Produktionsraten

Produktionsraten

Die beiden englischen Ingenieure haben ihre Maschine sehr detailliert beschrieben. Das gibt uns genug Informationen, um die Leistung abzuschätzen.

"For Chlorella-type organisms to grow, the principal requirements are: water, carbon dioxide, nitrogen, and light. As regards the water, the upper part of the Ancient of Days comprises a dew-still, a cooled surface which could extract sufficient water even from the dry air of the Sinai desert; carbon dioxide and nitrogen are available in the atmosphere, and could be made available to the culture by circulating it through the "beard-hairs" in contact with the air via a semi-permeable membrane; and as for the light, the Zohar makes endless mention of the "cardinal lamp" in the interior of the Ancient One. The other requirement, of course, is energy. Based on a realistic Israelite population of 600 "families" rather than 600 "thousands" - the Hebrew word "ALP" can mean either - we came up with a figure around 500 kilowatts, which is within the capacity of a small modern nuclear reactor. The light source could have been a neutron-pumped laser, and electricity for the control circuits generated thermoelectrically.
In addition to the thick beard-hairs, or circulation coils, there are also "thousands and thousands, myriads and myriads" of tangled black hairs - electrical wiring, for sure.

Zusammengefasst: Das Wasser stammt aus einer gekühlten Oberfläche der Maschine (ein Glasdom, in den die Luft gesaugt wird und in dem sich ein Kondensor, eine kalte gerippte Oberfläche befindet). Kohlendioxid und Stickstoff werden durch Austausch mit der Luft durch halbdurchlässige Membranen gewonnen, das Licht stammt von einem Laser, und die Energieversorgung stellt ein kleiner 500 KW-Reaktor zur Verfügung, der mit einem thermoelektrischem Generator betrieben wird.

Aus den Rekonstruktionszeichnungen und Modellen, wie sie zum Beispiel in Fiebags "Ewigkeitsmaschine" oder auf Peter Fiebags Homepage zu finden ist, kann man die Basisgrößen der Konstruktionselemente ermitteln. Diese sind:

Die maßgeblichen Dimensionen der einzelnen Elemente anhand der Zeichnungen gebe ich einmal für Dale/Sassoons Originalmaschine an, und einma für eine 1.8 m-Maschine nach Fiebag:


System "Mund" "Haare" "Hirn" "Großes Meer" "Heere"
5 m hoch 0,5 m2 12,5 m2 1 m 3000 l 2 x 1770 l
1.8 m 0,065 m2 1,6 m2 36 cm 131 l 2 x 82 l

Mit diesen Maßen werde ich auf der folgenden Seite rechnen.

Bevölkerungszahl und Kalorienbedarf

Dale/Sassoon gehen von 600 Familien aus, die vollständig mit Nahrung versorgt werden. Seltsam, spricht doch die Bibel zweifellos von "600.000 Mann zu Fuß ohne die Kinder". Die Begründung, daß das Wort für "Eintausend" im Hebräischen dasselbe bedeute wie "Familie" konnte ich nicht verifizieren. Leider geben Dale/Sassoon die Quelle dieser Interpretation nicht an, so daß bei mir erhebliche Zweifel bleiben. Die Formulierung "600 Familien ohne die Kinder" macht sogar extrem wenig Sinn. Zweifel kommen mir auch, da man 600 Familien, die von Dale/Sassoon mit "Mann, Frau, 3 Kinder" angegeben werden nicht gerade als "Volk" bezeichnen kann. Speziell, da man mit 600 wehrfähigen Männern kaum die Eroberungstaten, wie sie in 3. Mose beschrieben werden leisten kann! Zudem widerspricht die Struktur von Dale/Sassoons "Familie" allem was wir über antike Familienstrukturen wissen.

Man muss, wenn an der 600-Familien-Angabe etwas dran sein sollte, eine typische Großfamilie als Basis nehmen, wie sie noch heute bei Beduinen üblich ist. Sie zeichnet sich dadurch aus:

Alles andere wäre historischer Unsinn. Das macht insgesamt 10 Personen pro Familienverband, bei 600 Familien mach dies also 6000 Personen und wäre so die Untergrenze von dem was ich als "Volk" bezeichnen würde.

Beim Kalorienbedarf kommt die nächste Ungereimtheit von Dale/Sassoon: Sie sprechen dem Mann 2000, der Frau aber nur 1600 und den Kindern gar nur 900 kCal/Tag zu. Sie kommen daher auf einen gemittelten Kalorienbedarf von 1260 kCal/Person.
Normale Ernährungstabellen wie z.B. die von mir konsultierte (Time-Life, "Die richtige Ernährung") geben den Bedarf bei mittelschwerer körperlicher Tätigkeit (hauswirtschaftliche Tätigkeiten; Wüstentreck läge da wohl eindeutig drüber) bereits für 153 cm hohen männliche Personen (Junge, Jugendlicher oder junger Mann) mit 2000 kCal, für eine gleichgroße Frau mit 1850 kCal an. Und selbst ein 120 cm großes Kind benötigt hier schon weit über 1200 kCal/Tag.

Wenn wir den Erwachsenen keinen Pygmäenstatus verpassen wollen, und eine Körpergröße für den Mann von 1.60 Metern, für die Frau von 1.56 m für die Kinder von 1.20 Metern annehmen, läge der korrekte Pro-Kopf-Bedarf bei der absolute Untergrenze von ( 3 x 2200 + 3 x 2000 + 4 x 1200) / 10 = 1740 kCal! Bei 6000 Personen bedeutet dies einen Gesamtbedarf von 10.44 Mio kCal/Tag, und bei schwerer Arbeit, zu dem ich Wüstenwandern nunmal zähle, könnte man gut 30% draufschlagen. Dale/Sassoon kommen auf 3.78 Mio. kCal/Tag. Grund? Zum einen verpassen sie den armen Wüstenwanderern anscheinend wirklich Pygmäenstatur (Mann 1.53 m, Frau bereits gar nicht mehr in meiner Tabelle, also kleiner als 1.40 Meter, und Kind völlig undefiniert). Oder sie verpassen "normalgroßen" Menschen eine Hungerkur, die wohl kaum 40 Jahre durchhaltbar war.

Und auch wenn die Erfinder der Maschine das stolze Volk Israel auf gerade mal 3000 Leute, von denen nur 1200 Erwachsene waren, reduzieren wollen, kämen auch die mit der Dale/Sassoonschen Hungerkur nicht über die Runden. Rechnet man einen "normalen" Kalorienbedarf für "normal" proportionierte Menschen, brauchen selbst 3000 Mann/Frau/Kind mindestens 4.68 Mio. kCal/Tag, 1 Mio. kCal (rund 25%) mehr als angegeben.

Algen und Brennwert

Ein Bioreaktor ist kein Perpetuum Mobile, der Nahrung aus dem Nichts schafft. Was Algen machen ist, zwei Stoffe, Wasser und Kohlendioxid, zu nehmen und daraus Zucker und Sauerstoff zu erzeugen. Dabei läuft die bekannte Gleichung

6 H2O + 6 CO2 + Energie = C6H12O6 + 6 O2

ab. Durch Nebenreaktionen werden auch noch Fette und Proteine aus diesem Zucker gebildet, aber die lasse ich bei der späteren Energieabschätzung zum Vorteile der Manna-Maschine weg (sie führen nur zu höherem Energiebedarf bei der Gleichung, da der Brennwert niedriger bzw. die notwendige Energieaufnahme höher liegt).
Zucker ist aber nicht gleich Zucker, da Pflanzen nicht nur einfache, von uns verwertbare Saccharide wie Zucker und Stärke, sondern in großem Maße auch nicht verwertbare Polysaccharide (Zellulose) erzeugen. Algen wie Chlorella oder Spirella produzieren auch in erheblichem Umfang Proteine und Vitamine und sind als Nahrungsquelle eigentlich nicht schlecht. Die Spirella-Alge gilt unter Ernährungswissenschaftlern wegen ihrer ausgewogenen Vitamin- und Proteinkonzentration als "Wundernahrung" der Zukunft, und auch die NASA experimentiert mit ihnen.

Spirella wird z.B. in Hawaii in riesigen offenen Becken kommerziell angebaut. Getrocknete "Super"-Algen besteht in der Tat aus über 72% vom Menschen verwertbarer Proteine und Kohlehydrate[ 1 ]. Zucker hat einen Brennwert von 4.1 kCal/g, Eiweiß einen von 4.2 kCal/g, der verwertbare Algen-Brennwert hingegen ist durch die immer noch mitproduzierten nicht verwertbaren Stoffe etwas niedriger und liegt bei rund 3,2 kCal pro Gramm. Damit ist er fast dreimal höher als bei anderen hochproteinigen Nahrungssourcen wie Soja. Und das, ohne nicht verwertbare Biomasse wie bei Hülsenfrüchten zu produzieren - wo nur wenige Gramm pro Pflanze direkt nutzbar sind und der Rest kompostiert werden muss. In der Tat, für Raumfahrtprojekte höchst sinnvoll.

Aber Dale/Sassoon geben für ihre Algen aber einen Brennwert von sage und schreibe 5.5 kCal/g an! Da Zucker und Eiweiß je nur rund 4 kCal/g liefern, müßten die restlichen 28% Zusammensetzung (die eigentlich nicht verwertbar sind) rund 9 kCal/g liefern - soviel wie Fett, der energiereichste Kalorienlieferant. Dabei gelten Chlorella und Spirella bei den Lebensmittelforschern als Diät-Wundermittel!! Wegen ihrer Fettarmut!!! Alleine aus chemischen Gründen ist diese Angabe daher schlicht unmöglich! Damit hauen auch einige Berechnungen von Dale/Sassoon nicht hin...
In der Tat findet sich in getrockneten Algensubstraten auch Fett - 7% statt der benötigten 28%. Der kombinierte Brennwert lässt sich überschlagsweise zur Überprüfung nachrechnen: 72 g Protein und Zucker liefern 298 kCal, 7 g Fett 65,1 kCal, zusammen 363,9 kCal für 100 g Algen, ein Wert der gut in dem Intervall von 330-370 kCal/100g liegt, das ich im Internet gefunden habe. Und weit entfernt von Dale/Sassoons benötigten 5,5 kCal/g!

Um herauszufinden, wieviel Wasser, Kohlendioxid und Licht die Manna-Maschine benötigt, fehlen uns noch ein paar Angaben.
Aus der chemischen Formel kann man das Molekulargewicht von Zucker abschätzen:


Element Atomgewicht
Wasserstoff (H) 1.008
Kohlenstoff (C) 12.011
Sauerstoff (O) 15.999

Macht für Zucker also ein Molekulargewicht von 180. Um das zu erzeugen, braucht man 6 Wassermoleküle, Molgewicht zusammen 108, und 6 Kohlendioxids, Molgewicht zusammen 264. Oder, um es auf Kilogramm umzurechnen, pro kg Rohbiomasse müssen 600 g Wasser und 1466,7 g Kohlendioxid verarbeitet werden.

Letzter Punkt ist die Energiedichte. Photosynthese benötigt Energie in Form von Licht. Pro Mol (180 g) Glucose werden 2286 Kcal bzw. 9571 kilo-Joule (kJ) benötigt, pro 100 g also 5262 kJ.

Die Erzeugung von Proteinen benötigt viel mehr Energie, aber lassen wir es bei der Zuckererzeugung bewenden um eine untere Abschätzung zu liefern. Damit können wir die Funktionsfähigkeit der Manna-Maschine berechnen.

Anmerkungen:
[1] Planet Newsletter, Superfood Provision Co. Dec. 1996
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Alle Bilder und Texte © Frank Dörnenburg