی که در قرن اخیر روی داد از انقلاب صنعتی، شیمیایی، الکترونیک و حتی اطلاعاتی گرفته تا همه تحولات دیگر، ناشی از انرژی جدیدی بود که مانند خونی تازه در رگ های اقتصاد جریان پیدا کرده. این تحولات، یک نام دیگر نیز داشت و آن “انقلاب بزرگ مصرفی” بود.

حدود نیم قرن پس از پایان جنگ جهانی دوم، رویای آمریکایی برای بسیاری از افراد در نقاط مختلف جهان محقق شد و افراد توانستند خانه های بزرگی را در کنار یکدیگر بسازند و آن را با انبوهی از وسائل جدید پر کنند. آنها بهترین الگوهای سوزاندن سوخت را به دست آوردند، خانه های بزرگی ساختند، وسائل و امکانات بیشتری را در آن انباشتند و خودروهای بزرگ و وسائل برقی فراوانی را به کار گرفتند.

در واقع آمریکایی ها با ابداع چنین الگویی در زندگی روش مصرف کردن انرژی را به جهان نیز منتقل کردند. آنها از طریق برنامه های تلویزیونی خود به دنیا نشان دادند که چگونه می توانند در آسایش و رفاه زندگی کنند، اما هیچ وقت فکر نکردند که شاید روزی این انرژی به پایان برسد. دورنمای زندگی بشر این بود که همه ثروتمند شوند. به عبارت بهتر، در این برنامه هر کسی باید بتواند به اندازه کافی از این انرژی سهم ببرد، اما مشخص بود که دردسرهایی نیز در این مسیر ظاهراً درخشان، بروز می کند.

نسل اول نیروگاه های متکی بر ذغال سنگ زمانی در آمریکا و انگلستان ابرهای سیاهی را بالای سر خود تولید می کردند، اما حالا در چین و بسیاری از نقاط دیگر جهان هم این کار را انجام می دهند. به عبارت بهتر، کشورهای شرقی نیز یاد گرفتند که چگونه مانند غربی ها انرژی را بسوزانند و دود سیاه ناشی از آن را به هوا بفرستند. تا اوائل دهه ۹۰ میلادی همه چیز ظاهراً خوب پیش می رفت، هیچ کس به فکر آلودگی های ناشی از سوزاندن این همه انرژی نبود و کسی هم تمایل نداشت به چنین مسئله ای فکر کند.

شاید ۲۰ سال پیش معدودی افراد به موضوع گرم شدن کره زمین و تبعات ناشی از آن فکر می کردند. ۵ سال پیش کسی با مفهومی موسوم به «اوج مصرف نفت» آشنا نبود. اما امروزه بحث گرمایش زمین و اوج مصرف نفت دو مفهوم درهم تنیده ای هستند که بسیاری از گزینه های بشر برای استفاده از انرژی را محدود می کنند. این دو مفهوم به خوبی می توانند به ما نشان دهند که آینده بشر در چه مسیری قرار گرفته است. آینده ای که در آن بشر عملاً در استفاده از انرژی به بن بست خواهد رسید و از ترس آلوده کردن محیط زیست و جوی که در آن زندگی می کند، شاید دیگر قادر نباشد به راحتی گذشته این انرژی را بسوزاند.

آینده ای که ناگهان همه چیز درست از نقطه عکس آن چیزی که فکرش را می کردیم، شروع خواهد شد. مراجعه به فرمول ها، اعداد و ارقام ریاضی کمی می تواند این آینده را برای ما بیشتر تبیین کند. اداره اطلاعات انرژی آمریکا سال گذشته پیش بینی کرد، مصرف انرژی جهان تا سال ۲۰۳۰، ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت. این عدد ظاهراً عدد رندی است و نشان دهنده تمایل فزاینده مردم نقاط مختلف جهان برای داشتن وسایل جدید از قبیل یخچال، تلویزیون، فریزر، موتورسیکلت و دستگاه های تهویه هوا در نقاط گرمسیر خواهد بود. با این حال، این عدد به تنهایی نمی تواند چالش های مهم فراروی بشر را توضیح دهد.

درست است که تا سال ۲۰۳۰ مصرف انرژی بشر ۵۰ درصد افزایش پیدا می کند، اما درست در همان زمان میزان ذخایر نفت نیز به شدت کاهش خواهد یافت. در نوامبر ۲۰۰۸ آژانش بین المللی انرژی برآوردهایی را ارائه کرد که براساس آنها تولید نفت خام جهان هر ساله ۶/۷ درصد کاهش پیدا می کند. رقمی که می تواند در گذر زمان، روندی وحشتناک تر به خود بگیرد. برای مقابله با آثار تهدید آمیز چنین کاهشی در تولید نفت، کشورهای نفت خیز در خاورمیانه باید مخازن جدیدی از نفت را کشف کنند، اما بسیاری از تحلیل گران بر این باورند که بشر دیگر قادر به تولید نفت بیشتر نیست و اوج مصرف و تولید نفت اتفاق افتاده است.

شاید برخی از افراد خوش بین گمان کنند با پیدا کردن مخازن و میدان های جدید نفتی، بتوان باز هم تولید نفت را افزایش داد، اما عملاً افزایش خیره کننده قیمت نفت در سال های گذشته و رسیدن آن به رقم ۱۴۷ دلار در هر بشکه نشان داد که بالاتر از سیاهی رنگی نیست. رکود عظیم اقتصادی و کاهش یکباره قیمت نفت و رسیدن آن به ارقام بسیار پایین درستی این ادعا را نشان داد. کنترل قیمت گاز در دوران های رکود اقتصادی نیز عملاً نتوانسته راه درمانی برای حل این مشکل باشد. گزینه های بشر برای مقابله با این روند چیست؟

بعضی می گویند سوخت های فسیلی دیگری مانند گاز نیز وجود دارد، اما واقعیت این است که گاز طبیعی نیز مدت زمان کوتاهی مهمان ما خواهد بود. یکی از جایگزین های طبیعی که در این زمینه پیشنهاد می شود، ذغال سنگ است، ولی مخازن ذغال سنگ جهان نیز به شدت کاهش یافته است. علاوه بر این، ذغال سنگ به دلیل این که سوزاندن آن، انبوهی از دی اکسید کربن را در جو منتشر کند و دی اکسید کربن مهم ترین دلیل و ریشه اصلی گرم شدن کره زمین است، کثیف ترین سوخت موجود در اختیار بشر قلمداد می شود. گرمایش زمین نیز مانند بحث اوج نفت با سرعت و شتاب خیره کننده ای در حال رشد است. مثلاً در تابستان سال ۲۰۰۷ درصد زیادی از یخ های قطبی، آب شد. براساس برآوردهای انجام شده در پایان تابستان ۲۲ درصد این یخ ها آب شده بود و حجم کل یخ ها نسبت به سال قبل ۲۲ درصد کاهش یافته بود. ادامه روند آب شدن یخ ها در تابستان سال بعد باعث شد گذرگاه های شمال غربی و شمال شرقی در قطب شمال به صورت همزمان باز شوند و برای اولین بار بشر این امکان را پیدا کرد تا از گذرگاه های باز آبی به منطقه قطب شمال سفر کند.

این ذوب یخ ها ۳۰ سال قبل از پیش بینی های ابر رایانه اتفاق افتاد و نشان داد که ما بیش از آن چه فکر می کنیم در حال گرم کردن سیاره محل سکونت خود هستیم. هیچ گونه توجیه دیگری در این زمینه وجود ندارد. آب شدن یخ های قطبی با این سرعت بالا نشان می دهد که تهدید گرمایش زمین بسیار جدی است. به عبارت بهتر، امروز دیگر به جای صفحات زیبا و دلنشین یخ که در منطقه قطب شمال وجود داشت و مانند یک آینه بزرگ ۸۰ درصد از پرتوهای خورشیدی را مجدداً به فضا منعکس می کرد، در حال حاضر یک برکه بزرگ آب قرار دارد که ۸۰ درصد پرتوهای خورشید را به خود جذب می کند.

این همان روش تشدید کننده گرم شدن کره زمین است، به عبارت بهتر، ما خودمان طبیعت را به روزی انداخته ایم که چنین گرمایی را جذب کند. رشد خیره کننده انتشار گازهایی مانند دی اکسید کربن و متان که یکی دیگر از گازهای گلخانه ای قلمداد می شود نیز در این گرم شدن بسیار نقش دارد. این گرم شدن تأثیرات مخربی نیز بر رشد گیاهان و محصولات کشاورزی دارند، به طوری که طولانی شدن فصل گرما در بسیاری از مناطق باعث از بین رفتن ده ها میلیون هکتار درخت در آمریکای شمال غربی شده است و آتش سوزی های گسترده ای که در این جنگل ها به وجود می آید، نتیجه مستقیم از بین رفتن همین درخت ها است که به یکباره آتش می گیرند.

شاید بشر مستقیم این بلا را به سر خودش نیاورده باشد، اما اثرات آن مستقیماً وی را تهدید می کند. ماشین ها و کارخانه هایی که ما در اختیار داریم باعث واکنش های گسترده ای در طبیعت شده است. البته جای شگفتی نیست. زیرا ما ذخیره و انباشت هیدروکربن میلیون ها سال تنها ظرف چند دهه مصرف کردیم و به حالت دی اکسید کربن به جو زمین فرستادیم پس مشکل اصلی خود ما هستیم.

حتی امروزه یعنی چند دهه بعد از این که عموم مردم جهان از گرم شدن کره زمین آگاه شده اند، هنوز بشر در حال شتاب بخشیدن به مصرف خیره کننده خود است. داده ها و ارقام و اعداد علمی حاکی از افزایش چشمگیر نرخ خشکسالی است، زیرا گرم شدن هوای کره زمین باعث تبخیر بیشتر آب و رفتن آن به جو زمین و در نتیجه افزایش نرخ سیل و باران های سیل آسا و طوفان ها می شود. می دانیم که آب تبخیر شده ای که به جو فرستاده می شود بلافاصله باید در قالب باران هایی به زمین برگردد. افزایش نرخ سیل و طوفان ها عملاً باعث افزایش بیماری و حشرات موذی مولد بیماری می شود. نکته حائز اهمیت دیگر این است که آب شدن یخ های قطبی، مصرف آب شرب مناطق بسیار زیادی از آسیا و نقاط دیگر شبه قاره را با خطر مواجه می کند.

پژوهش های جدید بر روی یخ های قطبی نشان می دهد که منطقه غربی قطب شمال می تواند در آینده خطرات جدیدتری نیز برای ما به وجود بیاورد، چرا که در اثر آب های گرمی که در قطب شمال در پی آب شدن یخ ها به وجود آمده بسیاری از صفحات یخ از پیکر اصلی خود جدا شده و به سمت اقیانوس حرکت می کنند.

نتایج یکی از پژوهش هایی که در پاییز سال گذشته منتشر شد نشان می دهد که افزایش سطح آب دریاها به اندازه حدود ۲ متر در آینده ای نزدیک اتفاق خواهد افتاد. این میزان افزایش یک رقم تکان دهنده برای تمدن بشری خواهد بود، چرا که چنین افزایش سطح آبی می تواند بسیاری از سواحل زیبای دنیا را با حوادثی مواجه کند که در طوفان های اخیر نیواورلئان اتفاق افتاد. همین طوفان ها بسیاری از زمین های حاصلخیز جهان را به سرنوشت دلتای میانمار که در آن سیل سنگینی جاری شد و عملاً زمین ها را از بین برد، دچار می کند.

به این ترتیب، بسیاری از فعالیت های تولیدی و مولد بشر با خطرات جدی مواجه خواهد شد و ما به قاتلان طبیعت تبدیل خواهیم شد. این فجایع بزرگ را شاید بتوان با فجایع هسته ای که بشر برای خود به وجود آورد، مقایسه کرد. انبوه خساراتی که از این مسیر به بشر می رسد، شاید از فجایع هسته ای اتفاق افتاده نیز بیشتر باشد. “جیمز کانتن” یکی از اقلیم شناسان برجسته، اعداد و ارقام وحشتناک دیگری را در این زمینه ارائه کرده است. او و همکارانش در پژوهشی رابطه تاریخی میان کربن جوی و افزایش آب دریاها را در طول تاریخ بشر مورد مطالعه قرار دادند. بنابر پژوهش آنها تا قبل از انقلاب صنعتی، هوایی که ما استشمام می کردیم به ازای هر یک میلیون ذره تنها ۲۷۵ ذره معلق دی اکسید کربن داشت، اما بعد از انقلاب صنعتی اوضاع کاملاً دگرگون شده است. نتیجه ای که “جیمز کانتن” و گروه تحقیقاتی اش گرفتند این است که اگر ما می خواهیم هوا و اقلیم خود را به زمانی برگردانیم که تمدن بشری در آن شکوفا شد و حیات بر روی زمین رونق گرفت، باید دی اکسید کربن موجود در جو از حالت فعلی ۳۸۵ پی پی ام (ppm) (*) به حدود ۳۵۰ پی پی ام کاهش یابد.
در حال حاضر میزان دی اکسید کربنی که بشر تولید می کند، بسیار بالا است و دلیل اصلی ذوب شدن یخ های قطبی نیز همین است. به عبارت بهتر، گرمایش زمین تنها مشکلی نیست که آیندگان بخواهند به آن بپردازند، بلکه مشکل و بحران حاد فعلی بشر امروز نیز قلمداد می شود. به این ترتیب، عدد ۳۵۰ پی پی ام برای دی اکسید کربن به مهم ترین عدد موجود در کره زمین تبدیل شده است و همه باید برای رسیدن به آن تلاش کنند.

رسیدن به این عدد نیازمند اعمال تغییرات گسترده در مقیاس های بسیار بزرگ است. کانتن در این باره می گوید: برای این که بتوانیم به این هدف برسیم باید تا سال ۲۰۳۰ هر جای زمین که ذغال سنگ سوزانده می شود را تعطیل کنیم و این تعطیلی مصرف ذغال سنگ باید در جهان توسعه یابد و بسیار سریع تر اتفاق بیفتد.” بعضی از فناوری های موجود این امکان را می دهند که دی اکسید کربن سوزانده شده از دودکش کارخانه ها ذخیره شده و مجدداً به زیر زمین منتقل شوند، اما این فناوری ها هنوز توسعه مطلوبی پیدا نکرده است. اما بسیاری معتقدند تعطیل کردن اقتصادی که متکی بر سوخت های فسیلی است خسارات مالی گسترده ای برای بشر در بر خواهد داشت. مخالفان این مباحث نیز اعتقاد دارند هنوز می توان از فناوری های قدیمی سوزاندن سوخت های فسیلی برای توسعه زندگی بشر استفاده کرد و این فناوری ها هنوز کارایی خود را دارند. در عین حال بشر باید روش های جایگزینی برای تأمین انرژی پیدا کند و یافتن منابع جدید وظیفه ای نیست که بر عهده نسل های بعدی باشد، بلکه همین نسل باید برای پیدا کردن چنین منابعی تلاش کند.

آیا می توانیم ذغال سنگ را از زندگی بشر حذف کنیم؟

کاهش وابستگی به ذغال سنگ و مبارزه با تغییرات اقلیمی، وعده هایی است که در مورد استفاده و استقرار سامانه های انرژی پاک داده می شود، اما بسیاری از کارشناسان زبده در این حوزه اعتقاد دارند که ذغال سنگ پاک اساساً یک ضد و نقیض گویی به تمام معنا است. دعوای اصلی در این زمینه بر روی مفهوم کلمه پاک است. ذغال سنگ یکی از منابع اصلی انرژی است و این منبع انرژی وافر حاوی بسیاری از آلاینده ها نظیر دی اکسید سولفور، نیتروژن و جیوه است. برای ابداع ذغال سنگ پاک عملاً باید عناصر آلاینده از آن حذف شود. سولفور مدت ها است از ترکیب اصلی ذغال سنگ جدا شده است و این جداسازی با شستشوی ذغال سنگ قبل از سوزاندن و خرد کردن آن به وجود می آید. سپس با استفاده از وسایل دیگر و دستگاه های جدید که کار مایع سازی را انجام می دهند، ذغال سنگ در دمای خنک تری می سوزد و سوختن در دمای پایین تر باعث تولید مقدار کمتری اکسید نیتروژن می شود.

به این ترتیب، بسیاری از نیروگاه های استفاده کننده از ذغال سنگ در حال حاضر ۹۵ درصد مواد آلاینده موجود در این ماده که به تولید باران های اسیدی می انجامند را حذف کرده اند. این روش شاید به لحاظ استانداردهای تاریخی بتواند نوعی ذغال سنگ پاک قلمداد شود، اما هنوز همین ذغال سنگ پاک نتوانسته عامل اصلی گرمایش زمین یعنی دی اکسید کربن را از بین ببرد.

بسیاری از پیشنهاد دهندگان و فعالان این حوزه معتقد به استفاده از روش های جدیدی مانند جمع آوری کربن و ذخیره آن هستند که در این حالت دی اکسید کربن از ذغال سنگ در هنگام سوزاندن جدا شده و به یک مخزن ذخیره سازی هدایت و سپس از طریق فناوری مربوط مجدداً به زیر زمین تزریق می شود. فرآیندی که می تواند میزان انتشار دی اکسید کربن را تا ۹۰ درصد کاهش دهد. منتقدان این روش نیز معتقدند؛ جمع آوری دی اکسید کربن و هدایت آن به زیر زمین بازدهی نیروگاه های استفاده کننده از ذغال سنگ را کاهش می دهد و باعث می شود تقاضای آنها برای سوزاندن ذغال سنگ بیشتر شود.

مدار هوشمند چیست؟

فرض کنید که جریان خون در بدن شما فقط در یک جهت سیلان دارد. اگر چنین مسیری را بتوانید تصور کنید دقیقاً توانسته اید حالت مدارهای جدید و هوشمند برق را نیز تجسم کنید. این مدارها حدود یک قرن پیش ابداع شد که در آنها جریان انتقال برق به ایستگاه های ثانویه و خطوط انتقال کاملاً یک طرفه بود، اما این جریان یک طرفه معضلات و چالش هایی نیز دارد، چه این که امکان کنترل نبض جریان در طول مسیر وجود ندارد و اگر جایی از مسیر جریان برق از دست برود امکان احیا وضعیت در آن نقطه وجود نخواهد داشت، اما امروزه که بحث بازدهی مصرف انرژی به صورت فزاینده ای جای خود را در محافل علمی باز کرده، نوع امکانات مورد استفاده در این مدارها نیز ارتقا یافته است تا بتوانیم مدار هوشمند را تعبیه کنیم.

به عبارت بهتر، در سیستم مدارهای هوشمند به جای استفاده از یک سیستم یک طرفه که تنها برق را توزیع می کند، نوعی مدار هوشمند قرار داده می شود که به توده ها این امکان را می دهد تا برق خود را تولید کنند و هر ایستگاهی که برق تولید می کند مازاد تولید خود را به مرکز می فرستد تا برای مصارف دیگر ذخیره یا فرستاده شود. تمام مراحل این کار با کمک مزارع باد، صفحات خورشیدی و سایر ژنراتورهای کوچک برق انجام می شود.

در مدار هوشمند ویژگی کوچک دیگری نیز در حوزه توزیع و توانایی محاسبه قرار گرفته است که مانند اینترنت عمل می کند و به آن این امکان را می دهد هر زمانی که بخواهد سیستم را رصد کرده و براساس نیازهای سیستم، تولید را تنظیم کند. برای مثال: یک ماشین لباسشویی در زمانی که مدار در حالت برگشت برق قرار دارد می تواند به کار خود ادامه دهد. وقتی در نقطه ای از مدار دستگاهی برق را به صورت عظیم مصرف می کند، تولید کننده های کوچک تر برق که در نقاط دیگر وجود دارند، می توانند این نوع مصرف را جبران کنند و این مسئله باعث می شود دیگر مصارف کوچک برق مثلاً روشنایی معابر یا ایستگاه ها از کار نیفتد و مدار به کار خود ادامه دهد. نتیجه پایانی این که مدار هوشمند مداری است که می تواند عرضه را با تقاضا هماهنگ کند و بازدهی را بالا ببرد و در عین حال نیاز به نیروگاه های برقی جدید را نیز کاهش دهد، اما در کنار همه این مزیت ها استقرار یک مدار برق ملی هوشمند میلیاردها دلار هزینه در برخواهد داشت.

منابع:

ویکی پدیا

وبلاگ تکنولوژی تولیدات گیاهی سبزوار

سبز نیوز

وبلاگ فقط مقاله

بیتوته

هفت آسمان

مرجع دانش