poniedziałek, 13 stycznia 2020

Kwantowy kocyk - czemu gaz jest cieplarniany

Co sprawia, że dany gaz jest określany mianem gazu cieplarnianego? Można by też zapytać, dlaczego kocyk grzeje? W tym tekście spróbuję możliwie krótko (hyhy) i prosto (serio, serio) wyjaśnić, dlaczego dwutlenek węgla i nie tylko zaliczamy do gazów cieplarnianych. W tym celu przejdziemy przez kilka uproszczeń, otrzemy się o fizykę kwantową, żeby dojść do sedna. Przy okazji odkurzymy trochę szkolnej wiedzy.


Kocyk nie grzeje

Podstawowa sprawa. Kocyki nie grzeją. To pierwsze uproszczenie. Koc, kołdra, ubranie “grzeją” bo powstrzymują ucieczkę ciepła, które emitują nasze ciała. To samo tyczy się niektórych gazów. Chodzi głównie o absorbowanie i ponowną emisję promieniowania podczerwonego.

Niektóre gazy są przezroczyste dla podczerwieni. Przepuszczają podczerwone fotony, które dzięki temu mogą na przykład odbić się od powierzchni planety i znów bez przeszkód pomknąć w pustkę kosmosu. Inne jednak przechwytują je i emitują ponownie w losowym kierunku. Czasem może to oznaczać, że foton wysłany przez Słońce trafi w cząsteczkę dwutlenku węgla, która na chwilę ją pochłonie i wyśle znów kosmos. Równie dobrze może jednak wyemitować ją z powrotem w kierunku powierzchni lub innej cząsteczki tego samego lub innego gazu cieplarnianego. Również fotony które emituje nasza powierzchnia mają większą szansę na to, by dłużej zostać w pobliżu, jeśli w atmosferze, jest dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane.

Można powiedzieć, że foton to porcja energii w postaci światła o określonej długości (częstotliwości) fali. Gazy cieplarniane sprawiają, że ta energia utrzymuje się na Ziemi. Dlatego analogia do koca lub szklarni (stąd greenhouse gas/effect) jest tak trafna. W takim razie trzeba się teraz zastanowić dlaczego niektóre gazy absorbują podczerwone cieplutkie fotony a inne nie. To moment na odkurzenie starych wiadomości ze szkoły.


Proste atomy

Sięgniemy po model atomu opracowany przez Nielsa Bohra w 1913 roku. Według niego atomy tworzą coś podobnego do małego układu planetarnego. Wokół ciężkiego jądra krążą elektrony, które wyobrażamy sobie jako małe, lekkie kuleczki. Kluczowe jest to, że reguły fizyki kwantowej sprawiają, że elektrony mogą poruszać się tylko ściśle określonych orbitach.

Orbity te są związane z poziomem energetycznym. Niższa orbita - mniejsza energia, wyższa orbita - większa energia. Wspomniałem, że fotony to porcje energii. Jeśli w atom trafi foton o dokładnie takiej energii (długości fali), jaka jest potrzebna, żeby elektron wskoczył na którąś z wyższych orbit, to może go zaabsorbować. Jeśli energia nie jest dopasowana foton po prostu poleci sobie dalej.

Kolejny kluczowy fakt jest taki, że wszystkie układy w przyrodzie dążą do minimum energii. Tyczy się to również elektronów. Więc jeśli tylko elektron nie jest już na najniższej orbicie, albo niższe orbity nie są już zajęte przez inne elektrony, to naturalnym będzie to, że wyemituje on foton o częstotliwości odpowiadającej różnicy energii między orbitami i hyc, wróci na niższą orbitę. To właśnie próbowałem przedstawić na ilustracji obok.

W rzeczywistości elektrony nie są kuleczkami na orbicie wokół atomów, są raczej rozproszonymi chmurami prawdopodobieństw, czasem o naprawdę ciekawych kształtach (które wynikają z równań), możecie na nie zerknąć tutaj. Zasada jednak pozostaje z grubsza jednakowa - elektrony mogą pochłonąć tylko ściśle określone porcje energii.

Ciekawiej jednak robi się gdy przejdziemy do cząsteczek…


Skomplikowane cząsteczki

Odkurzyliśmy fizykę, teraz pora na chemię. Czasami dwa lub więcej atomów uwspólniają sobie elektrony, szczególnie gdy taki układ jest bardziej korzystny energetycznie. W ten sposób powstają wiązania chemiczne i cząsteczki.

Wyobrażamy sobie je z reguły jak posklejane kuleczki lub kuleczki połączone sztywnymi “nóżkami”. Tymczasem powinniśmy sobie je wyobrażać bardziej jak kuleczki połączone sprężynkami. Podobnie jak elektrony, choć mają określone stany energetyczne, są bliższe rozmytym chmurom, tak wiązania atomów choć układają je w konkretny kształt, mogą wibrować, zginać się, rozciągać i skręcać.

W większości przypadków promieniowanie podczerwone jest zbyt słabe by wzbudzić elektrony (wznieść je na wyższe orbitale). Jednak ma ono wystarczającą energię by wywołać te prześmieszne taneczne ruchy, które widzicie na animacji obok. Nie tyczy się to symetrycznych cząsteczek typu tlenu O2 czy azotu N2. Ale już H2O, czy CO2 mają taką budowę, że wpadają w takie oscylacje i rotacje jeśli dostaną energię z promieniowania podczerwonego.


Wszystko razem (i jeszcze trochę)

W efekcie, jako że różne drgania i rotacje mogą się na siebie nakładać cząsteczki gazów cieplarnianych mogą pochłaniać bardzo szerokie spektrum promieniowania. Dwutlenek węgla ma wręcz tysiące długości fal, które jest w stanie absorbować i emitować.

A to wciąż nie jest pełen obraz. Powoływałem się na fizykę kwantową mówiłem, że pochłaniane są tylko bardzo ściśle określone porcje energii. W rzeczywistości jednak jest coś takiego jak zasada nieoznaczoności Heisenberga, która sprawia, że te wartości są lekko rozmyte. Kiedyś chętnie napiszę cały osobny tekst dlaczego zasada Heisenberga “ratuje” nasz świat.

Do tego dochodzi efekt Dopplera. Jeśli energia fotonu byłaby zbyt niska dla nieruchomej cząsteczki, ale idą one na zderzenie czołowe, to dojdzie do absorpcji, bo z perspektywy cząsteczki foton ma większą energię (częstotliwość). Jeśli byłaby zbyt wysoka, ale foton dogania “uciekającą” cząstkę” to pozornie energia fotonu jest niższa i więc również może dojść do absorpcji.

I właśnie dlatego gazy takie jak para wodna, dwutlenek węgla czy metan są gazami cieplarnianymi. Ich bardziej złożona struktura sprawia, że mogą absorbować energię promieniowania podczerwonego. A co za tym idzie, utrudniają ucieczkę ciepła z naszej planety.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła:
- Edukacja podstawowa i średnia
- Obrazek efektu cieplarnianego Wikimedia commons
- Rysunek w Visio mój. Jak widać nie umiałem narysować falującej linii, w przypadku fotonów.
- Przecudna animacja tańczących molekuł pochodzi stąd



wtorek, 31 grudnia 2019

Dekada greenwashingu

Koniec tego roku utwierdza mnie w przekonaniu, że nadchodzi dekada greenwashingu. Wygląda na to, że dla wielu biznesów to ostatnia dekada by się nachapać. Wciskanie ludziom, że kupując dany produkt są bardziej eko (z reguły to bullshit). Że ta firma jest zero-waste (nic nie jest zero-waste). Że uprawy organiczne są lepsze dla środowiska (nie są). Że uprawy organiczne są lepsze dla konsumenta (nie są). Że GMO jest szkodliwe (nie jest). Że wiatraki i ogniwa słoneczne są dobre dla środowiska (nie są)...

Wyzwalaczem dla notki jest niemiecka inicjatywa zamykania sprawnych elektrowni jądrowych. Niskoemisyjnych, bezpiecznych o stałej produkcji i znikomej szkodliwości dla środowiska. W teorii mają zostać zastąpione wiatrem i PV (energią słoneczną). Pomijając na chwilę wady tych źródeł, już teraz widać, że w rzeczywistości tę lukę wypełnia spalanie paliw kopalnych. Badanie które widzicie obok mówi, że społeczne koszty tej koszmarnej zmiany to około $12 miliardów rocznie. W tym 70% to koszty związane z chorobami i śmiertelnością na skutek zanieczyszczeń powietrza. Żaden, najczarniejszy i najbardziej nierealny scenariusz awarii/wypadku w elektrowni jądrowej nie zbliża się do tego wyniku.

Niestety ostatnio obserwujemy niesamowicie wzmożenie zwyczajowej agresji wobec energetyki jądrowej. Polityka i biznesy uparcie ignorują, opinie specjalistów o bezpieczeństwie i stabilności tego rozwiązania. Coraz więcej ekspertów bije na alarm, coraz liczniej wskazują energię jądrową jako niezbędnik w realnej walce z katastrofą klimatyczną.

W 2014 Pew Research Center przeprowadził interesującą ankietę, która pokazuje przepaść jaka dzieli społeczeństwo i świat nauki w kilku kwestiach. Link znajdziecie na dole, ale od razu zaznaczam dwie kwestie. Społeczeństwo to w tym przypadku amerykanie. Świat nauki to w tym przypadku ludzie związani z American Association for the Advancement of Science (AAAS), czyli np w kwestii GMO nie byli to eksperci od żywności, w kwestii atomu nie byli to spece energii jądrowej itd. Gdyby ograniczyć ankietowanych po stronie AAAS do speców od poszczególnych dziedzin rozstrzał byłby zapewne jeszcze większy.

Mimo to i tak widać ogromne przepaści, które dla dobra wszystkich powinny się zmniejszać. Największy rozstrzał tyczy się bezpieczeństwa żywności genetycznie modyfikowanej. A jak wspominałem ostatnio tu Europa jest jeszcze bardziej zacofana niż USA. Nie wiem czy podobnie wypadłaby kwestia, którą poruszam dziś, czyli podejścia do energii jądrowej.

OZE, mogą uzupełniać energię jądrową, ale jest ona bezkonkurencyjnie lepsza. To sprawdzone, wieloletnie rozwiązania, które cechuje niska emisyjność, bezpieczeństwo, stała produkcja energii bez konieczności przebudowy całej sieci i konstrukcji nierealnych magazynów energii. Produkcja paneli słonecznych to proces bardzo toksyczny a ich czas życia jest ograniczony. Typowo można mówić o dwóch dekadach choć od początku ich wydajność spada około procenta rocznie. Utylizacja jest problematyczna, ilość odpadów nieporównywalna z energią jądrową i zużytym paliwem, którego jest mało, które potrafimy magazynować i którego większość można użyć w reaktorach powielających. Coraz częściej mówi się o wycince lasów i terenów zielonych pod ogromne powierzchnie elektrowni słonecznych. Co więcej energia PV zabiła (zabija) dziesięciokrotnie więcej ludzi niż energia nuklearna (która pozostaje najbezpieczniejszym źródłem energii). Za większość zgonów odpowiadają wypadki przy montażu i konserwacji.

Wiatraki nie są tak szkodliwe. Ich czas życia jest dłuższy, śmiertelność (również wynikająca głównie z konstrukcji i konserwacji) mniejsza niż w przypadku ogniw słonecznych, acz wciąż kilkukrotnie większa niż w przypadku EJ. Tak jak ze słońcem, mamy tu do czynienia z mocno niestałą produkcją energii. W kwestii ekologicznej wiatraki niestety mają też na sumieniu miliony ptaków. Ten argument jest trochę na wyrost, bo budynki i linie elektryczne mają większe żniwo (pytanie czy to jest argument). Jednocześnie w przypadku wiatraków są to z reguły gatunki, których za przeproszeniem, jest nam bardziej żal niż gołębi zderzających się z budynkami i samochodami.

Wciąż żywe jednak są mity o problemach EJ. Że groźna, że droga, że odpady są kłopotliwe. Trudno tego słuchać, mając świadomość, że te problemy już dawno rozwiązano, gdy widzimy jak jednocześnie ignoruje się realne problemy pozostałych źródeł energii. Dlatego tak bolesne jest oglądanie jak nasz sąsiad zamyka funkcjonujące reaktory.

Powtórzmy to. Trwa katastrofa klimatyczna, eksperci biją na alarm, na całym świecie trwają protesty obywatelskie, a Niemcy z premedytacją prowadzą do bezsensownego kroku wstecz, który zwiększy emisje. Jakby tego było mało, ostatnio duże siły w Unii Europejskiej próbują usunąć energię jądrową z puli źródeł niskoemisyjnych. Jednocześnie politycy udają, że zastępowanie węgla i ropy gazem to jakiś skok jakościowy, tak jakby gaz nie emitował CO2.

Najbardziej wstrząsająca informacja jaką poznałem w 2019 roku pochodzi tak naprawdę z 2018. Jak się okazuje, gdyby Kalifornia oraz Niemcy postawili na atom, ich sektory energetyczne byłyby już całkowicie zdekarbonizowane. Już w 2018, czyli na 32 lata przed celem dekarbonizacyjnym naszego zachodniego sąsiada, który nie wiadomo czy zostanie osiągnięty.

To wstrząsające, smutne, ale jednocześnie myślę, że może dać nam nadzieję na nadchodzące lata. Bo $680 miliardów, które wydały Niemcy i Kalifornia w ciągu ostatnich lat, to tylko troszkę mniej niż roczny budżet militarny USA. Jeśli to wystarczyłoby na transformację największej gospodarki USA i UE, to znaczy, że mamy gotowe rozwiązanie największego wyzwania jakie stanęło przed ludzkością. Kiedy minie okres greenwashingu i nie będzie się już dało udawać, że nie trwa katastrofa, kiedy dekarbonizacja będzie priorytetem okaże się, że wcale nie jest ona tak droga. Szczególnie jeśli alternatywą będzie upadek cywilizacji.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła i powiązane:
Major Gaps Between the Public, Scientists on Key Issues
Costs of Germany's nuclear phase-out - badanie o skutkach wycofania EJ w niemczech
Strupczewski: Rozwiązano techniczne problemy składowania paliwa jądrowego
Skład paliwa jądrowego
Energia jądrowa ratuje planetę
Co pozornie i realnie zmniejsza emisje CO2
Śmiertelność źródeł na jednostkę produkowanej energii
With Nuclear Instead of Renewables, California & Germany Would Already Have 100% Clean Electricity


wtorek, 10 grudnia 2019

Dlaczego nie ma zielonych gwiazd?

Tak naprawdę, to są. Ale po kolei… Na fanpage wyraziliście zainteresowanie notką na temat, czemu gwiazdy dzielimy w największym uproszczeniu na czerwone, żółte i niebieskie (a czasem wręcz tylko na niebieskie i czerwone), a nie mówi się nigdy o zielonych. Wynika to trochę z fizyki a trochę z tego jak nasze oczy postrzegają światło i kolory.

Gwiazdy świecą. Są gorące i emitują energię w postaci fal elektromagnetycznych. Światło widzialne to tylko mały wycinek tych fal. Fale krótsze to ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma, fale dłuższe to podczerwień, mikrofale i fale radiowe. Te krótsze niosą więcej energii (“falują” szybciej), te długie mają je mniej.



Wykres powyżej prezentuje rozkład promieniowania obiektów o różnej temperaturze - te gorętsze emitują więcej energii i maksimum tych emisji przypada na krótsze, bardziej energetyczne fale. Chłodniejsze wypromieniowują mniej energii, w ich emisji dominują dłuższe fale.

Teraz kilka słów o tym jak postrzegamy kolory. Nasze oczy widzą światło od 380 do 740 nanometrów (miliardowych metra). To ten wąski pasek w całym spektrum. Światłoczułe komórki siatkówki oka, tak zwane czopki występują w trzech rodzajach reagujących najmocniej na światło niebieskie, zielone i czerwone. Nasze mózgi rozróżniają barwy zależnie od tego jak mocno stymulowane są poszczególne rodzaje czopków. Spójrzmy na wyolbrzymiony wycinek wykresu.

Tak się składa, że gwiazdy błękitne, których temperatura fotosfery wynosi typowo 10 000 °C emitują najwięcej promieniowania w ultrafiolecie, mniej w barwie niebieskiej, jeszcze mniej w zielonej i najmniej w czerwonej. Gwiazdy czerwone, o temperaturze około 3000 °C emitują najwięcej światła w podczerwieni, trochę mniej w czerwieni, mniej w zieleni, najmniej w ultrafiolecie.

A Słońce? Nasza gwiazda ma temperaturę około 5,500 °C i jego maksimum promieniowania przypada na barwę… zieloną. Wykres jest jednak dość płaski, więc wszystkie barwy zlewają się w barwę białą, lub żółtą. Zwróćcie uwagę, że czopki “zielone” i “czerwone” są bliżej siebie pod względem czułości niż czopki niebieskie.

Postrzeganie kolorów jest bardzo subiektywne. Jeśli spojrzeć wprost na Słońce (czego nie polecam) będzie ono białe, nawet jeśli minimalną przewagę mają fotony zielone. W przypadku gwiazd bardziej skrajnych, różnice są wyraźniejsze, dlatego wydają się zdecydowanie czerwone lub niebieskie. Czy zatem można mówić, że nie ma zielonych gwiazd? Czy powinniśmy mówić, że Słońce nie jest żółte a zielone? Nie wydaje mi się, żeby była to konstruktywna dyskusja, więc chętnie ją pozostawię na piwne spotkania.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła:
http://www2.astronomy.com/magazine/ask-astro/2007/04/why-are-there-no-green-stars
http://physics.highpoint.edu/~jregester/potl/Waves/Light/WiensLaw.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html


poniedziałek, 25 listopada 2019

Najciekawsze alternatywy dla mięsa

Jem mięso. I chociażby z tego powodu nie będę Was namawiał do wykluczenia go z diety. Mogę natomiast zaprezentować kilka ciekawych alternatyw dla hodowlanego mięsa. Sam nieśmiałymi kroczkami ograniczam jego spożycie. To dobre dla środowiska, dla zmniejszania cierpienia i lepsze dla zdrowia. To ostatnie może być dla niektórych dyskusyjne, nie chciałbym, by ten temat zdominował ten wpis. Dlatego odeślę Was do notki Damiana Parola.

Zamiast namawiania do czegokolwiek po prostu napiszę kilka słów o tym na co czekam, czego już udało mi się spróbować i jak te - subiektywnie wybranie przeze mnie alternatywy dla hodowlanego mięsa - prezentują się na tle wołowiny pod względem pochłanianych zasobów. No i jeszcze jedno - skoncentrowałem się na burgerach.



IN VITRO

Zaczynamy od jedynej mięsnej opcji na liście. To ze względu na tę opcję infografika podkreśla, że chodzi o alternatywy dla mięsa hodowlanego a nie mięsa w ogóle. W tym przypadku mamy do czynienia z najprawdziwszym mięsem, ale produkowanym z pominięciem zwierzęcia, które czuje, rusza się spala tlen itd. Niestety jest to też jedna z dwóch pozycji, których nie udało mi się jeszcze spróbować.

Mięso stanowi 43% krowy. Hodowla trwa do kilku lat i pochłania ogrom zasobów: woda, pasza, energia związana z najróżniejszymi aspektami hodowli i obróbki. Do tego dochodzi kwestia cierpienia. Nieważne jak dbamy o dobrobyt zwierząt, hodowli niemal zawsze będzie towarzyszyć cierpienie, niejednokrotnie okrucieństwo. Ssaki śnią i mają charaktery, ptaki są całkiem mądre, czują strach. Mięso kultywowane w laboratorium nigdy się nie urodziło i nigdy nie zostało ubite.

Nie mogę się doczekać by je samemu spróbować, ale relacje tych co mieli okazję brzmią dokładnie tak, jak można by się spodziewać - smakuje jak mięso. Jestem pewien, że przyjdzie moment, w którym ślepe próby pokażą, że nawet sceptycy i smakosze nie będą w stanie odróżnić mięsa in vitro od “zwykłego”. Marzy mi się świetlana przyszłość, gdzie współczesna hodowla i ubój będą wspominane jako skrajne barbarzyństwo. Jako, że taka produkcja zużywa mniej zasobów, gdy tylko technologia dojrzeje siłą rzeczy takie mięso powinno być tańsze od “klasycznego”.


BIAŁKO GROCHU

Jak się okazuje z grochu można wyczarować niezłe odpowniki mięska. Można powiedzieć, że historia tego wpisu zaczęła się tutaj - gdy dowiedziałem się, że niedaleko mojego miejsca pracy, w Krowarzywach, podają Beyond Burgera. Byłem, spróbowałem, zacząłem myśleć co dalej. Teksturowane białko grochu mogłoby zwieść kogoś, komu powiedzielibyśmy, że je burgera z jakimś egzotycznym mięsem. Nie sądzę by ktokolwiek dał sobie wmówić, że to wołowina. Co nie zmienia podstawowej kwestii - Beyond był smaczny. Nie oznacza to, że każdy grochowy wegeburger będzie smaczny.

Spróbowałem również dostępnych w Lidlu burgerów roślinnych Dobrej Kalorii. Chwalą się na opakowaniu, że nie zawierają one soi (bo wiecie w Polsce straszy się soją i GMO). Co przezabawne w smaku przypominają właśnie kotlety sojowe. Szału nie było. Wreszcie, żeby mieć większe porównanie, dorwałem Beyonda w wersji sklepowej, żeby przyrządzić go samemu. Udało mi się to w sieci Organic24. Sporo piszą o tym, że dzięki sokowi z buraka burgery te “krwawią”. Nic takiego nie zaobserwowałem, ale było pyszne. Aczkowiek mam wrażenie, że nie dość sycące. A pod względem kaloryczności, nie ustępuje wołowinie.


IMPOSSIBLE BURGER REBEL WHOOPER

Pojechałem pośrednio po kotletach sojowych, mogę przejść do kotletów sojowych XXI wieku. Firma Impossible Foods tworzy swoje produkty w oparciu o białka sojowe. Impossible Burger ma fantastyczny PR, świetne reklamy, jest dostępny w niektórych lokalach Burger Kinga (jako Impossible Whooper) w USA i świetnie się tam przyjął. Niestety jako, że w procesie produkcji używają oni genetycznie modyfikowanych drożdży, pewnie nieprędko będzie można go spróbować w Unii Europejskiej. Dla równowagi amerykańscy weganie mają hopla na punkcie “organicznej” żywności, pewnie nie czytali jeszcze W królestwie Monszatana i nie wiedzą, że organiczne wcale nie znaczy ekologiczne czy zrównoważone. Z tego powodu w USA to Beyond ma pod górkę.

Nie próbowałem, więc nic więcej nie powiem. W czasie pracy nad tą notką Burger King włączył do oferty inną bezmięsną kanapkę - Rebel Whoopera! Oczywiście w imię nauki pobiegłem do sieciówy i zamówiłem sobie jednego bezmięsnego i jednego normalnego. I kurcze… jestem pod ogromnym wrażeniem. Mimo pełnej świadomości, że to nie jest mięso, wrażenia są zupełnie takie jak przy jedzeniu prawdziwego burgera. Nie będę ukrywał, nie jestem wielkim fanem BK, więc stwierdziłem, że smakuje jak typowy burger z sieciówki. Tylko tyle i aż tyle. Wielkie brawa. To jeden z tych momentów, kiedy człowiek czuje, że żyje w przyszłości.

A potem spróbowałem dla porównania zwykłego whoopera. I muszę przyznać - smak był bogatszy i pełniejszy. Mimo to, postanowiłem, że w Burger Kingu będę zawsze brał Rebel Whoopera. Natomiast biorąc pod uwagę jaki narzut cenowy mają takie lokale, uważam, że dodatkowa złotówka dla opcji bezmięsnej to troszkę PRowy niewypał.


QUORN (GRZYBURGER)

Czarny koń tej listy. Mykoproteinowy produkt firmy Quorn zawiera białka grzybów Fusarium. Produkowany jest od 1985 roku, ma pierdylion odmian - mielony, burgery, kiełbaski, “kurczak”, “wędzona szynka”... Niestety dorwać go w Polsce okazało się nie lada sztuczką. W sumie już się poddałem, kiedy okazało się, że jedna paczka była do kupienia w British Shopie kilka przecznic od mojego miejsca pracy (dzięki Asia). Parę godzin później kotleciki wylądowały na patelni…

Szok i niedowierzanie. Pyszne, “mięsne”, sycące. Tekstura i smak sprawiają, że quorn prawdopodobnie bez problemu zmyliłby każdego, kto nie podejrzewa, że dostał coś co nie jest mięsem. Pewnie nie przetrwałby ślepej próby, gdzie próbujący musiałby wskazać, które z dwóch dań/próbek jest mięsem, a które nie. Ale nie wymagajmy zbyt wiele. Myślę, że gdyby te produkty były dostępne u nas w sklepach, bez oporów zrezygnowałbym ze zwykłego mięsa. Zawiera błonnik i ma małą zawartość nasyconych tłuszczów. No i jeszcze jedna istotna kwestia - badania pokazały, że quorn jest bardziej sycący. Co więcej, badania te zostały powtórzone z tymi samymi wnioskami. To cholernie smutne, że po 35 latach produkt ten wciąż nie dotarł do Polski.


SEITAN

Najstarszy produkt na liście. Choć nazwa seitan pochodzi z XX wieku, Chińczycy znali go już w VI wieku. W ogromnym uproszczeniu jest to pszenny gluten otrzymywany przez wypłukanie skrobi z mąki pszennej. Do niedawna seitan pozostawał w sporej mierze poza moją świadomością i z tego co wiem, poza świadomością wielu naszych rodaków.

Seitana można dostać w licznych lokalach z chińszczyzną i w tych nastawionych na kuchnię wegańską. I nie ma możliwości, żeby go jednoznacznie ocenić. W samej okolicy mojego biura można spróbować go w co najmniej trzech miejscach i… delikatnie mówiąc jest różnie. Seitan może być niemal pozbawioną smaku twardawą gąbką, może również być składnikiem wegańskiego kebaba, który zmyliłby niejednego kebabożercę po kilku piwach.

Jeśli dobrze rozumiem, seitan z natury nieźle przyjmuje przyprawy i smaki, więc dobrze zrobiony może być świetny smakowo, ponadto może mieć też dość mięsistą fakturę, która nieźle symuluje drób. Zrobiony kiepsko… może być zwyczajnie niedobry. Uwaga - jeśli jedzenie wege kojarzycie z niską kalorycznością, to przestańcie. Burger z seitanem może spokojnie przebić klasycznego, krowiego burgera.


PORÓWNANIE

Domyślam się, że są co najmniej cztery aspekty, pod którymi można porównywać powyższe produkty. Aspekt hedonistyczny - smak, ewentualnie to jak udają mięso. Tu oczywistym zwycięzcą będzie z oczywistych względów mięso in vitro. Jeśli patrzeć na to, co jest dostępne komercyjnie, wygrywa quorn, choć Rebel Whooper może ubiegać się o to miejsce ex aequo… ale jeśli patrzeć na to, co jest dostępne w sklepach w Polsce, będzie to Beyond meat. Szczególnie jeśli skupiamy się na burgerach udających wołowinę. Ogromny potencjał tkwi w seitanie, który jednak smakował mi w niewielkich kawałkach, natomiast “kotlecik” był niewypałem.

Aspekt zdrowotny potraktuję skrótowo, w nadziei, że ktoś inny (Damian?) zrobi to bardziej profesjonalnie. Powyższe zestawienie jest bardzo wybiórcze i wąskie. Nie mówię o zamiennikach diety mięsnej na wegetariańską lub wegańską, tylko co można zjeść zamiast krowiego burgera. Faktem jednak jest, że większość ludzi je za dużo przetworzonego i czerwonego mięsa, więc zastąpienie go (przynajmniej czasami) przez produkty roślinne powinno być korzystne. Warto jednak mieć świadomość, że rebel whooper, beyond burger, quorn… wszystkie one, nawet jeśli mają stosunkowo mało nasyconych tłuszczów itd, zdecydowanie załapują się w kategorię “żywności przetworzonej”, której też powinniśmy unikać. Poniżej tabelka wartości odżywczych w 100g produktów:


Jak widać jeśli idzie o kaloryczność, zawartość tłuszczy i białko, to zastępniki przebijają klasyczną krowę. Zawierają za to błonnik i mają trochę mniej węglowodanów.

Aspekt dostępności przeskoczę jeszcze szybciej. Po pierwsze - nie ma się o czym rozpisywać. Zamienniki dopiero nabierają popularności, więc na ten moment trudno je dostać, nie ma porównania z powszechnością mięsa zwierzęcego. Kultywowane mięso jest tuż-tuż na granicy komercyjnej dostępności. Beyond można upolować, dobrą kalorię czy seitana dostaniecie już w kilku sieciach. Quorn nie planuje póki co wejścia na nasz rynek. Po drugie - wszystkie te produkty są na ten moment drogie. Mówmy tu o 2-3 razy wyższej cenie w porównaniu z wołowiną. Po trzecie - to się będzie zmieniało, podejrzewam, że w dużym tempie i na korzyść zamienników. Więc co najmniej ta część notki bardzo szybko ulegnie przedawnieniu.


Na koniec zostawiłem aspekt środowiskowy. Dlatego mam też nadzieję, że będzie jednym z tych, które zapamiętacie po tej przydługiej lekturze. Powyżej znajduje się tabela porównująca zasoby jakie pochłania produkcja kilograma jadalnej wołowiny w porównaniu z kilogramem zastępników. Bardzo proszę, żebyście byli bardzo, bardzo krytyczni wobec tych danych. Niektóre dane pochodzą od producentów i sama metodologia tych oszacowań może być bardzo różna. Wiele tych danych to efekt radykalnych przybliżeń. Oderwanie energii i emisji cieplarnianych jest bardzo istotne, bo część energii pochodzi z gniazdka, a wtedy jeśli jest pochodzi z energii jądrowej nie jest szkodliwa dla środowiska, co innego gdy produkcja podpiera się energią węglową. Potencjalnie najistotniejsze jednak jest to, że punktem odniesienia jest tu mięso wołowe. Widzicie, wołowina to prawdopodobnie najgorsza rzecz dla środowiska jaką możecie znaleźć na Waszym stole. Owszem, jeśli zamienicie ją na jeden z wspomnianych produktów, możecie ulżyć środowisku redukując zużycie zasobów o 80-90%. Ale tak naprawdę wystarczy, że zamienicie wołowinę na drób i już zmniejszycie zużycie energii i lądu o około 60%, a redukcja zużycia wody i emisji cieplarnianych sięgnie nawet 80%! Z wymienionych zasobów najmniejszą redukcję widzimy w wierszu z energią, ale jeśli energię zamienimy na tanią i bezemisyjną, nie powinna spędzać nam snu z powiek. Wtedy produkcja żywności ma szansę stać się znacznie bardziej zrównoważona.



Tu normalnie zachęcałbym do zostania patronami Węglowego. Ale to nie jest zwyczajna notka. Dlatego tym razem zachęcam Was do zostania patronami Rynn, która stworzyła dzisiejszą grafikę. Jej twórczość możecie śledzić na jej fanpage Rynn Rysuje.


A teraz źródła...

O mięsie kultywowanym:
Environmental impacts of cultured meat
LiveKindly - mięso in vitro można produkować bez surowicy
Price of lab grown meat to plummet from 280 000 to 10 per patty by 2021
The pros and cons of lab-grown meat
Pros And Cons Of Lab Grown/Cultured Meat (Benefits & Disadvantages)
Lab-grown meat of the future is here – and may even sustainably fill demand
5 things you should know about lab grown meat

Impossible/Beyond:
Impossible Burger vs. Beyond Meat Burger: Taste, ingredients and availability, compared
www.beyondmeat.com
Impossible Burger 2.0: How does it taste, is it safe and where can you get it?
Impossible Burger lowers greenhouse gas emissions
Beyond Burgers: A Vegan's Dream Or Just Another Trend?

Quorn i mykorpoteiny:
Why Cultured Meat Will Not Feed the World (but mycoprotein just might)
What is Quorn? | Learn more about how Quorn is made

Bardziej naukowo:
Beans and peas increase fullness more than meat - fasola i groch sycą bardziej niż mięso
Influence of a high-fibre food (myco-protein) on appetite: Effects on satiation (within meals) and satiety (following meals)
Effects of consuming mycoprotein, tofu or chicken upon subsequent eating behaviour, hunger and safety

Fotki kultywowanego mięsa: The Verge
Damian Parol: Weganizm? Niekoniecznie! - jeśli ktoś przegapił w tekście


sobota, 9 listopada 2019

Skrzydła na Tytanie

Latanie bardzo mocno działa na naszą wyobraźnię. Co najmniej pięć tysięcy lat temu mieliśmy już mity o latających bóstwach i ludziach. Skrzydlate istoty marzyły się Aztekom, Grekom, Egipcjanom, Persom, Hindusom… Współcześnie popularne są sny o lataniu, niezliczeni superbohaterowie komiksowych uniwersów mogą mniej lub bardziej swobodnie latać ze skrzydłami lub bez.

Nam, zwykłym śmiertelnikom pozostaje jednak twarde stąpanie po Ziemi. Czasem możemy spróbować różnych namiastek lotu, od spadochronu, po lotnię a w ostatnich latach również wingsuity. Jest jednak takie miejsce w układzie słonecznym, gdzie być może, człowiek byłby w stanie polecieć jak Ikar, Huitzilopochtli czy Archangel z X-Men. To miejsce to Tytan, największy księżyc Saturna.

Latanie na Tytanie

Pomysł by latać tam dzięki własnym mięśniom nie jest nowy. Ale kiedy trafiłem na film Because Science Are Godzilla’s Flying Monsters Big Enough?, dostrzegłem szansę, żeby policzyć, czy to istotnie możliwe i jak wielkie skrzydła trzeba by skonstruować w tym celu. Przy okazji poszukałem, czy ktoś robił podobne szacunki. Trochę tak, trochę nie. Jedno z badań analizowało lot polegający wyłącznie na sile nośnej, czyli “na braci Wright”. Wykazało ono, że Usain Bolt, który potrafi pobiec 11 m/s dałby sobie radę ze zwykłym wingsuitem. Szaraki biegnące koło 6 m/s potrzebowały by ok 5 metrów kwadratowych powierzchni nośnej. Mnie interesuje jednak wizja człowieka machającego skrzydłami…

Wyobraźmy sobie astronautę na Tytanie. Nazwijmy go Witruwiusz. Witruwiusz na Ziemi waży 80kg. Zabrał ze sobą skrzydlaty kombinezon ważący kolejne 20kg (na Tytanie jest -180°C). Tytan działa na jego korzyść podwójnie. Po pierwsze ciążenie na jego powierzchni to zaledwie 13,8% ciążenia Ziemskiego. Więc ze stu kilogramów “robi się” od razu niecałe czternaście. Do tego dochodzi o połowę większe ciśnienie atmosferyczne. Dzielimy zatem ciężar przez 1,5 i otrzymujemy dziewięć kilogramów. Potem trafiamy na komiks xkcd, który potwierdza nasze obliczenia, a komentarze do niego są jeszcze bardziej optymistyczne. Do zależność między ciśnieniem a gęstością wkrada się jeszcze bardzo niska temperatura na Tytanie. W związku z tym być może wystarczyłoby, żeby Witruwiusz mógł machając skrzydłami unieść odpowiednik nie dziewięciu ale zaledwie trzech kilogramów!

Skrzydła na Tytanie

Jak do tego ma się absolutnie fantastyczny artykuł na podstawie którego Kyle Hill (którego w głowie nazywam Science Thorem) stworzył odcinek o latających potworach z Godzilli? Zachęcająco. “Flight and scaling of flyers in nature” - U.M. Lindhe Norberg to ciężka lektura, ale zachęcam do zerknięcia. Zobaczymy i dowiemy się tam jak skaluje się rozpiętość i powierzchnia skrzydeł wraz z masą różnych stworzonek, owadów, ptaków, nietoperzy itd. Dowiemy się, że kolibry odstają od reszty, że stosunek powierzchni do kwadratu rozpiętości skrzydeł u nietoperzy waha się od 5 do 11 i temu podobne. I wygląda na to, że Witruwiuszowi powinna wystarczyć powierzchnia od dwóch do trzech metrów kwadratowych. [alternatywny obrazek]

Wysiłek

Na koniec możemy jeszcze pomyśleć, czy Witruwiusz da sobie radę, czy lot nie będzie wiązał się z nadludzkim wysiłkiem. Z publikacji wynika, że ptak o wadze 10kg potrzebuje około 100 watów (dla porównania filmowa Gidorah potrzebuje 12 miliardów watów, to jest 12 gigawatów, czyli mniej więcej tyle, ile potrzeba, żeby wystrzelić prom kosmiczny na orbitę). 100 watów jak się okazuje można porównać nie tylko z klasyczną żarówką (choć mam nadzieję, że nie oświetlacie takimi swoich domów) ale i z… człowiekiem.

Dieta 2000 kalorii, to 8,4 * 10^6 Dżuli. Jeden dzień to 86400 sekund. Dzielimy jedno przez drugie i wychodzi nam 97 watów. Czyli generujemy około 100 watów. 100 watogodzin możemy wygenerować również pedałując intensywnie przez godzinę (przynajmniej tak twierdzą autorzy tego tekstu). Brzmi prościej niż machanie rękami, ale… pamiętajmy, że Witruwiusz musi unieść odpowiednik 9 albo nawet jedynie 3 kg. Do tego pewnie zadowoli się krótszym lotem.

Także mój werdykt jest taki, że latanie na Tytanie dzięki sile ludzkich mięśni na wzór mitycznych postaci powinno być zdecydowanie możliwe. Nie byłoby optymalne, bo lepszy byłby pewnie jakiś skrzydlaty rower przekładający pedałowanie na machanie, ale to już detale. Wygląda na to, że byłoby to mniejszym problemem niż kombinezon, który pozwoliłby przetrwać ekstremalne warunki.

NASA planuje wysłanie latającego drona na Tytana. Jeśli uda się go wystrzelić w 2026 to już w 2034 dowiedzielibyśmy się bardzo dużo o tym fascynującym świecie.

85 lat temu narodził się Carl Sagan. Poświęcił swoje życie popularyzacji nauki. Nie tylko edukował. Wzbudzał zachwyt, zachęcał do marzenia i sceptycznego myślenia. Wanderers to krótkometrażowy film z narracją Carla pochodząca z niezrównanej, genialnej, wspaniałej, zachwycającej "Błękitnej Kropki". W drugiej połowie szorta możecie podziwiać między innymi właśnie wizję ludzi latających na Tytanie.


Źródła:
Flight and scaling of flyers in nature
Are Godzilla’s Flying Monsters Big Enough?
Latanie na Tytanie w/g xkcd (warto zerknąć w komentarze na dole)
Generating electricity with a bicycle
Power Of A Human
Krótka publikacja o lataniu bez machania skrzydłami
NASA is sending a drone to fly around Titan


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


wtorek, 5 listopada 2019

Dwie katastrofy na które czekam w tym roku

Tempo w którym SpaceX, a raczej “5% zasobów firmy” rozwija Starship nie przestaje zdumiewać. Obecnie dolna połowa prototypu “Mark 1” została przeniesiona na platformę startową, na potrzeby testów (najprawdopodobniej tankowania i infrastruktury naziemnej) przed pierwszym próbnym lotem. Jednocześnie trwają intensywne prace nad dziobem Starshipa, który według Elona ma być cięższy niż do tej pory. Fani wypatrzyli, że na poszyciu pojawiły się już dysze silników manewrowych.

Zamiast testować wszystko z osobna, dzięki radykalnemu obniżeniu kosztów, w przypadku Starshipa plan jest taki, by agresywnie testować wszystko na raz. Szereg nowych technologii, nowe silniki, nowe (w pewnym sensie) materiały, oraz jak się okazuje szalony manewr towarzyszący lądowaniu. Planowo, pierwszy lot testowy Starshipa, który ma osiągnąć wysokość 20 km ma zakończyć się tak zwanym “belly flop” i lądowaniem. Belly flop to gwałtowne szarpnięcie rakiety, która wpierw traci prędkość hamując “brzuchem”, ale na ostatnim odcinku odwraca się silnikami w dół i ląduje podobnie jak boostery rakiet Falcon. Fragment prezentacji Muska poświęcony lądowaniu możecie zobaczyć tutaj. Myślę, że ten manewr zakończy się spektakularną kraksą.

Mówimy tu o nagłym obróceniu ważącego ponad 120 ton (bez paliwa, ale ok, tego nie będzie tam zbyt wiele pod koniec lotu) prototypu przy prędkości ponad 250 kilometrów na godzinę. Starship Mk1 i Mk2 wykonane są/będą z pospawanych arkuszy stali nierdzewnej. Maszyna która nigdy nie latała, cholera wie ile nie testowanych jeszcze rozwiązań. Myślę, że to po prostu nie może się udać. I nie ma w tym nic złego. W ten sposób SpaceX dokonuje postępu w bezprecedensowym tempie. Jeśli pojazd wzniesie się na planowane 20km to już będzie ogromny sukces, jakie są szanse, że wszystko od silników, po układy sterowania, hydraulikę, kabelki, awionikę spisze się wystarczająco dobrze i całość nie rozpadnie się w czasie manewru? Myślę, że to niemal zaplanowana katrastrofa, bo kolejne egzemplarze będa lżejsze i wytrzymalsze. Każdy pierścień będzie wykonany z pojedynczego, cieńszego arkusza stali, co również uprości budowę. No i myślę, że konstrukcja będzie od razu wzbogacona o wnioski wyciągnięte z rozsypki pierwszego prototypu. Wielu podglądaczy podkreśla, że SpaceX niemal brak miejsca na kolejne pierścienie nierdzewnej stali. Dlatego też sądzę, że jest ogromnie prawdopodobne, że Elon dopnie swego i test odbędzie się jeszcze w 2019.

Im szybciej rozbiją pierwszy prototyp tym szybciej i lepiej zbudują kolejne. A takim Starshipem będzie łatwiej i taniej wysłać 40 000 satelitów Starlink na orbitę, więc nie ma na co czekać ;)
Z ostatniej chwili: jak się właśnie dowiedziałem SpaceX zaczął budować Starship mark 5 nowej, trzeciej lokacji przy Roberts Road. Ja tak trochę żartowałem z tym, że nie ma na co czekać...


Jaka jest druga katastrofa na jaką czekam w 2019 roku? To oczywiście… premiera Epizodu IX. Śledzę to co się dzieje wokół tego filmu z podobną fascynacją z jaką patrzyłbym jak pociąg rozpędza się w kierunku granitowej ściany. Disney zapędził się w niemożliwy róg rękami Riana Johnsona. Tego stosu głupot, absurdów i deptania wątków zasianych przez JJ Abramsa w 2015 nie da się odkręcić i naprostować w jednym filmie. Myślę, że są spore szanse, że powstanie dokument “Star Wars: The Damage Control” opowiadający o produkcji “ostatniego” filmu w sadze. Zbliża się premiera, następują kolejne wycieki fabuły, przecieki o kolejnych dokrętkach i zmianach po seansach testowych, z których wynika, że żadne z ośmiu zakończeń nie “kliknęło” z widownią. Jednocześnie Disney sypie kapuchą na promocję filmu i pompuje balonik obiecując zakończenie wszystkich wątków, oraz wywołuje zabawny wachlarz emocji trailerami.

Myślę, że film spodoba się najbardziej ludziom, którzy mają wywalone na Gwiezdne Wojny. Nie zależy im, średnio pamiętają co się działo w poprzednim filmie nie wspominając na poprzednie trylogie. Krytyka zostanie przypisana hejterom, rasistom itd. Film będzie rozpaczliwą próbą przeskoczenia wszystkiego co było do tej pory choć nie będzie mieć do zaoferowania nic nowego, jak przystało na blockbuster będzie próbował dogodzić wszystkim. Tego po prostu nie da się osiągnąć. Będzie niezła burza. Do kina się nie wybieram, ale aferę będę śledzić. Ciekaw jestem wyniku kasowego, bo wierzę, że słaby wynik Solo to (co najmniej w dużej mierze) wina The Last Jedi.

W przeciwieństwie do katastrofy, którą wieszczę SpaceX, mam mocne podejrzenie, że z Epizodu IX Disney nie nauczy się niczego.


środa, 9 października 2019

SpaceX posadzi lądownik na Księżycu

…choć misja jest fundowana przez NASA, to lądownik będzie dziełem prywatnej firmy Intuitive Machines, co uczyni go (potencjalnie, to jest jeśli misja się powiedzie i nikt ich nie wyprzedzi) pierwszym prywatnym lądownikiem na Księżycu.

NASA w ramach programu Artemis wybrała trzy prywatne firmy, każda z własnym projektem. Na początek wybrano dwanaście aparatur naukowych, które (przynajmniej niektóre) znajdą się w tych lądownikach. Wyprodukowany przez Intuitive Machines Nova-C waży półtorej tony i może posadzić na Srebrnym Globie co najmniej 100kg ładunku. Ma się w nim znaleźć pięć aparatur NASA, co zostawia jeszcze zapas miejsca. Dlatego, firma poszukuje klientów by wypełnić pozostałe miejsce. Także jeśli macie pomysł…

Lot ma odbyć się w 2021 roku. Rakietą ma być Falcon 9. Tak jest, może Jim Bridenstine sądzi, że SpaceX skupia się na Starshipie, ale warto mieć świadomość, że nierdzewna rakieta, to obecnie niecałe 10% wysiłków firmy Muska. W pierwszej chwili zaskoczyć może, że to Falcon 9 a nie Falcon Heavy, w końcu mówimy o lądowniku księżycowym, to kawał drogi do przebycia. Ale jeśli weźmiemy pod uwagę, że wypasiony Falcon 9, dający z siebie wszystko (tzn np. nie odzyskujący pierwszego członu), mógł wynieść 6,7 tony na orbitę geostacjonarną, to trans lunar injection dla ważącego 1,5 tony lądownika brzmi porównywalnie. Według tej animacji wygląda na to, że Nova-C sam jeszcze będzie sobie jeszcze pomagał po drodze.

Poza Intuitive Machines, NASA wybrała jeszcze Astrobotic Technology z lądownikiem Peregrine i OrbitBeyond z lądownikiem Z-01, niestety ta ostatnia firma wycofała się z kontraktu. Jako przyczynę podali niemożliwość terminowej realizacji. Tak czy inaczej idą ciekawe czasy.


Źródło: https://www.space.com/intuitive-machines-moon-lander-spacex-2021.html


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.