Η φωτοσύνθεση είναι μια χημική διαδικασία η οποία λαμβάνει χώρα στο φυτό και μετατρέπει το CO2, το νερό και την ηλιακή ενέργεια σε υδατάνθρακες και οξυγόνο, που οι μεν υδατάνθρακες καταναλώνονται από το φυτό ως φαγητό το δε οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει περίπου 400 ppm διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο αλλά πολύ σημαντικό για την διατήρηση της ζωής. Τα φυτά προσλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα από τα στόματα κατά την διάρκεια της ημέρας ενώ κατά την αναπνοή πραγματοποιείται οξείδωση των αποθηκευμένων υδατανθράκων, έχουμε πρόσληψη οξυγόνου και απελευθέρωση διοξειδίου αλλά πάντα η πρόσληψη αυτή είναι μικρότερη από την ποσότητα που απελευθερώνεται από το φυτό. Έτσι τα φυτά είναι πάντα σε μία μόνιμη έλλειψη διοξειδίου του άνθρακα η οποία περιορίζει και την πιθανή ανάπτυξη του φυτού.
To διοξείδιο του άνθρακα αξιοποιείται κατά την διαδικασία της φωτοσύνθεσης για την δημιουργία υδατανθράκων οι οποίοι αποδομούνται κατά την αναπνοή και συμβάλλουν στην ανάπτυξη του φυτού. Η συγκέντρωση του στον αέρα είναι 400ppm, ενώ η αύξησή του σε ένα κλειστό χώρο καλλιέργειας δίνει ορατά αποτελέσματα στην αύξηση της παραγωγής εφόσον τα φυτά που καλλιεργούνται είναι C3 φυτά, με ανώτατο όριο περίπου τα 1800ppm ενώ περαιτέρω αύξηση δημιουργεί ζημιά στα φυτά.
Tα υπέρ της προσθήκης CO2 είναι ότι έχουμε αύξηση της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας με αποτέλεσμα αύξηση της βιομάζας και της ανάπτυξης, οψίμιση της παραγωγής, αύξηση των αριθμών των λουλουδιών και του μεγέθους τους και σαν δευτερογενές θετικό ότι για μεγάλους χώρους επειδή χρησιμοποιούνται burners εκλύεται θερμότητα και έτσι ιδιαίτερα κατά τους χειμερινούς μήνες μειώνεται το κόστος θέρμανσης.
Ενώ τα κατά είναι το επιπλέον αρχικό κόστος της κατασκευής, τα φυτά μπορεί να μην δείξουν θετική ανταπόκριση στο επιπλέον CO2, ένα επίσης σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι κατά την ατελή καύση μπορεί να προκληθούν τοξικά αέρια και τέλος υψηλές συγκεντρώσεις CO2 μπορεί να είναι τοξικές και να προκαλέσουν βλάβες και στα φυτά και στους ανθρώπους.
Όταν ο καλλιεργητής επιλέξει την προσθήκη CO2 τότε θα πρέπει να ξέρει πότε θα ξεκινήσει την προσθήκη αυτού και για πόση ώρα. Το CO2 θα πρέπει να χορηγείται μία, δύο ώρες μετά την ανατολή καθώς τότε ξεκινάει η φωτοσυνθετική δραστηριότητα και ένα μέγιστο γύρω στις δύο με τρεις το μεσημέρι και μετά έχουμε σταδιακή μείωση. Υπάρχουν βέβαια και καλλιέργειες όπως το υδροπονικό μαρούλι που καλλιεργούνται εσωτερικά με διάρκεια φωτισμού όλο το εικοσιτετράωρο, εκεί η προσθήκη CO2 θα πρέπει να χορηγείται όλη την ώρα.
Πάμε να δούμε πως η προσθήκη CO2 επηρεάζει τους υπόλοιπους παράγοντες για την ανάπτυξη ενός φυτού όπως το φως, το νερό, την θερμοκρασία και τα θρεπτικά συστατικά (λιπάσματα).
- Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα αυξάνει με την προσθήκη CO2 γιατί αυξάνεται η ποσότητα φωτός για να φτάσει στο σημείο κορεσμού του φωτός, αυτό είναι πολύ σημαντικό ιδιαίτερα τους φθινοπωρινούς και τους χειμωνιάτικους μήνες που η ένταση του φωτός είναι χαμηλή. Επιπλέον αύξηση του CO2 και του φωτισμού έχουν δείξει ότι μειώνονται οι μέρες για την συγκομιδή.
- Ο εμπλουτισμός με CO2 μειώνει την διαπνοή που είναι η διαδικασία με την οποία τα φυτά αποβάλουν νερό με τη μορφή υδρατμών και αύξηση του WUE (water use efficiency) που είναι ο λόγος του νερού που χρησιμοποιεί το φυτό για τον μεταβολισμό προς το νερό που χάνεται από την διαπνοή. Έτσι το φυτό μπορεί να αποδώσει πολύ καλύτερα σε συνθήκες έλλειψης νερού.
- Η θερμοκρασία παίζει ζωτικό ρόλο στην αύξηση της βιομάζας των φυτών.Mε αύξηση του CO2 έχουμε αύξηση και της θερμοκρασίας και της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας. Δηλαδή έχουμε μία αύξηση της βέλτιστης θερμοκρασίας για την ανάπτυξη του φυτού.
- Τέλος τα λιπάσματα που θα λάβει το φυτό θα πρέπει να είναι περισσότερα λόγο της μεγαλύτερης ανάπτυξης που έχει, οι ποσότητες που θα τροφοδοτούσαμε το φυτό πριν από την χορήγηση CO2 δεν επαρκούν και θα τις κατανάλωνε γρήγορα.
Οι πηγές που θα μπορούσαμε να τροφοδοτήσουμε το θερμοκήπιο με CO2 είναι πολλές κάποιες από αυτές είναι επαγγελματικές και κάποιες άλλες όχι.
- Πρώτη πηγή είναι η φύση! Το διοξείδιο του άνθρακα είναι βαρύτερο από το οξυγόνο γιαυτό βρίσκεται σε χαμηλότερο ύψος από αυτό. Έτσι αυτό που παράγεται την νύχτα από την διαπνοή με κατάλληλο εξοπλισμό μπορεί να ανακυκλωθεί το πρωί μέσα στο θερμοκήπιο.
- Ένα πολύ διαδεδομένο μέσο για τον εμπλουτισμό με διοξείδιο του άνθρακα είναι οι δεξαμενές, μεγάλες ή μικρές φιάλες όπου είναι σε υγρή μορφή και διαχέεται στον χώρο του θερμοκηπίου.
- Μία ακριβή λύση για επαγγελματίες και μεγάλους χώρους είναι οι γεννήτριες παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα που εκλύουν και θερμότητα αλλά και νερό. Δουλεύουν με προπάνιο ή φυσικό αέριο. Μειονέκτημα τους είναι το υψηλό κόστος εγκατάστασης και το υψηλό λειτουργικό κόστος.
- Για ερασιτεχνική χρήση και μικρούς χώρους πολλοί καλλιεργητές χρησιμοποιούν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης μέσω των μικροβιακής ζωής και έτσι εξάγεται διοξείδιο του άνθρακα. Όπως επίσης και μέσω της ζύμωσης έχουμε απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από την ζύμωση ζάχαρης με μαγιά.
- Μία ακόμα ερασιτεχνική λύση είναι ο ξηρός πάγος που χρησιμοποιείται όμως για να ψύξει τον χώρο καλλιέργειας από πολύ μικρούς καλλιεργητές.
- Τέλος μία ακόμα λύση για μικρούς καλλιεργητές είναι η χημική μέθοδος, δηλαδή η μίξη διττανθρακικής σόδας με οξικό οξύ έχουμε έκλυση διοξειδίου του άνθρακα.
Τα αποτελέσματα από την χρήση διοξειδίου του άνθρακα στην καλλιέργεια φυτών είναι πολύ ενθαρρυντικά βέβαια θα πρέπει να ερευνηθεί ακόμα περισσότερο και να υπάρξουν και ακριβείς οδηγίες για ασφαλή εμπλουτισμό των χώρων καλλιέργειας, όπως να μειωθεί και το κόστος εγκατάστασης μιλώντας πάντα για επαγγελματικές λύσεις.