¿Para cuántas personas produce oxígeno una hectárea de árboles?

Como dato orientativo, una hectárea de Pinos puede sostener la respiración alrededor de 100 personas o dicho de otro modo: “una hectárea de pinos podría ser el pulmón de 100 personas”. Este dato se puede obtener de manera sencilla aplicando el método de las calorías, que se recomiendan ingerir diariamente con la alimentación (expuesto al final de esta publicación). El resto de datos han sido obtenidos a través de la recopilación de información sobre fisiología humana, cultivos forestales y química básica; relacionándolos de forma matemática, siguiendo un sencillo procedimiento de cambio de unidades que se explica al final, donde también se exponen los resultados. La siguiente introducción pretende dar a conocer la estrecha dependencia, que existe entre la respiración de los animales, incluidos nosotros y la fotosíntesis de árboles, plantas, algas y cianobacterias.

Estudios de la FAO concluyen, que el producto más duradero, en el cual el dióxido de carbono permanece fijado durante más tiempo, es la producción de madera maciza para carpintería y mobiliario, disminuyendo la concentración de este gas en la atmósfera y garantizando un suministro de oxígeno para la vida animal y reduciendo el impacto de la población humana.

Otras vías para mejorar la calidad del aire serían los bosques de manglares y los bambús; ambos grupos de plantas de crecimiento rápido, sobretodo el bambú ostenta el récord y además sus cañas y brotes tienen multitud de aplicaciones.

En los cultivos forestales para la producción de madera, se intenta maximizar la producción e indirectamente la producción de oxígeno para las personas.

Dos personas del mismo sexo y con pesos diferentes, realizando la misma actividad física, en el mismo ambiente, consumirán la misma cantidad de oxígeno por unidad de masa corporal en términos absolutos.

Se sabe que los hombres al tener más masa muscular consumen más oxígeno que las mujeres.

En términos relativos el consumo de una persona, cuando empieza a correr pasa de ser de 300 ml / min a 1,5 l / min es decir el consumo se incrementa 5 veces. Como dato interesante un músculo contraído consume 50 veces más oxígeno que uno relajado:

Organ O2 Consumption
(ml O2/min per kg)
Brain (Cerebro) 30
Kidney (Riñón) 50
Skin (Piel) 2
Resting muscle 10
Contracting muscle 500

Evolución de la Demanada de O2 durante el ejercicio

De todo el volumen de aire que entra en nuestros pulmones sólo alrededor del 4 % del oxígeno se aprovecha en la respiración. Dicho porcentaje aumenta conforme mejora el estado físico.

Aire espirado e inspirado

Además se ha comprobado experimentalmente que las personas de mayor edad y más entrenadas; consumen más oxígeno cuando realizan deporte, que las jóvenes, obteniéndose las siguientes rectas de regresión ↓

Active men: 69,7 x (0.612 x años de edad) = ml O2 / min

Active women: 42,9 (0.312 x años de edad) = ml O2 / min

Sedentary men: 57,8 (0.445 x años de edad) = ml O2 / min

Sedentary women: 42,3 (0.356 x años de edad) = ml O2 / min

Cómo tabla de datos orientativos por masa utilizaremos la siguiente:

Rest                                    Maximal Exercise

VE                                                     4 -15 L/min                     130-250 L/min

Absolute VO2   (men)            0,2 – 0,5 L/min               2,0 – 7,0 L/min

(women)         0,15 – 0,4 L/min             1,5 – 5,0 L/min

Relative VO2    (men)            3,5 ml/kg.min                  35 – 90 ml/kg.min

(women)         3,5 ml/kg.min                    25 – 75 ml/kg.min

VO2max for average college age:     Male:               45 ml/kg.min

Female:              35 ml/kg.min

RER                                                        0,7 to 1,0                    1,0 to 1,5

FEO2                                                 0,15 to 0,18                same as rest range

FECO2                                            0,025 to 0,06              same as rest range

respiratory exchange ratio (RER = Volumen CO2 expirado / Volumen de O2 expirado)

fractional content of expired oxygen (FEO2), the fractional content of expired carbon dioxide (FECO2)

Nosotros usaremos para calcular cuánto CO2 produce de media una persona al año, un valor medio de 225 ml O2 por persona y año, suponiendo un consumo en reposo de 3,5 ml/kg·min.

Por otro lado la cantidad de CO2 fijado por una planta, en nuestro caso un árbol, depende de su tipo de metabolismo de fijación del carbono (C3, C4 y CAM), de su área foliar y de la latitud y condiciones ambientales en las que se encuentre.

De forma orientativa, un árbol grande, en una selva cerca del ecuador, producirá mucho más oxígeno, que un árbol de hoja caduca en clima templado y este a su vez limpiará más el aire que una conífera de la taiga siberiana (aún más cerca del polo).

Para simplificar nuestros cálculos consideramos que cuando respiramos sólo oxidamos glucosa cuya  reacción global, para obtener energía es:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energía

1

1º             Cálculo del CO2 estándar liberado a la atmósfera por una persona, que respira durante todo el año a una presión de una atmósfera:

2

2º             Cálculo del CO2 fijado por un Eucalipto, un pino y un álamo, tras calcular el balance final del dióxido de carbono que queda fijado como producto final en madera maciza:

Balance de CO2 fijado ↓                                                                                 Densidad de Plantación ↓

Eucalipto (Eucalyptus)
BA= FI1– (E1 + EMe)= 43,58 – (0,77 + 0,413) = 42,39 t      625 pies / ha → 4 x 4 m² (Marco de plantación)

Pino (Pinus)
BA= FI1– (E1 + EMe)= 25,23 – (0.77+0,318) = 24,04 t             1.000 pies / ha → 4 x 2,5 m²

Álamo (Populus)
BA= FI1– (E1 + EMe)= 41,28 – (0.77+0,626) = 39,88 t                      278 pies / ha → 6 x 6 m²

3

3º               Cálculo de las relaciones árboles por persona para que la respiración sea sostenible:

4

4º         ¿A cuántas personas abastece de oxígeno una hectárea de plantación maderera?

5

 

Método de las calorías:

  • Datos:

100 gr de glucosa → 386 kcal

1 persona → 2500 kcal

Gramos de azúcar quemados al día = (100 gr de glucosa / 386 kcal)*(2500 kcal / persona) = 648 gr glucosa / persona

  • Relación Dióxido de Carbono liberado por glucosa quemada

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energía

Relación CO2 glucosa

  • Kg de CO2 liberado por una persona al día

(648 gr glucosa / persona)*( 264g CO2 liberado / 180g C6H12O6 consumido) = 950,4 g CO2 / Persona

  • Kg de CO2 liberado por una persona al año

[0,9504 g CO2 / (Persona x día)] * [365 días / año] = 347 kg CO2 / (persona x año)

  • ¿Para cuántas personas produce oxígeno una hectárea de árboles?

respiración personas por ha

Fuentes

http://www.fao.org/docrep/ARTICLE/WFC/XII/0043-B2.HTMhttp://www.cvphysiology.com/CAD/CAD003.htmhttps://es.wikipedia.org/wiki/Consumo_de_ox%C3%ADgenohttp://www.vitonica.com/entrenamiento/el-consumo-maximo-de-oxigeno-estimado-segun-la-condicion-fisicahttp://fisiologoi.com/paginas/EJERCICIO/VO2.htmhttp://www.collegesportsscholarships.com/measure-oxygen-consumption.htmwww.ohio.edu/…/I%20Oxygen%20Consumptionhttp://www.forestrycorporation.com.au/__data/assets/pdf_file/0009/238473/pine-plantation-rotation.pdfhttp://www.secforestales.org/web/images/serrada/z51texto.pdf

 

 

 

 

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