Saturday, July 9, 2011

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese (3)

Posted by Unknown at 6:24 AM Labels: ,
Een geheel nieuwe wending aan de discussie over de efficiëntie van fotosynthese werd teweeg gebracht door een tip van een onbekende blogbezoeker:
"the initial steps of natural photosynthesis harness light energy with an efficiency of 95% or more — values that we can only aspire to with artificial photocells." (3)
Fotosynthese haalt een efficiente van 95% of meer! Dit zet de hele discussie op zijn kop, want dit is precies het omgekeerde van de stelling van Bas Haring die stelde dat  fotosynthese een teleurstellende 1% haalde en dat zonncellen met gemak 10% of meer halen. Nature publiceerde over de extreme efficiëntie in 2007 en 2010. De auteurs van het research artikel in 2007 (1) en het redactionele commentaar (2) spreken ook van 'extreme efficiency', hoewel het getal 95% niet in het research artikel is terug te vinden.

Wat is hier aan de hand? Waar het getal 95% vandaan komt wordt niet duidelijk, maar zeer waarschijnlijk wordt hier efficiëntie gebruikt in de definitie: het percentage van door het fotosynthetisch systeem opgevangen fotonen die nuttig gebruikt worden (4). (foton = kleinste eenheid van licht). Het lijkt nu vast te staan dat er  8 - 12 fotonen nodig zijn om 1 molecuul CO2 te reduceren (5). Alle fotonen die door het blad teruggekaatst worden of omgezet in warmte worden zodoende niet meegerekend. Als je naar een blad kijkt (zie foto) zie je dat veel fotonen de grotere en kleinere bladnerven zullen raken en verloren gaan. Als je met al dit soort factoren rekening houdt dan kom je tot een veel lagere efficiëntie. Vandaar de verwarrende gegevens in de literatuur.
Er is nog zo ontzettend veel te zeggen over fotosynthese dat ik de hele zomer er over kan bloggen. Dat zal ik niet doen. Veel over de energieaspecten kun je vinden in: Vaclav Smil (6). Nog twee opmerkingen:

Intelligent Design!
Als er iets complex, ingenieus of efficiënts in de natuur gevonden wordt, zijn ID-ers er altijd als de kippen bij. Over 'extreme inefficiëntie van fotosynthese' hoor je ze niet. Dit creationistische artikel (7) maakt melding van de 'extreme efficiëntie' van fotosynthese, waardoor intelligent design voor de zoveelste keer bewezen wordt! Natuurlijk vergeten ze de extreme inefficiëntie van de zon als energiebron te vermelden, die immers alle kanten op straalt waardoor er maar een miljardste de aarde bereikt (8).

Evolutie
In mijn vorige blog schreef ik dat de efficiëntie van fotosynthese niet de enige factor is voor het produceren van nakomelingen. Daardoor mag je niet verwachten dat fotosynthese gemaximaliseerd is. Dit vond ik op fraaie wijze onder woorden gebracht:
"One reason that plants don't store fuel efficiently is that "plants' goals are different than our goals," says (Devens Gust, a photochemist at Arizona State University). "The plant's goal is to live and reproduce, not to store energy for humans." (bron)

Noten
  1. Gregory S. Engel et al (2007) Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems, Nature 446, 782-786 (12 April 2007). Zie ook: Elisabetta Collin (2010) Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature, Nature 4 Feb 2010.
  2. Editor's Summary: Making photosynthesis tick, Nature 12 April 2000
  3. Roseanne J. Sension (2007) Biophysics: Quantum path to photosynthesis, News and Views Nature 446, 740-741 (12 April 2007)
  4. Dit wordt  bevestigd door de definitie in Scientific American: "plants transform 95 percent of the sunlight that falls on them (...) into energy stored chemically as carbohydrates".
  5. Oliver Morton (2007) Eating the Sun, p.112. (Schrijft gedetailleerd over de geschiedenis van het wetenschappelijk onderzoek naar fotosynthese)
  6. Vaclav Smil (2008) Energy in Nature and Society. MIT. (Pittig en grondig met veel data over alle aspecten van energie.)
  7. David Tyler Post details: Explaining the extreme efficiency of photosynthesis, 04/16/07 (Aan de ARN website zijn bekende ID-ers verbonden als Steve Meyer, Paul Nelson).
  8. Deze eye-opener is afkomstig van de evolutiebioloog George C. Williams.Er zijn duizenden andere inefficiënties te noemen.


0 comments:

Post a Comment