Energie-Umsatz und Sauerstoff-Verbrauch bzw. Kohlendioxid-Abgabe
Man unterscheidet zwischen direkter und indirekter Energieumsatzbestimmung (Kalorimetrie).
Die direkte Energieumsatzbestimmung
basiert auf der Wärmeabgabe, die indirekte Energieumsatzbestimmung auf der
Sauerstoffaufnahme eines Körpers, wobei sich der Energieumsatz aus dem Energieäquivalent von rd. 20 kJ/Liter O2 ergibt.
Der respiratorische Quotient (CO2 - Abgabe : O2 -Aufnahme) beträgt bei Kohlenhydratverbrennung 1,0 und bei Fettverbrennung 0,7.
Bei Kenntnis des RQ läßt sich ein genauerer Wert für das
Energieäquivalent ansetzen, als es dem durchschnittlichen RQ von 0,82 (*20 kJ/Liter O2) entspricht.
Der über die Atemgase berechnete RQ hängt jedoch nicht nur vom Typ der abgebauten Nährstoffe, sondern auch von
deren Umbau (z.B. bei der Mast) ab. Beim Hyperventilieren kommt es durch die verminderte CO2 - Abgabe in der Übergangsphase zu einem Anstieg des RQ, teilweise bis auf 1,4.
Für den Mensch in Ruhe gilt:
Energie-Umsatz pro 24 Stunden = 2000 kcal = 2,3 kWh = 8400 kJ
D.h. da 20 kJ = 1Liter O2 bzw. (bei RQ = 0,82) = 0,82 Liter CO2 :
8400kJ = 420 Liter O2 = 344 Liter CO2 = 630 Gramm CO2.
Bei einem Energie-Umsatz von 3 kWh/Tag ergibt sich ein Sauerstoff-Verbrauch von ca. 500 Liter bzw. eine CO2-Abgabe von ca. 350 Liter = ca. 820 Gramm
Energie-Umsatz in kWh x 0,270 = Kilogramm CO2
D.h. ein Mensch mit einem Energie-Umsatz von 1000 kWh pro Jahr erzeugt 270 kg CO2.
Die Bundesrepublik Deutschland 82 Mio. Einwohner = 22 Mio. Tonnen CO2 pro Jahr.
Für den Sauerstoff-Verbrauch in Abhängigkeit von der Leistung gilt:
O2-Verbrauch (l/min) = 0,003 x Leistung (Watt)
z.B. bei 100 Watt ==> 0,3 Liter pro Minute
Die CO2-Produktion ist bei einem RQ von 0,82 der entsprechende Teil.
z.B. bei 100 Watt ==> 0,3 x 0,82 = 0,25 Liter pro Minute