A Techno-Economic, Environmental and Social Life Cycle Assessments of Sustainable Aviation Fuel production via the Alcohol-to-Jet process – A UK Case Study
यह अध्ययन अल्कोहल-टू-जेट पथ का उपयोग करते हुए एक यूके-आधारित लिग्नोसेल्युलोसिक गेहूं के भूसे के बायोरिफाइनरी का एक व्यापक तकनीकी-आर्थिक, पर्यावरणीय और सामाजिक जीवन चक्र मूल्यांकन प्रस्तुत करता है, जो नीतिगत प्रोत्साहनों और उत्पादन पैमाने पर निर्भर करते हुए, 80% तक ग्रीनहाउस गैस में कमी और £0.75–£4.53/किग्रा के न्यूनतम जेट ईंधन विक्रय मूल्य के साथ विमानन डीकार्बोनाइजेशन के लिए इसकी क्षमता को प्रदर्शित करता है।
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वैश्विक विमानन उद्योग एक कठिन चुनौती का सामना कर रहा है: यह दुनिया के कार्बन उत्सर्जन के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए जिम्मेदार है, फिर भी यह कारों की तरह सीधे बैटरी पर स्विच नहीं कर सकता। हवाई जहाजों को भारी भार को लंबी दूरियों तक ले जाने के लिए अत्यधिक ऊर्जा-सघन ईंधन की आवश्यकता होती है, और लंबी दूरी की उड़ानों के लिए, तरल ईंधन ही एकमात्र व्यावहारिक विकल्प बना हुआ है। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक 'सस्टेनेबल एविएशन फ्यूल' (सतत विमानन ईंधन) की ओर देख रहे हैं, जो जीवाश्म तेल के बजाय पौधों और कचरे से बना एक स्वच्छ विकल्प है। एक आशाजनक विधि में कृषि अवशेषों, जैसे कि गेहूं की कटाई के बाद पीछे छूटे डंठल और पत्तियों को लेना और उन्हें जेट ईंधन में बदलना शामिल है। इस प्रक्रिया को, जिसे 'अल्कोहल-टू-जेट' कहा जाता है, पौधों की शर्करा को एक ऐसे तरल में बदल देती है जो विमानों को बहुत कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के साथ शक्ति दे सकता है। हालांकि, ऐसा कारखाना बनाने में बहुत खर्च आता है, और यह स्पष्ट नहीं है कि क्या पूरी प्रणाली—फसल उगाने से लेकर ईंधन जलाने तक—वाकई अपने पर्यावरणीय वादों को पूरा करती है या क्या यह नई सामाजिक समस्याएं पैदा करती है।
शेफील्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने यूनाइटेड किंगडम में एक पूर्ण ईंधन कारखाने का विस्तृत डिजिटल मॉडल बनाकर इन प्रश्नों का समाधान किया है। उन्होंने गेहूं के भूसे (wheat straw) पर ध्यान केंद्रित किया, जो देश में सबसे प्रचुर मात्रा में उपलब्ध कृषि अवशेष है, यह देखने के लिए कि क्या यह वास्तव में एक आत्मनिर्भर संयंत्र को शक्ति दे सकता है। उन्नत कंप्यूटर सिमुलेशन सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक ऐसी सुविधा डिजाइन की जो हर दिन दो हजार टन भूसे को संसाधित करती है। सरल मॉडलों के विपरीत जो केवल प्रक्रिया के एक हिस्से को देखते हैं, यह डिजाइन हर चरण को एकीकृत करता है: सख्त पौधों के रेशों को तोड़ना, उन्हें अल्कोहल में किण्वित (ferment) करना, और फिर उस अल्कोहल को जेट ईंधन में अपग्रेड करना। महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने यह भी मॉडल किया कि कारखाना खुद को कैसे शक्ति प्रदान करेगा। ग्रिड से बिजली खरीदने के बजाय, संयंत्र बचे हुए पादप सामग्री को जलाकर भाप और बिजली उत्पन्न करता है, जिससे अपनी मशीनरी चलाने के लिए पर्याप्त बिजली पैदा होती है और अतिरिक्त बिजली राष्ट्रीय ग्रिड को वापस भेजी जा सकती है।
इस सिमुलेशन के परिणाम एक ऐसी प्रणाली को प्रकट करते हैं जो तकनीकी रूप से व्यवहार्य और आश्चर्यजनक रूप से कुशल है। संयंत्र गेहूं के भूसे की ऊर्जा को उपयोगी उत्पादों में ग्यारह प्रतिशत की समग्र दक्षता के साथ परिवर्तित करता है, जिसका अर्थ है कि भूसे में डाली गई ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए, एक छोटा लेकिन महत्वपूर्ण हिस्सा जेट ईंधन के रूप में समाप्त होता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि कारखाना एक उच्च गुणवत्ता वाले ईंधन का उत्पादन करता है जो साठ प्रतिशत जेट ईंधन है, शेष बायो-नैफ्था और बायोडीजल जैसे मूल्यवान उपोत्पाद हैं। ऊर्जा संतुलन विशेष रूप से प्रभावशाली है; सुविधा अठारह मेगावाट का उपयोग करके केवल अठासठ मेगावाटات बिजली उत्पन्न करती है। इससे अड़तालीस मेगावाट का शुद्ध निर्यात बचता है, जो दस हजार से अधिक घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। यह प्रक्रिया लगभग अपने पूरे कचरे को पुनर्चक्रित (recycle) करती है, जो कचरे को ऊर्जा या उपयोगी रसायनों में बदल देती है।
वित्तीय दृष्टिकोण से, अध्ययन एक ऐसे प्रोजेक्ट की तस्वीर पेश करता है जो शुरू करने में महंगा है लेकिन सही समर्थन के साथ संभावित रूप से व्यवहार्य है। शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि ऐसा संयंत्र बनाने की लागत लगभग चार सौ पचहत्तर मिलियन पाउंड होगी, जिसकी वार्षिक परिचालन लागत लगभग एक सौ तिरानवे मिलियन पाउंड होगी। इसके द्वारा उत्पादित ईंधन की कीमत, जिसे न्यूनतम जेट ईंधन बिक्री मूल्य कहा जाता है, इस बात के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है कि परियोजना को कैसे वित्तपोषित किया जाता है और उपोत्पादों को बेचकर कितनी आय होती है। अतिरिक्त बिजली और अन्य ईंधनों को बेचे बिना, प्रति किलोग्राम लागत अत्यधिक उच्च होगी। हालांकि, जब इन सह-उत्पादों से राजस्व को शामिल किया जाता है, तो कीमत काफी कम हो जाती है, जो लगभग पचहत्तर पेंस से चार पाउंड और तिरपन पेंस प्रति किलोग्राम के बीच होती है। यह विस्तृत श्रृंखला दिखाती है कि व्यवसायिक मामला सरकारी नीतियों और निवेशकों के विशिष्ट मिश्रण पर बहुत अधिक निर्भर करता है, लेकिन यह सिद्ध करता है कि सही परिस्थितियों में यह तकनीक जीवाश्म ईंधन के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है।
पर्यावरणीय मूल्यांकन पुष्टि करता है कि यह विधि वास्तविक जलवायु लाभ प्रदान करती है। भूसे को उगाने, उसे संसाधित करने और विमान में ईंधन जलाने से होने वाले कुल उत्सर्जन की तुलना करते हुए, नया ईंधन पारंपरिक जेट ईंधन की तुलना में अस्सी प्रतिशत तक कम ग्रीनहाउस गैस पैदा करता है। इस नई प्रक्रिया में उत्सर्जन का सबसे बड़ा स्रोत वे रसायन हैं जिनका उपयोग पौधों के रेशों को तोड़ने के लिए किया जाता है और खेती का काम स्वयं है, लेकिन इन कारकों को शामिल करने के बाद भी, कमी पर्याप्त है। अध्ययन ने यह भी देखा कि यदि भूसे को खेतों से इस तरह हटाया जाता जिससे मिट्टी को नुकसान पहुँचता, तो इसमें संग्रहीत कार्बन निकल सकता था। यहाँ तक कि एक सबसे खराब स्थिति में जहाँ मिट्टी के स्वास्थ्य से समझौता होता है, नया ईंधन अभी भी जीवाश्म ईंधन की तुलना में उत्सर्जन को आधे से अधिक कम कर देता है, हालांकि लाभ थोड़ा कम हो जाता है। यह सुझाव देता है कि जबकि यह तकनीक मजबूत है, किसानों द्वारा अपनी भूमि का प्रबंधन कैसे किया जाता है, यह जलवायु लाभ को अधिकतम करने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक बना हुआ है।
संख्याओं से परे, शोधकर्ताओं ने एक सामाजिक जीवन चक्र मूल्यांकन के माध्यम से परियोजना के मानवीय पक्ष की भी जांच की। उन्होंने गेहूं उगाने वाले किसानों से लेकर ईंधन ले जाने वाले ट्रकों तक, पूरी आपूर्ति श्रृंखला (supply chain) का परीक्षण किया ताकि श्रमिकों के लिए संभावित जोखिमों की पहचान की जा सके। विश्लेषण में पाया गया कि सड़क परिवहन क्षेत्र और ईंधन उत्पादन सुविधाएं स्वयं सामाजिक जोखिमों के उच्चतम स्तर पर हैं, विशेष रूप से उचित मजदूरी के संबंध में। यूनाइटेड किंगडम में, जहाँ श्रम कानून सख्त हैं, पहचाना गया मुख्य मुद्दा यह सुनिश्चित करना था कि आपूर्ति श्रृंखला में श्रमिकों को उचित वेतन मिले। अध्ययन ने इस बात पर प्रकाश डाला कि जबकि तकनीक तैयार है, सामाजिक लाभ इस बात पर निर्भर करते हैं कि इस प्रणाली को बनाने और संचालित करने वाले लोगों के लिए उच्च मानकों को बनाए रखा जाए।
अंततः, यह शोध प्रदर्शित करता है कि गेहूं के भूसे को जेट ईंधन में बदलना केवल एक सैद्धांतिक विचार नहीं है बल्कि एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग वास्तविकता है। एकीकृत डिजाइन कारखाने को ऊर्जा स्वतंत्र होने और बिजली का शुद्ध निर्यातक होने की अनुमति देता है, साथ ही कार्बन उत्सर्जन को भी भारी रूप से कम करता है। हालांकि, इसे एक सामान्य वास्तविकता बनाने का मार्ग केवल इंजीनियरिंग पर नहीं, बल्कि सहायक सरकारी नीतियों और आपूर्ति श्रृंखला के सावधानीपूर्ण प्रबंधन पर निर्भर करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ईंधन किफायती और सामाजिक रूप से जिम्मेदार दोनों है। यह अध्ययन एक स्पष्ट ब्लूप्रिंट प्रदान करता है कि विमानन उद्योग अपने कार्बन उत्सर्जन को कम करने की शुरुआत कैसे कर सकता है, जो यह दर्शाता है कि सही तकनीक और नीति के मिश्रण के साथ, आकाश प्रदूषण का स्रोत बने रहने के लिए मजबूर नहीं है।
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