1973 से ही तेल प्रतिबंध, अमेरिकी ऊर्जा नीति ने पेट्रोलियम-आधारित परिवहन ईंधन को विकल्पों के साथ बदलने की मांग की है। एक प्रमुख विकल्प गैसोलीन के स्थान पर इथेनॉल और साधारण डीजल के स्थान पर बायोडीजल जैसे जैव ईंधन का उपयोग करना है।

परिवहन उत्पन्न करता है अमेरिका के ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन का एक-चौथाई, इसलिए जलवायु संरक्षण के लिए इस क्षेत्र के प्रभाव को संबोधित करना महत्वपूर्ण है।

कई वैज्ञानिक जैव ईंधन को जैव ईंधन के रूप में देखते हैं स्वाभाविक रूप से कार्बन-तटस्थ: वे मानते हैं कि पौधे बढ़ते समय हवा से कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ2) अवशोषित करते हैं, जिससे पौधों से बने ईंधन के जलने पर उत्सर्जित होने वाली सीओ2 पूरी तरह से ऑफसेट हो जाती है, या "निष्क्रिय" हो जाती है। इस धारणा पर आधारित कंप्यूटर मॉडलिंग के कई वर्षों में शामिल हैं अमेरिकी ऊर्जा विभाग द्वारा समर्थित कार्य, निष्कर्ष निकाला कि गैसोलीन के स्थान पर जैव ईंधन का उपयोग करने से परिवहन से CO2 उत्सर्जन में काफी कमी आई है।

हमारे नए अध्ययन इस प्रश्न पर नए सिरे से विचार करें। हमने यह मूल्यांकन करने के लिए फसल डेटा की जांच की कि क्या जैव ईंधन जलाने पर उत्सर्जित CO2 को संतुलित करने के लिए खेत में पर्याप्त CO2 अवशोषित की गई थी। यह पता चला है कि एक बार जब फीडस्टॉक फसलों को उगाने और जैव ईंधन के निर्माण से जुड़े सभी उत्सर्जन को शामिल कर लिया जाता है, तो जैव ईंधन वास्तव में CO2 उत्सर्जन को कम करने के बजाय बढ़ाता है।

जैव ईंधन में उछाल, जलवायु संबंधी भूल

संघीय और राज्य नीतियों ने 1970 के दशक से मकई इथेनॉल पर सब्सिडी दी है, लेकिन 11 सितंबर, 2001 के हमलों के बाद ऊर्जा स्वतंत्रता को बढ़ावा देने और तेल आयात को कम करने के लिए जैव ईंधन को एक उपकरण के रूप में समर्थन मिला। 2005 में कांग्रेस ने अधिनियम बनाया नवीकरणीय ईंधन मानक, जिसके लिए 7.5 तक ईंधन रिफाइनरों को 2012 बिलियन गैलन इथेनॉल को गैसोलीन में मिश्रित करने की आवश्यकता थी। (तुलना के लिए, उस वर्ष अमेरिकियों ने इसका उपयोग किया था) 133 बिलियन गैलन गैसोलीन।)

2007 में कांग्रेस ने कुछ लोगों के समर्थन से आरएफएस कार्यक्रम का नाटकीय रूप से विस्तार किया प्रमुख पर्यावरण समूह. नया मानक तीन गुना से अधिक वार्षिक अमेरिकी नवीकरणीय ईंधन खपत, जो 4.1 में 2005 बिलियन गैलन से बढ़कर 15.4 में 2015 बिलियन गैलन हो गई।

हमारा अध्ययन नवीकरणीय ईंधन के उपयोग में इस तीव्र वृद्धि के दौरान 2005-2013 के आंकड़ों की जांच की गई। यह मानने के बजाय कि जैव ईंधन का उत्पादन और उपयोग कार्बन-तटस्थ है, हमने स्पष्ट रूप से फसल भूमि पर अवशोषित CO2 की मात्रा की तुलना जैव ईंधन उत्पादन और खपत के दौरान उत्सर्जित मात्रा से की है।

मौजूदा फसल वृद्धि पहले से ही वायुमंडल से बड़ी मात्रा में CO2 निकाल लेती है। अनुभवजन्य प्रश्न यह है कि क्या जैव ईंधन उत्पादन से CO2 ग्रहण करने की दर इतनी बढ़ जाती है कि उत्पादित CO2 उत्सर्जन की पूरी तरह से भरपाई हो सके जब मकई को इथेनॉल में किण्वित किया जाता है और जब जैव ईंधन जलाया जाता है।

इस अवधि के दौरान जैव ईंधन में जाने वाली अधिकांश फसलें पहले से ही खेती की जा रही थीं; मुख्य परिवर्तन यह था कि किसानों ने अपनी फसल का अधिक हिस्सा जैव ईंधन निर्माताओं को बेचा और भोजन और पशु चारे के लिए कम। कुछ किसानों ने मक्का और सोयाबीन उत्पादन का विस्तार किया बंद कर इन वस्तुओं को कम लाभदायक फसलों से।

लेकिन जब तक बढ़ती परिस्थितियाँ स्थिर रहती हैं, मक्के के पौधे उसी दर से वातावरण से CO2 लेते हैं, चाहे मक्के का उपयोग कैसे भी किया जाए। इसलिए, जैव ईंधन का उचित मूल्यांकन करने के लिए, सभी फसल भूमि पर CO2 ग्रहण का मूल्यांकन करना चाहिए। आख़िरकार, फसल की वृद्धि CO2 "स्पंज" है जो वायुमंडल से कार्बन को बाहर निकालती है।

जब हमने ऐसा मूल्यांकन किया, तो हमने पाया कि 2005 से 2013 तक, अमेरिकी कृषि भूमि पर संचयी कार्बन ग्रहण में 49 टेराग्राम (एक टेराग्राम एक मिलियन मीट्रिक टन होता है) की वृद्धि हुई। इस अवधि के दौरान अधिकांश अन्य खेतों की फसलों के रोपण क्षेत्र में गिरावट आई, इसलिए इस बढ़ी हुई CO2 अवशोषण को बड़े पैमाने पर जैव ईंधन के लिए उगाई गई फसलों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

हालाँकि, इसी अवधि में, किण्वन और जैव ईंधन जलाने से CO2 उत्सर्जन में 132 टेराग्राम की वृद्धि हुई। इसलिए, फसल वृद्धि से जुड़े अधिक कार्बन ग्रहण से 37 से 2 तक जैव ईंधन से संबंधित CO2005 उत्सर्जन का केवल 2013 प्रतिशत ही कम हुआ। दूसरे शब्दों में, जैव ईंधन स्वाभाविक रूप से कार्बन-तटस्थ से बहुत दूर हैं।

कार्बन प्रवाह और 'जलवायु बाथटब'

यह परिणाम जैव ईंधन पर अधिकांश स्थापित कार्यों का खंडन करता है। इसका कारण समझने के लिए, वातावरण के बारे में सोचना सहायक होगा बाथटब जिसमें पानी की जगह CO2 भरी होती है।

पृथ्वी पर कई गतिविधियाँ वातावरण में CO2 बढ़ाती हैं, जैसे नल से टब में पानी का बहना। सबसे बड़ा स्रोत श्वसन है: कार्बन जीवन का ईंधन है, और सभी जीवित चीजें अपने चयापचय को शक्ति देने के लिए "कार्बोहाइड्रेट जलाती हैं"। इथेनॉल, गैसोलीन या किसी अन्य कार्बन-आधारित ईंधन को जलाने से CO2 "नल" और अधिक खुल जाता है और प्राकृतिक चयापचय प्रक्रियाओं की तुलना में वातावरण में तेजी से कार्बन जुड़ जाता है।

अन्य गतिविधियाँ वातावरण से CO2 हटाती हैं, जैसे टब से पानी बहता है। औद्योगिक युग से पहले, पौधों और जानवरों द्वारा वायुमंडल में छोड़ी गई CO2 की भरपाई के लिए पौधों की वृद्धि ने पर्याप्त से अधिक CO2 को अवशोषित कर लिया था।

हालाँकि, आज, बड़े पैमाने पर जीवाश्म ईंधन के उपयोग के माध्यम से, हम प्रकृति द्वारा हटाए जाने की तुलना में कहीं अधिक तेज़ी से वातावरण में CO2 जोड़ रहे हैं। परिणामस्वरूप, जलवायु बाथटब में CO2 "जल स्तर" तेजी से बढ़ रहा है।

जब जैव ईंधन को जलाया जाता है, तो वे प्रति यूनिट ऊर्जा के रूप में पेट्रोलियम ईंधन के बराबर ही CO2 उत्सर्जित करते हैं। इसलिए, जीवाश्म ईंधन के बजाय जैव ईंधन का उपयोग करने से जलवायु बाथटब में CO2 कितनी तेजी से प्रवाहित होती है, यह नहीं बदलता है। वायुमंडलीय CO2 स्तरों के निर्माण को कम करने के लिए, जैव ईंधन उत्पादन को CO2 नाली को खोलना चाहिए - अर्थात, इसे शुद्ध दर को तेज़ करना चाहिए जिस पर वायुमंडल से कार्बन निकाला जाता है।

अधिक मक्का और सोयाबीन उगाने से CO2 ग्रहण करने वाली "नाली" थोड़ी अधिक खुल गई है, ज्यादातर अन्य फसलों के विस्थापित होने से। यह विशेष रूप से मक्के के लिए सच है, जिसकी उच्च पैदावार दो टन प्रति एकड़ की दर से वातावरण से कार्बन हटाती है, जो कि अधिकांश अन्य फसलों की तुलना में तेजी से होती है।

फिर भी, जैव ईंधन के लिए मक्का और सोयाबीन के उत्पादन में विस्तार से CO2 की खपत में इतनी वृद्धि हुई कि जैव ईंधन के उपयोग से सीधे तौर पर जुड़े CO37 के 2 प्रतिशत की भरपाई हो गई। इसके अलावा, यह उर्वरक उपयोग, कृषि संचालन और ईंधन शोधन सहित स्रोतों से जैव ईंधन उत्पादन के दौरान अन्य जीएचजी उत्सर्जन की भरपाई करने के लिए पर्याप्त नहीं था। इसके अतिरिक्त, जब किसान घास के मैदानों, आर्द्रभूमियों और अन्य आवासों को, जिनमें बड़ी मात्रा में कार्बन जमा होता है, फसल योग्य भूमि में परिवर्तित करते हैं, तो बहुत बड़ी मात्रा में CO2 का उत्सर्जन होता है।

ग़लत मॉडलिंग

हमारा नया अध्ययन है विवादित विवाद क्योंकि यह कई पूर्व विश्लेषणों का खंडन करता है। इन अध्ययनों में एक दृष्टिकोण का उपयोग किया गया जिसे कहा जाता है जीवनचक्र विश्लेषण, या एलसीए, जिसमें विश्लेषक किसी उत्पाद के उत्पादन और उपयोग से जुड़े सभी जीएचजी उत्सर्जन को जोड़ते हैं। परिणाम को लोकप्रिय रूप से उत्पाद का "" कहा जाता हैकार्बन पदचिह्न".

नवीकरणीय ईंधन नीतियों को उचित ठहराने और प्रशासित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एलसीए अध्ययन केवल उत्सर्जन का मूल्यांकन करते हैं - अर्थात, हवा में प्रवाहित होने वाली CO2 - और यह आकलन करने में विफल रहे कि क्या जैव ईंधन उत्पादन में उस दर में वृद्धि हुई है जिस पर फसलों ने वायुमंडल से CO2 को हटाया है। इसके बजाय, एलसीए बस यह मानता है कि क्योंकि मक्का और सोयाबीन जैसी ऊर्जा फसलें एक वर्ष से अगले वर्ष तक दोबारा उगाई जा सकती हैं, वे स्वचालित रूप से वातावरण से उतना ही कार्बन हटाते हैं जितना वे जैव ईंधन दहन के दौरान छोड़ते हैं। यह महत्वपूर्ण धारणा एलसीए कंप्यूटर मॉडल में हार्ड-कोडित है।

दुर्भाग्य से, एलसीए आरएफएस के साथ-साथ कैलिफ़ोर्निया का भी आधार है निम्न-कार्बन ईंधन मानक, उस राज्य की महत्वाकांक्षी जलवायु कार्य योजना का एक प्रमुख तत्व। इसका उपयोग परिवहन ईंधन में रुचि रखने वाली अन्य एजेंसियों, अनुसंधान संस्थानों और व्यवसायों द्वारा भी किया जाता है।

मैंने एक बार इस विचार को स्वीकार कर लिया था कि जैव ईंधन स्वाभाविक रूप से कार्बन-तटस्थ है। बीस साल पहले मैं इसका प्रमुख लेखक था पहला पेपर ईंधन नीति के लिए एलसीए के उपयोग का प्रस्ताव। ऐसे कई अध्ययन किये गये, और ए व्यापक रूप से उद्धृत मेटा-विश्लेषण 2006 में साइंस में प्रकाशित अध्ययन में पाया गया कि पेट्रोलियम गैसोलीन की तुलना में मकई इथेनॉल के उपयोग से जीएचजी उत्सर्जन में काफी कमी आई है।

हालाँकि, अन्य विद्वानों ने इस बात पर चिंता जताई कि विशाल क्षेत्रों में ऊर्जा फसलें लगाने से भूमि के उपयोग में कैसे बदलाव आ सकता है। 2008 की शुरुआत में साइंस ने दो उल्लेखनीय लेख प्रकाशित किए। एक ने बताया कि कैसे जैव ईंधन फसलें उगाई जाती हैं कार्बन-समृद्ध आवासों को सीधे विस्थापित किया गया, जैसे घास के मैदान। दूसरे ने दिखाया कि जैव ईंधन के लिए फसलें उगाने से नुकसान हुआ अप्रत्यक्ष प्रभाव, जैसे वनों की कटाई, क्योंकि किसानों ने उत्पादक भूमि के लिए प्रतिस्पर्धा की।

एलसीए अनुयायियों ने ईंधन उत्पादन के इन परिणामों को ध्यान में रखते हुए अपने मॉडल को और अधिक जटिल बना दिया। लेकिन परिणामी अनिश्चितताएँ इतनी बड़ी हो गईं कि यह निर्धारित करना असंभव हो गया कि जैव ईंधन जलवायु में मदद कर रहा है या नहीं। 2011 में एक राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद आरएफएस पर रिपोर्ट निष्कर्ष निकाला कि मकई इथेनॉल जैसे फसल-आधारित जैव ईंधन "जीएचजी उत्सर्जन को कम करने के लिए निर्णायक रूप से नहीं दिखाया गया है और वास्तव में उन्हें बढ़ा सकता है।"

इन अनिश्चितताओं ने मुझे एलसीए का पुनर्निर्माण शुरू करने के लिए प्रेरित किया। 2013 में, मैंने क्लाइमैटिक चेंज में एक पेपर प्रकाशित किया था जिसमें दिखाया गया था कि जिन परिस्थितियों में जैव ईंधन उत्पादन CO2 की भरपाई कर सकता है आम धारणा से कहीं अधिक सीमित थे। में बाद का समीक्षा पत्र मैंने जैव ईंधन के मूल्यांकन के लिए एलसीए का उपयोग करते समय की गई गलतियों के बारे में विस्तार से बताया। इन अध्ययनों ने हमारी नई खोज का मार्ग प्रशस्त किया कि संयुक्त राज्य अमेरिका में, आज तक, नवीकरणीय ईंधन वास्तव में गैसोलीन की तुलना में जलवायु के लिए अधिक हानिकारक हैं।

तेल से CO2 को कम करना अभी भी जरूरी है, जो संयुक्त राज्य अमेरिका और अमेरिका में मानवजनित CO2 उत्सर्जन का सबसे बड़ा स्रोत है। विश्व स्तर पर दूसरा सबसे बड़ा कोयले के बाद. लेकिन हमारा विश्लेषण इस बात की पुष्टि करता है कि, जलवायु परिवर्तन के इलाज के रूप में, जैव ईंधन हैं "बीमारी से भी बदतर।"

कम करो और हटाओ

विज्ञान जलवायु संरक्षण तंत्र का रास्ता बताता है जो जैव ईंधन की तुलना में अधिक प्रभावी और कम महंगा है। वहाँ हैं दो व्यापक रणनीतियाँ परिवहन ईंधन से CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए। सबसे पहले, हम वाहन की दक्षता में सुधार करके, मील की यात्रा को सीमित करके या बिजली या हाइड्रोजन जैसे वास्तव में कार्बन मुक्त ईंधन को प्रतिस्थापित करके उत्सर्जन को कम कर सकते हैं।

दूसरा, हम वातावरण से CO2 को उससे कहीं अधिक तेजी से हटा सकते हैं, जितनी तेजी से पारिस्थितिकी तंत्र इसे अवशोषित कर रहा है। के लिए रणनीतियाँ "जीवमंडल को पुनर्कार्बोनाइज़ करना" शामिल पुनर्जन्म और वनीकरण, मिट्टी के कार्बन का पुनर्निर्माण और आर्द्रभूमि और घास के मैदानों जैसे अन्य कार्बन-समृद्ध पारिस्थितिक तंत्र को बहाल करना।

ये दृष्टिकोण जैव विविधता की रक्षा करने में मदद करेंगे - एक और वैश्विक स्थिरता चुनौती - जैव ईंधन उत्पादन के रूप में इसे खतरे में डालने के बजाय। हमारा विश्लेषण एक और अंतर्दृष्टि भी प्रदान करता है: एक बार कार्बन को हवा से हटा दिया गया है, तो कार्बन को जलाने और इसे वायुमंडल में फिर से जारी करने के लिए इसे जैव ईंधन में संसाधित करने के लिए ऊर्जा और उत्सर्जन खर्च करना शायद ही कभी समझ में आता है।

के बारे में लेखक

जॉन डेसिक्को, अनुसंधान प्रोफेसर, यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन

यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.\

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