Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Hiệu suất quang hợp”

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Duyệt lịch sử tương tác
← Thay đổi trướcThay đổi sau →
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Trực quanMã wiki
Task 3: Sửa lỗi chung (GeneralFixes1) (#TASK3QUEUE)
Dòng 34: Dòng 34:
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950155523000290
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950155523000290
}}</ref>
}}</ref>
| Thực phẩm chức năng<br/>Từng được đề xuất làm nhiên liệu sinh học<ref name="Pisciotta JM, Zou Y, Baskakov IV 2010 e108212"/><ref>[http://www.thehindu.com/sci-tech/science/article477049.ece "Blue green bacteria may help generate 'green' electricity"], ''The Hindu'', 21 June 2010</ref><ref>{{chú thích web |date=2010-09-14 |title=Joule wins key patent for GMO cyanobacteria that create fuels from sunlight, CO2 and water : Biofuels Digest |url=https://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2010/09/14/joule-wins-key-patent-for-gmo-cyanobacteria-that-create-fuels-from-sunlight-co2-and-water/ |access-date=2022-08-10 |language=en-US}}</ref>
| Thực phẩm chức năng<br/>Từng được đề xuất làm nhiên liệu sinh học<ref name="Pisciotta JM, Zou Y, Baskakov IV 2010 e108212">{{cite journal | vauthors = Pisciotta JM, Zou Y, Baskakov IV | title = Light-dependent electrogenic activity of cyanobacteria | journal = PLOS ONE | volume = 5 | issue = 5 | pages = e10821 | date = May 2010 | pmid = 20520829 | pmc = 2876029 | doi = 10.1371/journal.pone.0010821 | veditors = Yang CH | doi-access = free | bibcode = 2010PLoSO...510821P }}</ref><ref>[http://www.thehindu.com/sci-tech/science/article477049.ece "Blue green bacteria may help generate 'green' electricity"], ''The Hindu'', 21 June 2010</ref><ref>{{chú thích web |date=2010-09-14 |title=Joule wins key patent for GMO cyanobacteria that create fuels from sunlight, CO2 and water : Biofuels Digest |url=https://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2010/09/14/joule-wins-key-patent-for-gmo-cyanobacteria-that-create-fuels-from-sunlight-co2-and-water/ |access-date=2022-08-10 |language=en-US}}</ref>
| Gấp đôi sau mỗi 1,5 giờ ở ''Synechococcus elongatus'' UTEX 2973<ref>{{chú thích tạp chí
| Gấp đôi sau mỗi 1,5 giờ ở ''Synechococcus elongatus'' UTEX 2973<ref>{{chú thích tạp chí
|author=Tomáš Zavřel và đồng nghiệp
|author=Tomáš Zavřel và đồng nghiệp

Phiên bản lúc 09:16, ngày 16 tháng 3 năm 2024

Tảo xanh đang quang hợp trong nước, sinh ra các bong bóng khí oxy

Hiệu suất quang hợp là phần năng lượng ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng hóa học trong quá trình quang hợp ở thực vật và tảo. Quang hợp có thể được mô tả bằng phản ứng hóa học đơn giản

6 H2O + 6 CO2 + năng lượng → C6H12O 6 + 6 O2

trong đó C6H12O6 là glucose (sau đó được chuyển hóa thành các chất hữu cơ khác như các loại đường khác, tinh bột, cellulose, lignin...).

Cách tính hiệu suất quang hợp phụ thuộc vào cách xác định năng lượng ánh sáng. Nếu chỉ tính năng lượng của phần ánh sáng được hấp thụ thì hiệu suất được gọi là hiệu suất danh nghĩa. Nếu tính năng lượng của toàn bộ dải ánh sáng từ Mặt Trời rọi vào thực vật và tảo, khi đó hiệu suất được gọi là hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời.

Trong phản ứng quang hợp, ứng với mỗi phân tử CO2 đầu vào, cần khoảng tám đến mười, hoặc nhiều hơn[1], photon để cung cấp đủ năng lượng cho phản ứng xảy ra. Năng lượng tự do Gibbs để chuyển đổi một mol CO2 thành glucose là 114 kcal, trong khi 8 mol photon ở bước sóng 600 nm chứa 381 kcal. Từ đây có thể tính ra hiệu suất danh nghĩa là 30%.[2] Tuy nhiên, quá trình quang hợp có thể xảy ra với ánh sáng có bước sóng tới 720 nm miễn là có ánh sáng ở bước sóng dưới 680 nm để giữ cho Quang hệ II hoạt động trong cơ chế của chất diệp lục. Sử dụng bước sóng dài hơn có nghĩa là cần ít năng lượng ánh sáng hơn cho cùng một số lượng photon và do đó cho cùng một lượng quang hợp. Điều này dẫn đến bước sóng dài hơn cho hiệu suất quang hợp danh nghĩa cao hơn.

Đối với ánh sáng Mặt trời thực tế, chỉ có 45% năng lượng ánh sáng nằm trong dải bước sóng hoạt động quang hợp, hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời tối đa theo lý thuyết là khoảng 11%. Tuy nhiên, trên thực tế, thực vật không hấp thụ toàn bộ ánh sáng Mặt Trời tới, do phản xạ và truyền qua, do yêu cầu hô hấp của quá trình quang hợp và nhu cầu về mức bức xạ mặt trời tối ưu (nhiều ánh sáng quá hoặc ít ánh sáng quá cũng làm hiệu suất giảm). Khi tính phần năng lượng từ Mặt Trời được tích tụ lại ở sinh khối, hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời chỉ đạt từ 3% tới 6%.[1] Hiệu suất này cao hơn ở các loài tảo, và có thể đạt đến 7%.[3]

Nếu quá trình quang hợp không hiệu quả, năng lượng ánh sáng dư thừa phải được tiêu tán để tránh làm hỏng bộ máy quang hợp. Năng lượng có thể bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, ví dụ bằng quá trình dập tắt không quang hóa, hoặc phát ra dưới dạng huỳnh quang diệp lục.

Danh sách tiêu biểu

Danh sách một số thực vật và tảo theo hiệu suất quang hợp
Nhóm Loài Hiệu suất quang hợp
(chuyển đổi năng lượng Mặt Trời)		 Ứng dụng Tốc độ tăng trưởng sinh khối
Vi khuẩn lam Synechocystis, Synechococcus elongatus, tảo xoắn ... tối đa 10% trên lý thuyết[4] Thực phẩm chức năng
Từng được đề xuất làm nhiên liệu sinh học[5][6][7] 		Gấp đôi sau mỗi 1,5 giờ ở Synechococcus elongatus UTEX 2973[8]
Vi tảo Chlorella, ... 5%-7%[3] Nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 3%[9][10] (46 đến 93 nghìn L/ha dầu mỗi năm)[9] Gấp đôi sau mỗi 1,5 đến 2 giờ với Chlorella ohadii[11][12]
Rong biển Tảo mơ, ...
Nhóm thực vật C4 Ngô, mía đường, bo bo, .... tối đa 4,3%[13] Cây lương thực.
Nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 0,38% với mía đường[14](4,3 nghìn L/ha cồn mỗi năm với ngô)[15]
Nhóm thực vật C3, chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật Gạo, lúa mỳ, đậu tương, đại mạch, ... tối đa 3,5%[13], đa số cây trồng 1% đến 2%[16] Cây lương thực, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng tinh bột trong hạt & củ khoảng 0,25% đến 0,5% Sản lượng lúa mỗi năm 6,28 tấn/ha ở đồng bằng sông Cửu Long[17]
Cọ, dầu mè, ... Nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 0,1% đến 0,3%[9] (2,3 đến 7,5 nghìn L/ha dầu mỗi năm)[9]
Bèo phấn, Bèo tấm Thức ăn chăn nuôi.
Từng được đề xuất cho cô lập carbon[15], nhiên liệu sinh học (6,4 nghìn L/ha cồn mỗi năm)[15] 		Gấp đôi sau mỗi 29,3 giờ, ở Wolffia microscopica[18], hoặc đến 4 ngày ở các dòng khác.
Bèo hoa dâu Thức ăn chăn nuôi.
Từng được đề xuất cho cô lập carbon[19][20] 		Gấp đôi sau mỗi 1,9 ngày trong điều kiện tốt nhất.[21] 37,8 tấn tươi/ha (2,78 tấn khô/ha) mỗi năm cho Azolla pinnata ở Ấn Độ[22]
Nhóm thực vật CAM Dứa, thanh long, ... Cây ăn quả

Xem thêm

Tham khảo

  1. ^ a b Renewable biological systems for unsustainable energy production. FAO Agricultural Services Bulletins (1997).
  2. ^ Stryer, Lubert (1981). Biochemistry (ấn bản 2). W. H. Freeman. tr. 448. ISBN 978-0-7167-1226-8.
  3. ^ a b Haim Treves. “The metabolic features of the fastest growing photosynthetic cell”. Human Frontier Science Program. Truy cập ngày 15 tháng 3 năm 2024.
  4. ^ Jinyu Cui và đồng nghiệp (1 tháng 6 năm 2024). “Multiple routes toward engineering efficient cyanobacterial photosynthetic biomanufacturing technologies”. Green Carbon. 1 (2): 210–226. doi:10.1016/j.greenca.2023.11.004. ISSN 2950-1555.Quản lý CS1: dấu chấm câu dư (liên kết)
  5. ^ Pisciotta JM, Zou Y, Baskakov IV (tháng 5 năm 2010). Yang CH (biên tập). “Light-dependent electrogenic activity of cyanobacteria”. PLOS ONE. 5 (5): e10821. Bibcode:2010PLoSO...510821P. doi:10.1371/journal.pone.0010821. PMC 2876029. PMID 20520829.
  6. ^ "Blue green bacteria may help generate 'green' electricity", The Hindu, 21 June 2010
  7. ^ “Joule wins key patent for GMO cyanobacteria that create fuels from sunlight, CO2 and water : Biofuels Digest” (bằng tiếng Anh). 14 tháng 9 năm 2010. Truy cập ngày 10 tháng 8 năm 2022.
  8. ^ Tomáš Zavřel và đồng nghiệp (2019). “Quantitative insights into the cyanobacterial cell economy”. eLife. 8: e42508. doi:10.7554/eLife.42508.
  9. ^ a b c d Rob Parsons (11 tháng 9 năm 2008). “Slime for change”. MauiTime.
  10. ^ PVWATTS: Hawaii Lưu trữ 2015-04-20 tại Wayback Machine. Rredc.nrel.gov. Retrieved on 2011-11-03.
  11. ^ Haim Treves và đồng nghiệp (2017). “Metabolic Flexibility Underpins Growth Capabilities of the Fastest Growing Alga”. Current Biology. 27 (16): 2559-2567.e3. doi:10.1016/j.cub.2017.07.014. ISSN 0960-9822.Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (liên kết)
  12. ^ Tegan (31 tháng 8 năm 2020). “Twice As Bright as Sunlight”.
  13. ^ a b Blankenship, Robert E.; Tiede, David M.; Barber, James; Brudvig, Gary W.; Fleming, Graham; Ghirardi, Maria; Gunner, M. R.; Junge, Wolfgang; Kramer, David M. (13 tháng 5 năm 2011). “Comparing Photosynthetic and Photovoltaic Efficiencies and Recognizing the Potential for Improvement”. Science (bằng tiếng Anh). 332 (6031): 805–809. doi:10.1126/science.1200165. ISSN 0036-8075. PMID 21566184. S2CID 22798697.
  14. ^ Hassan AB, kutigi GI and Tanko OO (2018). “Production of BioEthanol and Bio-Based Materials From Sugar Cane Bagasse”. Zaria Journal of Educational Studies. (ZAJES). 19.
  15. ^ a b c López-Pozo, Marina; Adams III, William; Demmig-Adams, Barbara (2023). “Lemnaceae as Novel Crop Candidates for CO2 Sequestration and Additional Applications”. Plants (bằng tiếng Anh). 12 (17): 3090. doi:10.3390/plants12173090. Truy cập ngày 15 tháng 3 năm 2024.
  16. ^ Govindjee, What is photosynthesis?
  17. ^ Ánh Tuyết (28 tháng 12 năm 2023). “Gạo Việt Nam trước cơ hội làm chủ thị trường”. Báo Nhân Dân.
  18. ^ Sree, K. Sowjanya; Sudakaran, Sailendharan; Appenroth, Klaus-J. (11 tháng 9 năm 2015). “How fast can angiosperms grow? Species and clonal diversity of growth rates in the genus Wolffia (Lemnaceae)”. Acta Physiologiae Plantarum (bằng tiếng Anh). 37 (10): 204. doi:10.1007/s11738-015-1951-3. ISSN 1861-1664. S2CID 255376153.
  19. ^ Hamdan, Hamdan; Houri, Ahmad (2022). “CO2 sequestration by propagation of the fast-growing Azolla spp”. Environ Sci Pollut Res Int. 29 (12): 16912–16924. doi:10.1007/s11356-021-16986-6.
  20. ^ Wang, Brian. “Fix Hothouse Earth Just Like Last Time | NextBigFuture.com” (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 14 tháng 8 năm 2021.
  21. ^ Iwao Watanabe, Nilda S.Berja (1983). “The growth of four species of Azolla as affected by temperature”. Aquatic Botany. 15 (2): 175–185. doi:10.1016/0304-3770(83)90027-X.
  22. ^ “Hasan, M. R.; Chakrabarti, R., 2009. Use of algae and aquatic macrophytes as feed in small-scale aquaculture: A review. FAO Fisheries and Aquaculture technical paper, 531. FAO, Rome, Italy”. fao.org/. Truy cập ngày 18 tháng 8 năm 2014.
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hiệu_suất_quang_hợp&oldid=71219255”