البيئة البيئية للمحرك أحادي الاحتراق والعشرون عامًا القادمة Wait - let me correct: التصحيح: التكلفة البيئية لمحرك الاحتراق الداخلي والعشرون عامًا القادمة

إن التكلفة البيئية لسيارة الاحتراق الداخلي لا تنتهي عند أنبوب العادم؛ بل هي مجموع سلسلة تمتد من خط الإنتاج إلى مصفاة الوقود، ومن 150.000 كيلومتر قطعتها على الطريق حتى الساحة التي تُشحن فيها إلى الخردة. هذه النظرة الشمولية التي نسميها تحليل دورة الحياة تُظهر أن سيارة بنزين قياسية من الفئة المتوسطة تطلق ما يقارب 24 طن مكافئ ثاني أكسيد الكربون من الانبعاثات على مدى عمرها، وأن ثلث هذا الانبعاث فقط يأتي من حرق الوقود. أما الباقي فينشأ في المصنع وفي المصفاة وفي سلسلة التوريد. تستعرض هذه المقالة تلك السلسلة حلقة حلقة، وتفحص الدور الذي خصصه معيار Euro 7 وهدف عام 2035 لهذا المحرك، وتناقش بالأرقام الموقع الواقعي لمحرك الاحتراق الداخلي في عصر الكهربة.

ما هي انبعاثات دورة الحياة ولماذا لا تقتصر على العادم؟

انبعاثات دورة الحياة هي إجمالي كمية غازات الدفيئة التي تنتجها السيارة في كل مرحلة من مراحل الإنتاج والاستخدام والتخلص منها. يشمل التعريف ليس فقط الجزيئات الخارجة من العادم، بل أيضاً التصنيع ونقل السيارة إلى نقطة البيع الأولى وتكرير الوقود السائل ونقله، وحتى إنتاج طاقة الشحن في حال كانت السيارة كهربائية. إن تقييم الأثر البيئي لسيارة بالنظر إلى أنبوب العادم فقط يشبه الحكم على أداء مبنى الطاقي بالنظر إلى فاتورة التدفئة وحدها: الصورة الحقيقية أوسع بكثير.

هذا الحساب الشمولي يدحض أيضاً اعتراضاً شائعاً. كثيراً ما يُطرح حجة مفادها أن "انبعاثات السيارات الكهربائية ستُنقل إلى مصادر أخرى غير العادم"؛ لكن فائض الإنتاج يظل بنداً ثانوياً بالمقارنة مع الميزة التي تكتسبها على مدى عمرها الافتراضي. يمثل التصنيع ما نسبته 20-30% من إجمالي انبعاثات دورة حياة السيارة، والبنود الرئيسية هي إنتاج الفولاذ والألمنيوم والبلاستيك والبطارية. تنطبق هذه النسبة على سيارات الاحتراق الداخلي والسيارات الكهربائية بالبطارية معاً - ما يتغير هو وزن كل بند.

الكربون الخارج من الفرن: مرحلة الإنتاج

الانبعاثات الكربونية المضمنة في إنتاج سيارة بنزين من الفئة المتوسطة تبلغ حوالي 5,6 طن مكافئ ثاني أكسيد الكربون ، ويأتي نحو ثلاثة أرباعها من الفولاذ في هيكل السيارة (الوحدة المكونة من الهيكل والمقصورة المسماة glider في القطاع). وفي سيارة هجينة من الحجم نفسه يرتفع هذا الرقم إلى 6,5 طن، وإلى 6,7 طن في الهجين القابل للشحن الخارجي؛ أما في السيارة الكهربائية بالبطارية فيصل إلى 8,8 طن مكوّناً 46% من إجمالي البصمة الكربونية. أي أن السيارة الكهربائية بالبطارية تغادر المصنع محمّلة بنحو نصف إجمالي الحمل الكربوني قبل أن تلمس الطريق أصلاً. هذا لا يبرئ ذمها؛ بل يوضح فقط أين يجب أن تُحتسب.

حساب 150.000 كيلومتر

كيف يعوض الاستخدام ميزة الإنتاج الزائد؟ جدول دورة الحياة كاملاً كما يلي: سيارة البنزين 24 طناً (%23 إنتاج)، الهجينة 21 طناً (%31)، الهجينة القابلة للشحن 19 طناً (%35)، الكهربائية بالبطارية 19 طناً (%46). انبعاثات إنتاج الهجينة والهجينة القابلة للشحن أعلى من البنزينية، لأنه يُضاف نظام نقل ثانٍ وبطارية؛ وفي المقابل فإن الانخفاض في استهلاك الوقود يخفض الإجمالي. الديزل أيضاً مثال جدير بالاهتمام على التوازن: في نفس كيلومترات العمر الافتراضي تمتلك إجمالي انبعاثات شبه مطابق للبنزينية، لأن ميزة كفاءة الوقود تتعادل مع انبعاثات الإنتاج المرتفعة.

تتم مقارنة أخرى على أساس 200000 ميل (حوالي 320000 كم) من العمر الافتراضي: تضيف دورة الاحتراق خلال هذه الفترة 48 طناً من غازات الاحتباس الحراري وترفع إجمالي السيارة ذات الاحتراق الداخلي مقارنة بالكهربائية إلى مستوى أعلى بنسبة %41 . وعلى المستوى العالمي أيضاً الصورة مشابهة: انبعاثات دورة حياة السيارات الكهربائية بالبطارية المسجلة في 2021 أقل بنسبة %66–69.

كم غراماً لكل كيلومتر: أحدث صورة لمقارنة ICE مع EV

إذا فصّلنا انبعاثات دورة الحياة على أساس كل كيلومتر، فإن سيارة كهربائية بالبطارية من الفئة المتوسطة تشحن بمزيج الكهرباء الحالي للاتحاد الأوروبي تنتج 63 غ CO2e/كم . سيارة البنزين في نفس الفئة 235 غ، والديزل 234 غ. الفرق بينهما %73؛ وإذا أُنتجت الكهرباء بالكامل من مصادر متجددة يتسع هذا الفرق إلى %78 . البيانات الوسيطة تشير إلى نفس الاتجاه: المركبات التي تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط تعمل بانبعاثات أقل من البنزين بنسبة %13، والهجينة %20، والهجينة القابلة للشحن %30، ومركبات الهيدروجين القائمة على الغاز الطبيعي %26؛ ومع الهيدروجين المتجدد يمكن أن تصل هذه النسبة إلى %79.

عند قراءة هذا الجدول تكتسي ملاحظتان منهجيتان أهمية. أولاً، أن EV ينتج انبعاثات أقل من نظيره البنزيني "بغض النظر عن مكان الشحن" هي نتيجة مشتركة في تقييمات وكالة حماية البيئة الأمريكية ومعهد MIT. ثانياً، الخطأ الكلاسيكي الذي يشوه المقارنة هو تجاهل اتجاه شبكة الكهرباء نحو إزالة الكربون وعدم مراعاة الفرق بين الاستهلاك في الاختبارات والاستهلاك في الواقع؛ هذا الإغفال يُظهر المركبات البنزينية والديزل والهجينة بميزة ظالمة مقارنة بالكهربائية بالبطارية. وفي الواقع كان يُتوقع في 2021 بنفس الحساب أن تكون ميزة BEV بنسبة %24؛ ومع تنظيف الشبكة امتدت هذه النسبة اليوم إلى %73. أي أن الفرق ليس رقماً ثابتاً، بل هو فجوة تتسع مع الوقت.

أنظمة التحكم في الانبعاثات: سلسلة الهندسة التي تنظف عادم السيارة

عند مناقشة الثمن البيئي لمحرك الاحتراق الداخلي، يجب معرفة سلسلة التنقية داخل السيارة نفسها؛ لأن قواعد Euro تستند إلى هذه السلسلة، وعند تعطل حلقة فيها يتعطل zarówno الانبعاثات فحسب بل نتيجة الفحص الدوري أيضًا.

المحول الحفزي

المحول الحفزي هو مفاعل كيميائي مركّب في خط العادم، يقوم بتحويل أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات وأكاسيد النيتروجين الموجودة في غازات العادم إلى مركبات أقل ضررًا. ويُعدّ من أهم مكونات التحكم في الانبعاثات التي حددتها وكالة حماية البيئة الأمريكية، وعند تعطله تكون النتائج قابلة للقياس: أكثر حالات الرسوب في الفحص الدوري بسبب المحول الحفزي هي مستويات مرتفعة من الهيدروكربونات أو أول أكسيد الكربون أو أكاسيد النيتروجين NOx، بالإضافة إلى رموز أخطاء كفاءة المحول. وبالطبع ليست جميع حالات الرسوب بسبب المحول؛ فغطاء خزان وقود معطل أو فلتر هواء متسخ أو شمعات إشعال مستهلكة أو حساس أكسجين معطل أو مصباح عطل مضيء، كلها أسباب كلاسيكية يمكن أن تُسقط نتيجة الفحص أيضًا.

DPF: فلتر الجسيمات الديزلي

فلتر الجسيمات الديزلي (DPF) هو وحدة سيراميكية مسامية تلتقط ماديًا السخام والجسيمات العابرة لنظام العادم. وبما أنه فلتر بحكم اسمه، فإنه يمتلئ وينسد بمرور الوقت. السبب الرئيسي للانسداد هو أن ملف الاستخدام غير كافٍ حرارةً ومدةً لإكمال دورات التجديد التي تحرق السخام المتراكم في الفلتر؛ فالاستخدام لمسافات قصيرة مع توقف وانطلاق متكرر يتسبب في انقطاع هذه الدورات، فينسد الفلتر. يعمل DPF كجزء من نظام متعدد المراحل بالتكامل مع SCR: يتولى DPF استهداف الجسيمات، بينما تتولى SCR أكاسيد النيتروجين.

SCR وAdBlue

SCR (الاختزال الحفزي الانتقائي) هو نظام طُوّر لتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين NOx. منطق عمله بسيط: سائل قائم على اليوريا يُعرف باسم AdBlue (اسمه التجاري DEF) يُحقن في غازات العادم، ومن خلال التفاعل الحفزي يحوّل أكاسيد النيتروجين إلى مكونات غير ضارة هي النيتروجين والماء. إن عمل DPF وSCR معًا هو الثمن الفعلي الذي تدفعه تقنية الديزل الحديثة للوصول إلى معايير Euro 6 وما فوقها؛ وهذا الثمن لا ينعكس على السائق في حياته اليومية من ناحية التكلفة فقط، بل من ناحية ملف الصيانة والأعطال أيضًا.

ماذا يغيّر Euro 7؟

تم اعتماد معيار Euro 7 في عام 2024، ودخل حيز التنفيذ في عام 2026؛ وبدأ تطبيقه على سيارات الركاب والمركبات التجارية الخفيفة اعتبارًا من نوفمبر 2026، بينما يشير الجدول الزمني للمركبات التجارية الثقيلة والحافلات إلى مايو 2028. أبرز ما يلفت الانتباه في هذا المعيار هو نقله الرقابة إلى خارج أنبوب العادم: فلأول مرة تُفرض حدود على انبعاثات الجسيمات الناتجة عن تآكل الفرامل وتآكل الإطارات. وهذا قفزة منطقية من الناحية الهندسية، لأنه مع نضج فلاتر العادم ينتقل نصيب السيارة من التلوث إلى غبار الفرامل والإطارات؛ والمعيار بدوره يتتبع المصدر الحقيقي للتلوث.

العنوان المهم الثاني هو المتانة. يتطلب Euro 7 حسب فئة المركبة أن تحافظ المركبات على انبعاثاتها حتى 200,000 كم أو لمدة 10 سنوات إلزام الالتزام بمعيار الانبعاثات، كما تتضمن متطلبات متانة البطارية. والمعنى واضح: لم يعد كافياً أن تكون المركبة "نظيفة عند خروجها الجديد"، بل يجب تصميمها لتظل نظيفة طوال عمرها. أما بالنسبة للمشغلين الذين يعدّون أساطيلهم وفق هذا الجدول الزمني، فهذا يعني نقل متانة أنظمة الانبعاثات على المدى الطويل إلى مركز استراتيجية الصيانة.

حظر المدن وهدف 2035: كيف يُدفع المحرك إلى جانب الطريق؟

الضغط التنظيمي لا يأتي فقط من معايير إنتاج المركبات؛ فالمدن تدفع في الاتجاه نفسه على نطاقها الخاص. بحلول 2026، توجد أكثر من 300 مدينة أوروبية تقيد المركبات العاملة بالديزل؛ ومحركات الديزل يورو 4-6 محظورة في مدن كبرى مثل باريس ولندن وبرلين ومدريد، والغرامات تبدأ من 68 يورو. وفي الدنمارك، تطبق كوبنهاغن وفريدريكسبرغ وآلبورغ وأودنسه وآرهوس مناطق منخفضة الانبعاثات (LEZ) منذ أكتوبر 2023. وعلى مستوى أبعد، هناك ثلاث مناطق انبعاثات صفرية (ZEZ) (جزئية) قائمة بالفعل في مدن أوروبية، ويمكن رسم خريطة جميع مناطق LEZ/ZEZ في القارة دولة بدولة.

أما القاعدة الرئيسية التي تضيّق بدلاً من أن تغلق الباب فهو هدف الاتحاد الأوروبي لعام 2035: بدءاً من عام 2035، سيتعين على مصنعي السيارات الالتزام بهدف خفض انبعاثات العادم بنسبة 90%، وسينتهي بيع السيارات الجديدة العاملة بالبنزين والديزل في الاتحاد الأوروبي. وليس الجزء الأوروبي وحده في هذه الصورة؛ فبين من يخططون لإنهاء بيع السيارات الجديدة العاملة بالبنزين والديزل في عام 2035، إلى جانب الاتحاد الأوروبي، دول أخرى و 12 ولاية أمريكية. أما بالنسبة لمحرك الاحتراق الداخلي، فهذا لا يعني حظره فجأة، بل العيش داخل سوق تتقلص كل عام.

الهجين والوقود الإلكتروني: المستقبل الواقعي للاحتراق الداخلي

في السيناريوهات التي تلي عام 2035، يبرز عنوانان: تقنية الهجين والوقود الاصطناعي. كلاهما يقدّم لمحرك الاحتراق الداخلي، عن طرق غير مباشرة، عقد إيجار قصير أو طويل.

الهجين: أداة انتقال أم حل دائم؟

بحسب أحد الآراء، الأنظمة الهجينة هي أسرع طريق لتقليل انبعاثات CO₂ للمركبة، وتُقيَّم على أساس دورة الحياة بأنها مُمايزة؛ وتضع ورقة بيضاء مؤرخة في 2026 تقنية الهجين في موقع "نهج توازن مقاوم للمستقبل" في سياق جاهزية سلسلة التوريد وشبكة الكهرباء. في المقابل، ترسم بيانات ICCT صورة أكثر برودة: خفض الانبعاثات بنسبة 20% للهجين و30% للهجين القابل للشحن يعني انبعاثات أعلى بثلاث مرات مقارنة بالخفض بنسبة 73% للكهربائي بالبطارية، ويبدو إنهاء التسجيلات ICE/HEV/PHEV تدريجياً بحلول 2035 متوافقاً مع أهداف المناخ الأوروبية. كما أن إضافة الوقود الحيوي المتقدم إلى الخليط بمعدل متفائل حتى لا يخفض انبعاثات دورة حياة المركبات ذات الاحتراق الداخلي إلا بنسبة 0.5-0.6% (و3% للديزل) فلا يغير الاتجاه المناخي. التفسير العملي: الهجين وقت يُكسب حتى تجهز شبكة الكهرباء وسلسلة التوريد، وليس هدفاً دائماً.

الوقود الإلكتروني: الأمل الاصطناعي ومشكلة الكفاءة

تُنتج الوقود الاصطناعي (الوقود الإلكتروني) من تحويل الكربون الملتقط إلى وقود سائل باستخدام الكهرباء المتجددة، وهو نظرياً محايد تماماً لانبعاثات CO₂ بنسبة 100%؛ ويمكن استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي الحالية دون الحاجة إلى تعديلات جوهرية. لذلك يُنظر إليه كبوابة لبقاء المحرك بعد 2035، وجرى في ألمانيا نقاش ضغط مكثف حول السماح ببيع المركبات العاملة بالوقود الإلكتروني بعد 2035. أما حجة الطرف المعارض فتقوم على طول سلسلة الطاقة: خط التحويل من الكهرباء إلى الوقود ومن الوقود إلى العجلة غير كفء؛ والتحليلات التي تتساءل عن مدى ملاءمة الوقود الإلكتروني كحل للسيارات في أوروبا تضع هذه الكفاءة المنخفضة في المركز. وتقييم ICCT حذر أيضاً: رغم أن المركبات العاملة بالوقود الإلكتروني قد تصل نظرياً إلى انبعاثات منخفضة لدورة الحياة تشبه BEV، فإن مستقبل توفير الوقود الإلكتروني لقطاع الطرق غير مؤكد، ويُتوقع أن يبقى التكلفة مرتفعة. باختصار: بوابة الوقود الإلكتروني ليست مغلقة تماماً، لكن ببيانات اليوم لم يُوعد أحد بالمفتاح.

وهناك نقاش أخير يتعلق بالأسطول الحالي: بحسب رأي يستشهد بدراسة في مجلة Science، فإن إخراج المركبة ذات الاحتراق الداخلي إلى التقاعد المبكر واستبدالها بكهربائية قد يحقق فائدة مناخية أكبر. وفي مقابل هذه الحجة يق_fact كربون الإنتاج؛ فكل قرار مبكر بإعادة التدوير هو مسألة توازن يجب أن تُحسب فيها فترة الاستخدام المتبقية للمركبة المعاد تدويرها مع كربون إنتاج المركبة الجديدة معاً.

ملخص المهندس: ما الذي يتغير، وما الذي لا يبقى؟

عند وضع الأرقام جنباً إلى جنب يتضح الجدول: نجح محرك الاحتراق الداخلي خلال العشرين عاماً الماضية في تنظيف غازات العادم إلى حد كبير عبر أنظمة مثل المحول الحفزي ومرشح الجزيئات DPF ونظام SCR، لكن التكلفة البيئية الإجمالية لا تزال تعادل ثلاثة إلى أربعة أضعاف البديل الكهربائي. ويغلق معيار Euro 7 الحقبة المركزة على العادم بنقل الرقابة إلى غبار الفرامل والإطارات، بينما تضيّق حظ المدن في نطاق الاستخدام، ويربط هدف 2035 نهاية المبيعات بالتقويم. ورغم أن المركبات الهجينة والوقود الاصطناعي توفر فرص عمل قصيرة الأجل للمحرك، فإن البيانات الحالية تُظهرها كوسائل انتقالية تحمل منحنى انخفاض قابل للقياس، وليس أمنية بمستقبل دائم. لن يختفي محرك الاحتراق الداخلي - فالأحمال الثقيلة والتطبيقات الخاصة والأساطيل الحالية ستظل تتطلبه لفترة - لكن دوره المركزي في سيارات الركاب يقترب من نهايته عبر عملية مقيسة ومحددة بالتقويم.

المصادر

• انبعاثات غازات الدفيئة على مدى دورة الحياة لسيارات الركاب في الاتحاد الأوروبي: تحديث 2025 (ICCT)
• انبعاثات دورة الحياة من السيارات (LowCVP/Ricardo)
• انبعاثات دورة الحياة (دليل المركبات الخضراء، الحكومة الأسترالية)
• انبعاثات المركبات ومتانة البطارية (Euro 7) - EUR-Lex
• معيار انبعاثات Euro 7: الأثر على الأعمال والجدول الزمني (Geotab)
• السيارات والشاحنات الصغيرة - العمل المناخي (المفوضية الأوروبية)
• خرافات المركبات الكهربائية (وكالة حماية البيئة الأمريكية)
• هل المركبات الكهربائية أفضل بالتأكيد للمناخ من السيارات التي تعمل بالبنزين؟ (MIT Climate)
• انبعاثات الكربون على مدى دورة الحياة للمركبات الكهربائية ومركبات الاحتراق (Transportation Energy)
• فهم أنظمة DPF وSCR (DENSO)
• هل يؤدي تلف المحول الحفزي إلى الرسوب في اختبار الانبعاثات؟ (HotExhaust)
• الوقود الاصطناعي: إلى أين ستقودنا الطريق؟ (Kearney)
• لماذا الوقود الاصطناعي ليس الحل للسيارة في أوروبا؟ (Carbone 4)
• اتجاهات تطوير مناطق الانبعاثات المنخفضة والصفرية في أوروبا (Clean Cities Campaign)
• التنوع في النقل: لماذا مزيج من أنظمة الدفع؟ (ScienceDirect)