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Botanica e agronomia

Tenere delle piante in camera da letto non è assolutamente pericoloso. Questo falso mito nasce da una sopravalutazione della quantità reale di ossigeno che le piante sottraggono all’aria durante la fase notturna.

In questo articolo dimostriamo perché le piante in camera non sono pericolose, con l’aiuto di alcuni calcoli che possano avvalorare questa affermazione.

  1. Le piante in camera da letto sono pericolose?
  2. Quanto ossigeno consumano le piante di notte?
  3. Perché le piante consumano ossigeno?
  4. Fotosintesi e Respirazione: due facce di una medaglia
    1. Fotosintesi clorofilliana
    2. Respirazione cellulare nelle piante
    3. Le piante dove prendono l’ossigeno necessario alla respirazione?
  5. Quanto ossigeno producono le piante?
  6. Quanto ossigeno consuma una persona?
  7. Quanto ossigeno produce una pianta da appartamento in un anno?
  8. Quanto ossigeno produce un albero?

Le piante in camera da letto sono pericolose?

No. Le piante in camera da letto e in ogni ambiente della casa producono ossigeno durante il giorno e ne utilizzano solo una piccola parte durante la notte. La quantità di ossigeno utilizzata dalle piante durante la notte è irrisoria rispetto a quella consumata da una persona.

Quanto ossigeno consumano le piante di notte?

Le piante producono durante il giorno una quantità di ossigeno 8-10 volte superiore a quella assorbita durante la notte. Una pianta da appartamento di medie dimensioni produce durante il giorno circa 900 ml di ossigeno e durante la notte ne consuma circa 90 ml. Dal momento che un litro di ossigeno pesa circa 1,43 grammi ne consegue che a fronte di una produzione giornaliera di 1,3 gr. di ossigeno, le piante ne consumano durante la notte solo 0,13 gr. circa.

Una persona consuma circa 600 gr. di ossigeno in una notte, circa 4.500 volte più di quello consumato da una pianta.

Perché le piante consumano ossigeno?

Le piante consumano ossigeno per portare a termine la reazione di respirazione cellulare. La respirazione è un processo attraverso il quale le piante liberano energia rompendo le molecole di zucchero (glucosio) sintetizzate durante la fotosintesi. L’energia ricavata da questo processo occorre alle piante per mantenere i processi fisiologici di funzionamento e crescita.

La respirazione funziona in maniera opposta alla fotosintesi e brucia il glucosio ossidandolo: viene liberata energia e come prodotti di scarto le piante emettono acqua e anidride carbonica.

Fotosintesi e Respirazione: due facce di una medaglia

Forse tutti conosciamo, almeno a grandi linee, la reazione di fotosintesi che le piante portano avanti durante le ore di luce. C’è però una reazione opposta chiamata respirazione cellulare: essa avviene tanto di giorno quanto di notte e serve a liberare energia a favore della pianta affinché possa svolgere le normali funzioni fisiologiche.

Infografica fotosintesi e respirazione cellulare
Fotosintesi e respirazione sono reazioni che hanno luogo nelle piante e sono opposte l’una rispetto all’altra

Fotosintesi clorofilliana

Abbiamo già trattato la reazione di fotosintesi clorofilliana in un precedente articolo. Riassumendo: in presenza di luce solare, le piante utilizzano 6 molecole di CO2 (anidride carbonica) e 6 molecole di H2O (acqua) per costruire una molecola di C6H12O6 (un carboidrato, o zucchero, chiamato glucosio); come scarto della reazione vengono espulse 6 molecole di O2 (ossigeno). Scomporre l’acqua e l’anidride carbonica e ricombinarle in una molecola di glucosio richiede l’impiego di energia, fornita dalla luce.

Possiamo vedere la molecola del glucosio come una batteria che le piante costruiscono in modo da poter usarne l’energia al bisogno. Se vi piace pensarla in altro modo, creare una molecola di glucosio equivale a mettere in tensione un elastico (potete immaginare che questo gesto richieda energia) da poter far scattare al bisogno (liberando allo stesso modo l’energia che vi era stata accumulata).

Respirazione cellulare nelle piante

La reazione di respirazione cellulare accomuna le piante agli altri esseri viventi come sono gli animali, uomo compreso. La differenza sta solo nell’origine del ‘combustibile’: le piante (e pochi altri esseri fotosintetizzanti come alcuni batteri) sono in grado di produrlo in autonomia, costruendo e mangiando gli zuccheri necessari al proprio sostentamento (vengono infatti definiti esseri ‘autotrofi’) mentre tutti gli esseri non fotosintetizzanti come gli animali necessitano di nutrirsi, cibandosi di altri esseri viventi, siano essi animali o vegetali (vengono infatti detti esseri ‘eterotrofi’).

Un dettaglio importante: se la fotosintesi può avvenire solo nelle ore di luce, la respirazione cellulare ha luogo sia durante il giorno (in parallelo alla fotosintesi), sia durante la notte.

Le piante dove prendono l’ossigeno necessario alla respirazione?

Necessitando di ossigeno per bruciare il glucosio durante la respirazione, le piante lo devono reperire in qualche modo. Durante il giorno ne trattengono la quantità necessaria dallo scarto che deriva dall’attività di fotosintesi (non immettendolo tutto in atmosfera). Durante la notte, non essendoci attività fotosintetica, lo devono assorbire dall’aria esterna.

Quanto ossigeno producono le piante?

Arrivati a questo punto dovrebbe sorgere spontanea una domanda: se le piante emettono ossigeno come scarto della fotosintesi per poi riutilizzarne la stessa quantità durante la respirazione, come mai siamo soliti dire che le piante sono produttrici di ossigeno?

Se vi siete posti la domanda vuol dire che fino a qui avete capito il gioco fotosintesi vs. respirazione. C’è però un dettaglio che dobbiamo introdurre: non tutto il glucosio prodotto durante la fotosintesi viene ‘respirato’ dalla pianta. Una parte di questo zucchero serve come materiale di costruzione dei nuovi tessuti della pianta ed è quindi necessario per l’accrescimento. Radici, fusti, foglie e organi interni della pianta sono fatti di un materiale che conosciamo bene (è anche il principale componente della carta): si chiama cellulosa ed è un polimero, vale a dire una catena di mattoncini tutti uguali che si ripetono a milioni uno in fila all’altro, creando delle lunghissime fibre. Il mattoncino che costituisce la cellulosa è proprio una molecola di zucchero.

Fibra di cellulosa
Illustraione schematica di una fibra di cellulosa, dove gli esagoni rappresentano le molecole di zucchero che la costituiscono

Ne consegue che buona parte del glucosio prodotto non venga respirato, evitando consumo di ossigeno e rendendo positivo il bilancio tra ossigeno prodotto vs. ossigeno consumato dalla pianta. Questo bilancio vale allo stesso modo per valutare la quantità netta di CO2 assorbita vs. CO2 prodotta: essendo un prodotto di scarto della respirazione, la quota di anidride carbonica emessa è sempre inferiore a quella assorbita dall’atmosfera durante la fotosintesi.

Questo è il motivo per il quale le piante producono durante il giorno una quantità di ossigeno pari a circa 8-10 volte quella che utilizzano durante la notte.

Parte degli zuccheri sono destinati alla cellulosa
Buona parte degli zuccheri prodotti con la fotosintesi sono destinati alla costruzione della cellulosa

Quanto ossigeno consuma una persona?

Ho già anticipato la risposta a questa domanda ma mi fa piacere condividere il percorso che mi ha portato a questa stima. Tengo a precisare che i numeri riportati in questo articolo devono intendersi approssimativi: le quantità di gas scambiati tra l’ambiente e gli organismi viventi sono estremamente variabili e soggette a numerosi fattori. E’ bene comprendere che l’interesse è nel valutare gli ordini di grandezza più che i dati precisi, difficilmente calcolabili anche dagli addetti ai lavori.

Per sapere quanto ossigeno consuma un essere umano sono partito dalla composizione dell’atmosfera: la maggior quota dell’aria che respiriamo è costituira da azoto (78%) e da ossigeno (21%). Il restante 1% è costituito da altri gas, tra i quali vale la pena citare l’anidride carbonica, presente in percentuale dello 0,04%.

composizione aria che respiriamo
Il principale costituente dell’atmosfera è l’Azoto, seguito dall’Ossigeno. La CO2 è presente solo in piccola percentuale

Permettetemi un ragionamento estraneo all’argomento che stiamo trattando: notiamo che l’ossigeno è estremamente abbondante rispetto all’anidride carbonica e che per un bel po’ di tempo non rischieremo di morire soffocati. Scherzi a parte: questa composizione è stabile da più di due miliardi di anni e quindi è lecito chiedersi il perché di tanto allarmismo sull’eccesso di CO2 provocato dall’attività antropica. In realtà questo non fa altro che evidenziare quanto sia delicato e fragile l’equilibrio nel quale viviamo: pensate che tutte le problematiche legate al surriscaldamento globale e alle sue importanti ripercussioni si verificano senza nemmeno percepire uno spostamento della quota di anidride carbonica dell’ordine del centesimo di punto percentuale!

Ma torniamo a noi e vediamo i dati in ingresso al calcolo che dobbiamo fare:

  • L’ossigeno ha una massa atomica un po’ più pesante dell’azoto e in termini di ‘peso’ conta il 23% della composizione atmosferica
  • Un umano respira in un anno circa 9,5 tonnellate di aria
  • Ad ogni respiro non consumiamo tutto l’ossigeno inspirato ma solo un terzo circa

Quindi:

9,5 ton. x 23% x 1/3 = 0,73 ton. di ossigeno consumato

Il che equivale a 730 Kg. di O2/anno, ovvero 2 Kg. di O2/giorno e 83 gr./ora.

Semplifichiamo ipotizzando che consumiamo lo stesso ossigeno sia di giorno che di notte (sarebbe un po’ meno perché durante il riposo il dato è inferiore) e che dormiamo 8 ore per notte: il risultato ci porta a supporre che, con buona approssimazione, una persona consumi circa 665 gr. di ossigeno a notte. Come già anticipato è un dato migliaia di volte superiore rispetto agli 0,13 gr. di consumo d’ossigeno stimati per una pianta da appartamento nelle stesse ore.

Quanto ossigeno produce una pianta da appartamento in un anno?

Questo è un altro calcolo interessante che ho fatto. L’ipotesi è quella di partire dal seme di una Maranta e di coltivarla per un anno, supponendo che dopo 12 mesi sia abbastanza sviluppata da poter pesare (terreno escluso) circa 150 gr. in vegetazione (radici, fusti e foglie). L’80% di questa massa è costituita da acqua e quindi il peso secco equivale a 30 gr.

Abbiamo visto che ogni molecola di glucosio impiegata nella costruzione della pianta non viene respirata utilizzando ossigeno, portando in positivo il bilancio di 02 prodotto. Ciò implica che ogni molecola di glucosio che finisce in cellulosa equivale all’immissione netta in atmosfera di 6 molecole di O2. Rivediamo la reazione di fotosintesi per continuare il ragionamento:

6(CO2) + 6(H2O) —- [luce solare] —-> C6H12O6 + 6(O2)

Occupiamoci dei termini a destra della reazione: possiamo concludere che ogni 6 atomi di carbonio impiegati nella cellulosa vengono liberati 12 atomi di ossigeno in atmosfera, in un rapporto C:O di 1:2.

Curiosità: a formare l’ossigeno emesso in atmosfera sono i due atomi che provengono dalla molecola di acqua e non quelli derivanti dalla scomposizione della CO2, impiegati invece nella formazione del glucosio.

Ricordiamo che il carbonio è l’elemento di struttura sul quale è fondata tutta la vita sulla Terra: è un atomo che si presta molto a fare da ‘perno’ alla vita, per le sue caratteristiche chimiche che qui non indagheremo.

Il carbonio (C) pesa per il 40% della molecola del glucosio; le masse atomiche degli elementi coinvolti sono infatti:

  • C = 12
  • H = 1
  • O = 16

Il glucosio pesa quindi 180 e il carbonio in esso contenuto pesa 72 (il 40%). Per avere quindi il peso di carbonio nella massa secca della Maranta calcoliamo il 40% di 30 gr. = 12 gr.

Se il rapporto C:O, come abbiamo visto, è di 1:2 e la massa atomica dell’ossigeno è pari a 16, otteniamo che per ogni 12 gr. di carbonio impiegati nella cellulosa abbiamo 32 gr. di ossigeno emessi (sono circa 22 litri di O2 dal momento che la sua densità è di 1,43 gr./L). Questo è un dato al netto dell’ossigeno usato dalla pianta per la respirazione.

Quindi in un anno una Maranta produce una quantità netta di ossigeno pari a 32 gr. mentre nello stesso periodo una persona ne consuma 730.000 gr. Ci vogliono parecchie piante di Maranta per sostenere il respiro di uno di noi!

Quanto ossigeno produce un albero?

Facciamo un analogo ragionamento su un albero di grossa taglia, diciamo un bel Sicomoro di 12 metri. Il Sicomoro è un albero magnifico che spero di avere presto in vivaio … è fatto così:

Sicomoro Ficus sycomorus Kruger National Park
Esemplare di Sicomoro (Ficus sycomorus) nel Kruger National Park, South Africa

Una pianta di questa taglia può pesare circa due tonnellate e crescere (in peso secco) di circa un 5% all’anno. Ciò equivale ad un aumento di massa secca pari a 100 Kg/anno. Utilizzando lo stesso metodo di calcolo precedente ricaviamo che guadagna annualmente 40 Kg. di carbonio nei suoi tessuti, producendo circa 107 Kg. di ossigeno.

Fa un po’ strano pensare che 7-8 alberi giganteschi come questo servano a coprire il consumo annuo di ossigeno di un solo essere umano. E’ un dato che dovrebbe farci meditare sul rispetto che meritano le piante.

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