आंतरिक दहन इंजन का पर्यावरणीय मूल्य और आने वाले 20 वर्ष

एक आंतरिक दहन इंजन वाली कार की पर्यावरणीय कीमत एग्जॉस्ट पाइप पर समाप्त नहीं होती; यह उत्पादन लाइन से लेकर ईंधन रिफाइनरी तक, और सड़क पर तय किए गए 150,000 किलोमीटर से लेकर जंगल में स्क्रैप होने तक फैली एक श्रृंखला का कुल योग है। जिस इस व्यापक दृष्टिकोण को हम जीवनचक्र विश्लेषण कहते हैं, वह दर्शाती है कि एक मानक मध्यम सेगमेंट पेट्रोल कार अपने जीवनकाल के दौरान लगभग 24 टन CO₂e उत्सर्जित करती है, और इस उत्सर्जन का केवल दो-तिहाई हिस्सा ईंधन जलाने से आता है। शेष हिस्सा फैक्ट्री, रिफाइनरी और आपूर्ति श्रृंखला में उत्पन्न होता है। यह लेख उस श्रृंखला को छल्ले-दर-छल्ले खोलता है, इस इंजन के लिए Euro 7 और 2035 के लक्ष्य द्वारा निर्धारित भूमिका की जांच करता है, और विद्युतीकरण के युग में आंतरिक दहन की वास्तविक स्थिति पर डेटा के साथ चर्चा करता है।

जीवनचक्र उत्सर्जन क्या है और यह एग्जॉस्ट तक क्यों सीमित नहीं रहता?

जीवनचक्र उत्सर्जन, एक वाहन द्वारा उत्पादन, उपयोग और निपटान के प्रत्येक चरण में उत्पन्न कुल ग्रीनहाउस गैसों की मात्रा है। यह परिभाषा केवल एग्जॉस्ट से निकलने वाले अणुओं को ही नहीं, बल्कि निर्माण, वाहन को पहली बिक्री बिंदु तक पहुंचाने, तरल ईंधन के रिफाइनिंग और परिवहन, और यदि बात इलेक्ट्रिक वाहन की हो तो चार्जिंग ऊर्जा के उत्पादन को भी शामिल करती है। एग्जॉस्ट पाइप को देखकर किसी वाहन के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन करना, किसी इमारत की ऊर्जा प्रदर्शन का निर्णय केवल हीटिंग बिल देखकर करने जैसा है: वास्तविक तस्वीर बहुत अधिक व्यापक है।

यह व्यापक गणना एक आम आपत्ति को भी खारिज करती है। "इलेक्ट्रिक वाहनों का उत्सर्जन एग्जॉस्ट से अलग स्रोतों पर टाल दिया जाएगा" तर्क अक्सर उठाया जाता है; लेकिन उत्पादन का अतिरिक्त हिस्सा उपयोग के जीवनकाल के दौरान प्राप्त लाभ के सामने एक गौण मद बना रहता है। निर्माण, किसी वाहन के कुल जीवनचक्र उत्सर्जन का 20-30% हिस्सा बनता है, और मुख्य मदें स्टील, एल्युमीनियम, प्लास्टिक और बैटरी उत्पादन हैं। यह दर आंतरिक दहन और बैटरी दोनों वाहनों के लिए मान्य है - बदलता केवल मदों का भार है।

ओवन से निकला कार्बन: उत्पादन चरण

मध्यम सेगमेंट पेट्रोल वाहन के उत्पादन में निहित कार्बन लगभग 5.6 tCO₂e है, और इसका लगभग तीन-चौथाई हिस्सा वाहन बॉडी में (सेक्टर में जिसे ग्लाइडर कहा जाता है, चेसिस-केबिन इकाई में) स्टील से आता है। उसी आकार के हाइब्रिड वाहन में यह आंकड़ा 6.5 टन और प्लग-इन हाइब्रिड में 6.7 टन तक पहुंचता है; बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन में यह 8.8 टन तक पहुंचकर कुल कार्बन फुटप्रिंट का 46% बनाता है। यानी बैटरी वाला वाहन सड़क पर उतरने से पहले ही कुल कार्बन भार के लगभग आधे हिस्से के साथ फैक्ट्री से निकलता है। यह उसे दोषमुक्त नहीं करता; बस यह स्पष्ट करता है कि इसकी गणना कहां की जानी चाहिए।

150,000 किलोमीटर का हिसाब

उत्पादन अधिशेष को उपयोग का लाभ कैसे रास्ता दिखाता है? जीवनचक्र तालिका पूरी इस प्रकार है: पेट्रोल वाहन 24 टन (23% उत्पादन), हाइब्रिड 21 टन (31%), प्लग-इन हाइब्रिड 19 टन (35%), बैटरी इलेक्ट्रिक 19 टन (46%)। हाइब्रिड और प्लग-इन हाइब्रिड के उत्पादन उत्सर्जन पेट्रोल से अधिक हैं, क्योंकि एक दूसरा ट्रांसमिशन सिस्टम और बैटरी जोड़ी जाती है; इसके बदले ईंधन खपत में कमी कुल योग को नीचे खींचती है। डीजल भी एक दिलचस्प संतुलन का उदाहरण है: समान जीवनकाल किलोमीटर पर पेट्रोल के लगभग बराबर कुल उत्सर्जन रखता है, क्योंकि ईंधन दक्षता का लाभ उच्च उत्पादन उत्सर्जनों द्वारा निष्प्रभावी हो जाता है।

एक अन्य तुलना, 200,000 मील (लगभग 320,000 किमी) जीवनकाल पर की जाती है: दहन चक्र इस अवधि में 48 टन ग्रीनहाउस गैसें जोड़ता है और आंतरिक दहन वाले वाहन का कुल योग इलेक्ट्रिक की तुलना में 41% अधिक स्तर तक पहुँचा देता है। वैश्विक स्तर पर भी तस्वीर समान है: 2021 में पंजीकृत बैटरी इलेक्ट्रिक कारों के जीवनचक्र उत्सर्जन 66-69% कम हैं।

प्रति किलोमीटर कितने ग्राम: ICE बनाम EV तुलना की नवीनतम स्थिति

यदि हम जीवनचक्र उत्सर्जनों को प्रति किलोमीटर देखें, तो EU के वर्तमान बिजली मिश्रण से चार्ज होने वाला मध्य-खंड का एक बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन 63 ग्राम CO2e/किमी उत्पन्न करता है। समान खंड का पेट्रोल वाहन 235 ग्राम, डीजल 234 ग्राम है। बीच का अंतर 73% है; यदि बिजली पूरी तरह नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न हो तो यह अंतर 78% तक बढ़ जाता है। मध्यवर्ती आंकड़े भी वही दिशा दिखाते हैं: CNG वाले वाहन पेट्रोल की तुलना में 13%, हाइब्रिड 20%, प्लग-इन हाइब्रिड 30%, प्राकृतिक गैस आधारित हाइड्रोजन वाहन 26% कम उत्सर्जन के साथ चलते हैं; नवीकरणीय हाइड्रोजन के साथ यह दर 79% तक पहुँच सकती है।

इस तालिका को पढ़ते समय दो पद्धतिगत टिप्पणियाँ महत्वपूर्ण हैं। पहली, EV का "चार्ज कहाँ किया गया, इस पर ध्यान दिए बिना" पेट्रोल समकक्ष से कम उत्सर्जन उत्पन्न करना, अमेरिका पर्यावरण संरक्षण एजेंसी और MIT दोनों के मूल्यांकनों में साझा निष्कर्ष के रूप में शामिल है। दूसरी, तुलना को विकृत करने वाली क्लासिक गलती बिजली ग्रिड के कार्बन-मुक्त होने की प्रवृत्ति की अवहेलना करना और परीक्षण खपत तथा वास्तविक दुनिया की खपत के बीच के अंतर को ध्यान में न लेना है; यह उपेक्षा पेट्रोल, डीजल और हाइब्रिड वाहनों को बैटरी इलेक्ट्रिक की तुलना में अनुचित रूप से लाभान्वित दिखाती है। वास्तव में 2021 में उसी गणना से BEV का लाभ 24% अनुमानित था; ग्रिड के साफ होने के साथ यह दर आज 73% तक पहुँच चुकी है। यानी अंतर एक स्थिर संख्या नहीं, बल्कि समय के साथ बढ़ती हुई खाई है।

उत्सर्जन नियंत्रण प्रणालियाँ: एग्जॉस्ट को साफ करने वाली इंजीनियरिंग श्रृंखला

आंतरिक दहन इंजन की पर्यावरणीय कीमत पर चर्चा करते समय वाहन के भीतर की सफाई श्रृंखला को जानना ज़रूरी है; क्योंकि Euro नियम इसी श्रृंखला पर आधारित हैं और श्रृंखला में कोई कड़ी खराब होने पर उत्सर्जन और निरीक्षण परिणाम दोनों खराब हो जाते हैं।

कैटेलिटिक कन्वर्टर

कैटेलिटिक कन्वर्टर, निकास गैस में मौजूद कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन और नाइट्रोजन ऑक्साइड को कम हानिकारक यौगिकों में बदलने वाला, निकास लाइन पर लगाया गया एक रासायनिक रिएक्टर है। यह अमेरिकी पर्यावरण सुरक्षा एजेंसी द्वारा निर्धारित मुख्य उत्सर्जन नियंत्रण घटकों में गिना जाता है और खराब होने पर परिणाम मापने योग्य होता है: निरीक्षण में कैटेलिटिक कन्वर्टर से संबंधित सबसे आम विफलताएँ अत्यधिक हाइड्रोकार्बन, कार्बन मोनोऑक्साइड या NOx स्तर और कन्वर्टर की दक्षता त्रुटि कोड हैं। बेशक, विफलता का दोषी हमेशा कन्वर्टर नहीं होता; खराब ईंधन टैंक का ढक्कन, गंदा वायु फ़िल्टर, घिसे हुए स्पार्क प्लग, खराब ऑक्सीजन सेंसर या जलता हुआ त्रुटि लैंप भी परीक्षण में असफलता के क्लासिक कारणों में शामिल हैं।

DPF: डीजल पार्टिकुलेट फ़िल्टर

डीजल पार्टिकुलेट फ़िल्टर (DPF), निकास प्रणाली से गुजरने वाले कालिख और कण पदार्थ को भौतिक रूप से पकड़ने वाली एक छिद्रपूर्ण सिरेमिक इकाई है। नाम के अनुसार यह एक फ़िल्टर है, इसलिए समय के साथ भरता और बंद होता जाता है। बंद होने का मुख्य कारण यह है कि फ़िल्टर में जमा कालिख को जलाने वाले रीजनरेशन चक्रों को पूरा करने के लिए पर्याप्त गर्म और लंबा उपयोग प्रोफ़ाइल नहीं मिलता; छोटी दूरी का, बार-बार रुकने-चलने वाला उपयोग इन चक्रों के बाधित होने का कारण बनता है और फ़िल्टर बंद हो जाता है। DPF, SCR के साथ मिलकर एक बहु-चरणीय प्रणाली का हिस्सा है: DPF कण पदार्थ को लक्षित करता है, SCR नाइट्रोजन ऑक्साइड को।

SCR और AdBlue

SCR (चयनात्मक उत्प्रेरकीय अपचयन), NOx उत्सर्जन को कम करने के लिए विकसित की गई प्रणाली है। इसकी कार्यप्रणाली सरल है: AdBlue के नाम से जाना जाने वाला (व्यावसायिक नाम DEF) यूरिया आधारित तरल, निकास गैस में इंजेक्ट किया जाता है और उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप नाइट्रोजन ऑक्साइड को हानिरहित घटकों नाइट्रोजन और पानी में बदल देता है। DPF और SCR का साथ काम करना, आधुनिक डीजल का Euro 6 और उससे ऊपर के मानकों तक पहुँचने की वास्तविक कीमत है; यह कीमत केवल लागत के रूप में ही नहीं, बल्कि रखरखाव और खराबी प्रोफ़ाइल के रूप में भी ड्राइवर के दैनिक जीवन में परिलक्षित होती है।

Euro 7 क्या बदल रहा है?

Euro 7 मानक 2024 में अपनाया गया और 2026 में लागू हुआ; कारों और हल्के वाणिज्यिक वाहनों के लिए लागू नवंबर 2026 से शुरू हो रही है, भारी वाणिज्यिक वाहनों और बसों के लिए कैलेंडर मई 2028 की ओर इशारा करता है। मानक का सबसे उल्लेखनीय नवाचार यह है कि इसने नियंत्रण को निकास पाइप से बाहर ले जाया: पहली बार ब्रेक के घिसाव और टायर के घिसाव से उत्पन्न कण पदार्थ उत्सर्जन पर सीमा लगाई गई है। यह इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से एक तर्कसंगत छलांग है, क्योंकि जैसे-जैसे निकास फ़िल्टर परिपक्व होते हैं, सड़क वाहन प्रदूषण में ब्रेक और टायर की धूल का हिस्सा बढ़ता जाता है; और मानक भी प्रदूषण के वास्तविक स्रोत का पीछा करता है।

दूसरा महत्वपूर्ण विषय टिकाऊपन है। Euro 7, वाहन की श्रेणी के अनुसार 200.000 km तक या 10 वर्षों तक emission norms ke liye isse compliant rehna zaroori hai...

शहर प्रतिबंध और 2035 लक्ष्य: इंजन किनारे कैसे धकेला जा रहा है?

नियामक दबाव केवल वाहन उत्पादन मानकों से नहीं आ रहा है; शहर अपने स्तर पर उसी दिशा में धक्का दे रहे हैं। 2026 तक, 300 से अधिक यूरोपीय शहर डीजल वाहनों पर प्रतिबंध लगा रहे हैं; Euro 4-6 डीजल पेरिस, लंदन, बर्लिन और मैड्रिड जैसे महानगरों में प्रतिबंधित हैं और जुर्माने 68 यूरो से शुरू होते हैं। डेनमार्क में कोपेनहेगन, फ्रेडरिक्सबर्ग, आलबोर्ग, ओडेंस और आरहस अक्टूबर 2023 से निम्न उत्सर्जन क्षेत्र (LEZ) लागू कर रहे हैं। इससे एक कदम आगे, यूरोपीय शहरों में तीन (आंशिक) शून्य उत्सर्जन क्षेत्र (ZEZ) पहले से लागू हैं और महाद्वीप के सभी LEZ/ZEZ क्षेत्रों को देशवार मैप किया जा सकता है।

दरवाजा बंद करने के बजाय संकुचित करने वाला मुख्य नियम EU का 2035 लक्ष्य है: 2035 से, कार निर्माताओं को एग्जॉस्ट उत्सर्जन को 90% कम करने के लक्ष्य का पालन करना होगा और EU में नए पेट्रोल और डीजल वाहनों की बिक्री समाप्त हो जाएगी। तस्वीर केवल EU का हिस्सा नहीं है; 2035 में नए पेट्रोल और डीजल वाहनों की बिक्री समाप्त करने की योजना बनाने वालों में EU के अलावा अन्य देश और 12 अमेरिकी राज्य भी शामिल हैं। आंतरिक दहन इंजन के लिए इसका मतलब एक साथ प्रतिबंधित होना नहीं, बल्कि हर साल सिकुड़ती बाजार में जीना है।

हाइब्रिड और ई-फ्यूल: आंतरिक दहन का यथार्थवादी भविष्य

2035 के बाद के परिदृश्यों में दो शीर्षक सामने आते हैं: हाइब्रिड तकनीक और सिंथेटिक ईंधन। दोनों ही आंतरिक दहन इंजन को, अप्रत्यक्ष रूप से, छोटी या लंबी एक किराया अवधि का प्रस्ताव दे रहे हैं।

हाइब्रिड: संक्रमण का साधन या दीर्घकालिक समाधान?

एक मत के अनुसार हाइब्रिड सिस्टम वाहन के CO₂ उत्सर्जन को कम करने का सबसे तेज़ तरीका है और जीवनचक्र के आधार पर मूल्यांकन करने पर लाभदायक है; 2026 की एक व्हाइट पेपर हाइब्रिड तकनीक को आपूर्ति श्रृंखला और ग्रिड की तैयारी के संदर्भ में "भविष्य के लिए टिकाऊ" संतुलन दृष्टिकोण के रूप में प्रस्तुत करती है। इसके विपरीत ICCT के आंकड़े अधिक ठंडी तस्वीर दिखाते हैं: हाइब्रिड की 20% और प्लग-इन हाइब्रिड की 30% उत्सर्जन कमी, बैटरी इलेक्ट्रिक की 73% कमी के सामने तीन गुना अधिक उत्सर्जन का मतलब है और ICE/HEV/PHEV पंजीकरणों का 2035 तक क्रमिक समाप्ति EU जलवायु लक्ष्यों के अनुरूप प्रतीत होती है। इसके अलावा उन्नत जैव ईंधन को आशावादी दर से मिश्रण में जोड़ना भी दहन इंजन वाहनों के जीवनचक्र उत्सर्जन को केवल 0.5-0.6% (डीज़ल में 3%) कम करके जलवायु प्रवृत्ति को नहीं बदलता। व्यावहारिक व्याख्या: हाइब्रिड, ग्रिड और आपूर्ति श्रृंखला के तैयार होने तक प्राप्त किया गया समय है, कोई स्थायी लक्ष्य नहीं।

ई-ईंधन: सिंथेटिक आशा और अदक्षता की समस्या

सिंथेटिक ईंधन (ई-ईंधन) नवीकरणीय बिजली से कार्बन को पकड़कर तरल ईंधन में बदलने से बनाया जाता है और सैद्धांतिक रूप से 100% CO₂ तटस्थ है; इसे मौजूदा दहन इंजनों में कोई बड़ा बदलाव किए बिना इस्तेमाल किया जा सकता है। इसीलिए इसे इंजन को 2035 के बाद भी जीवित रहने का दरवाज़ा माना जाता है और जर्मनी में ई-ईंधन से चलने वाले वाहनों की 2035 के बाद बिक्री की अनुमति देने की दिशा में तीव्र लॉबिंग बहस हुई। विपक्ष का तर्क ऊर्जा श्रृंखला की लंबाई पर आधारित है: बिजली से ईंधन और ईंधन से पहिये तक की रूपांतरण प्रक्रिया अदक्ष है; ई-ईंधन के यूरोप में कारों के लिए उपयुक्त समाधान न होने पर सवाल उठाने वाले विश्लेषण इसी अदक्षता को केंद्र में रखते हैं। ICCT का मूल्यांकन भी सावधानीपूर्ण है: ई-ईंधन से चलने वाले वाहन सैद्धांतिक रूप से BEV के समान कम जीवनचक्र उत्सर्जन तक पहुंच सकते हैं, लेकिन सड़क परिवहन क्षेत्र के लिए ई-ईंधन आपूर्ति का भविष्य अनिश्चित है और लागत ऊंची बने रहने की उम्मीद है। संक्षेप में: ई-ईंधन का दरवाज़ा पूरी तरह बंद नहीं है, लेकिन आज के आंकड़ों के साथ किसी को चाबी का वादा नहीं किया गया है।

एक अंतिम बहस मौजूदा बेड़े से संबंधित है: Science पत्रिका के एक अध्ययन का हवाला देने वाले मत के अनुसार, दहन इंजन वाहन को जल्दी सेवामुक्त करके इलेक्ट्रिक से बदलना बड़ा जलवायु लाभ दे सकता है। इस तर्क के सामने उत्पादन कार्बन की सच्चाई है; हर शीघ्र स्क्रैप निर्णय एक संतुलन की समस्या है जिसमें स्क्रैप किए गए वाहन के पुनर्प्राप्त उपयोग जीवन और नए वाहन के उत्पादन कार्बन को साथ में गणना करके निर्णय लिया जाना चाहिए।

इंजीनियर का सारांश: क्या बदल रहा है, क्या नहीं बदल रहा है?

संख्याओं को साथ-साथ रखने पर तस्वीर साफ होती है: आंतरिक दहन इंजन ने पिछले 20 वर्षों में कैटेलिटिक कन्वर्टर, DPF और SCR जैसी प्रणालियों से निकास उत्सर्जन को remarkable स्तर तक साफ किया, लेकिन कुल पर्यावरणीय कीमत अभी भी इलेक्ट्रिक विकल्प की तीन से चार गुना है। Euro 7 नियंत्रण ब्रेक और टायर की धूल तक ले जाकर निकास-केंद्रित युग को समाप्त कर रहा है; शहरों के प्रतिबंध उपयोग के क्षेत्र को सीमित कर रहे हैं; 2035 का लक्ष्य बिक्री के अंत को कैलेंडर से जोड़ रहा है। हाइब्रिड और ई-फ्यूल इंजन को अल्पकालिक रोजगार का अवसर देते हैं, फिर भी वर्तमान आंकड़ों के साथ वे स्थायी भविष्य की कामना नहीं, बल्कि मापने योग्य कमी की प्रवृत्ति ले जाने वाली संक्रमणकालीन तकनीकें के रूप में खड़े हैं। आंतरिक दहन इंजन गायब नहीं होगा - भारी माल, विशेष अनुप्रयोग और मौजूदा बेड़ा अभी कुछ समय इसे आवश्यक बनाए रखेंगे - लेकिन यात्री कार में इसकी केंद्रीय भूमिका, मापी गई और कैलेंडर से जुड़ी एक प्रक्रिया के साथ अंत की ओर बढ़ रही है।

स्रोत

• EU में यात्री कारों से होने वाले जीवन-चक्र ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन: 2025 अपडेट (ICCT)
• कारों से होने वाले जीवनचक्र उत्सर्जन (LowCVP/Ricardo)
• जीवनचक्र उत्सर्जन (Green Vehicle Guide, ऑस्ट्रेलियाई सरकार)
• वाहन उत्सर्जन और बैटरी स्थायित्व (Euro 7) - EUR-Lex
• Euro 7 उत्सर्जन मानक: व्यावसायिक प्रभाव और समयरेखा (Geotab)
• कारें और वैन - जलवायु कार्रवाई (यूरोपीय आयोग)
• इलेक्ट्रिक वाहन संबंधी भ्रांतियां (US EPA)
• क्या इलेक्ट्रिक वाहन पेट्रोल से चलने वाली कारों की तुलना में जलवायु के लिए निश्चित रूप से बेहतर हैं? (MIT Climate)
• इलेक्ट्रिक और दहन वाहनों के जीवनचक्र कार्बन उत्सर्जन (Transportation Energy)
• DPF और SCR प्रणालियों को समझना (DENSO)
• क्या खराब कैटेलिटिक कन्वर्टर आपको स्मॉग परीक्षण में अनुत्तीर्ण करा देगा? (HotExhaust)
• ई-फ्यूल: सड़क हमें कहां ले जाएगी? (Kearney)
• यूरोप में कार के लिए सिंथेटिक ईंधन समाधान क्यों नहीं हैं? (Carbone 4)
• यूरोप में कम-और-शून्य उत्सर्जन क्षेत्रों के विकास की प्रवृत्तियां (Clean Cities Campaign)
• परिवहन में विविधता: प्रणोदन प्रणालियों का मिश्रण क्यों? (ScienceDirect)