भविष्य की उड़ान

हालाँकि विमानन से होने वाला कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन वैश्विक तापन में कुल योगदान का 2% से भी कम है, उड़ानों का कुल जलवायु प्रभाव इससे काफी बड़ा है। 2024 में विमानन से कुल वैश्विक CO₂ उत्सर्जन का लगभग 2.14% ^A,B (एक अरब मीट्रिक टन से थोड़ा कम) निकला, लेकिन विमान ऊँचाई पर जलवाष्प, नाइट्रोजन ऑक्साइड, कालिख और दूसरे कण व एरोसोल भी छोड़ते हैं, जहाँ वे वायुमंडलीय रसायन और बादल बनने की प्रक्रियाओं के साथ इस तरह असर करते हैं कि आने वाले सौर विकिरण और पृथ्वी से दोबारा निकलने वाले दीर्घतरंग विकिरण, जिसे वे बाहर निकलने से रोकते हैं, दोनों फँस जाते हैं, और दोनों ही तापन बढ़ाते हैं। खास तौर पर, कॉन्ट्रेल और कॉन्ट्रेल से बनने वाले सिरस बादल इन्फ्रारेड विकिरण को फँसाकर ग्रीनहाउस प्रभाव बढ़ाते हैं ( [17,18] के लिए नीचे दिया संदर्भ नोट देखें), जबकि नाइट्रोजन ऑक्साइड से ओज़ोन बनती है, जो एक और ग्रीनहाउस गैस है। जब इन गैर-CO₂ प्रभावों को सीधे CO₂ उत्सर्जन के साथ जोड़ा जाता है, तो विमानन से कुल विकिरणीय बल मानव-जनित तापन का लगभग 3.4-4% माना जाता है, यानी विमानन का जलवायु प्रभाव केवल उसके कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन से दिखने वाले प्रभाव से लगभग दोगुना है।

कॉन्ट्रेल्स बर्फ के क्रिस्टलों वाले बादल हैं, जो विमान की क्रूज़ ऊंचाई पर जलवाष्प की संघनन लकीरों से बनते हैं (ईंधन जलने और आसपास के वायुमंडल से)। जलवाष्प विमान से निकलने वाले एरोसोल उत्सर्जनों, जैसे कालिख (कार्बन) के कणों, पर संघनित हो सकती है। ये बादल थोड़े समय के लिए रहते हैं, लेकिन हवा जितनी ठंडी और नम होगी, ये उतनी देर तक बने रहेंगे।

ये बादल पृथ्वी के ऊर्जा संतुलन को दो उलटे तरीकों से प्रभावित कर सकते हैं। दिन में, उनकी चमकीली, परावर्तक सतहें आने वाले सौर विकिरण के एक हिस्से को बिखेरकर और परावर्तित करके वापस अंतरिक्ष में भेज सकती हैं, जिससे सतह तक पहुंचने वाली धूप कम होती है और थोड़े समय के लिए ठंडक का असर होता है। लेकिन साथ ही, कॉन्ट्रेल्स पतले सिरस बादलों की तरह काम करते हैं और पृथ्वी की सतह से निकलने वाले लंबी तरंगों वाले अवरक्त विकिरण को प्रभावी ढंग से सोखकर फिर उत्सर्जित करते हैं। यह प्रक्रिया निचले वायुमंडल में गर्मी को रोक लेती है, जिससे कुल मिलाकर तापन का असर होता है जो खास तौर पर रात में ज्यादा दिखता है, जब आने वाला सौर विकिरण नहीं होता और सिर्फ गर्मी रोकने वाला असर बचता है। कुल मिलाकर, कॉन्ट्रेल्स का तापन प्रभाव उनके परावर्तक ठंडक प्रभाव से अधिक होता है। लेकिन, इस प्रभाव के पीछे के तंत्र अभी भी ठीक से समझे नहीं गए हैं, और कुल असर व जरूरी परिस्थितियों को और बेहतर मापने के लिए लगातार शोध हो रहा है।

उद्धृत 15-25% के आंकड़े आम तौर पर नई पीढ़ी के विमान-इंजन संयोजनों की, जिन विमानों की वे जगह लेते हैं उनके मुकाबले, ईंधन दक्षता में सुधार बताते हैं, न कि मौजूदा एयरफ्रेम में सिर्फ इंजन बदलने से होने वाला सुधार। विमान की श्रेणी, मार्ग और परिचालन स्थितियों के हिसाब से नतीजे बदलते हैं ^{[11,22,36,37]}.

“50 गुना” तुलना मौजूदा बैटरियों में प्रति इकाई द्रव्यमान जमा ऊर्जा को जेट ईंधन के प्रति किलोग्राम में मौजूद रासायनिक ऊर्जा से मिलाती है। यह पूरे प्रणोदन तंत्र की तुलना नहीं, बल्कि कच्चे ईंधन-द्रव्यमान की उपयोगी तुलना है: इलेक्ट्रिक मोटरें टर्बाइन इंजनों से काफी अधिक कुशल होती हैं, जबकि बैटरी पैक को केसिंग और ताप प्रबंधन भी चाहिए और डिस्चार्ज होने के बाद भी उनका द्रव्यमान बना रहता है। इसलिए सापेक्ष द्रव्यमान बदल सकता है, हालांकि बैटरियाँ अपने वजन के लिए अब भी बहुत कम उपयोगी ऊर्जा जमा करती हैं, और यही मुख्य सीमा बनी हुई है ^[74-79]।

प्रोटोटाइप इलेक्ट्रिक विमानों के उड़ान परीक्षण कई जगहों पर किए गए हैं, खासकर यूके, अमेरिका और चीन में। इन परीक्षणों में पास-पास के हवाई अड्डों के बीच छोटी उड़ानें, या सावधानी से नियंत्रित हवाई क्षेत्रों में हवाई अड्डों के चक्कर लगाते हुए लंबी उड़ानें शामिल थीं। ये परीक्षण निजी कंपनियों या संबंधित वायु सेनाओं ने किए, जिनमें इलेक्ट्रिक विमानों की क्षमताएँ दिखाई गईं। लेकिन पूरी तरह इलेक्ट्रिक व्यावसायिक विमान अभी विकसित हो रहे हैं, और इस दशक के भीतर इनके उड़ान भरने की योजना है। ये 500 किमी से कम की क्षेत्रीय उड़ानें होंगी, जिनमें यात्रियों की क्षमता बहुत कम होगी, जैसा कि [89-93] में दिखाया गया है। मध्यम और लंबी दूरी की इलेक्ट्रिक उड़ानें (अंतरराष्ट्रीय उड़ानों से लेकर अंतरमहाद्वीपीय और ट्रांस-अटलांटिक दूरियों तक) 2090 के दशक तक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होने का अनुमान है ^{[14,74,75,94]}। लेकिन उद्योग और अकादमिक जगत के कुछ विशेषज्ञों ने कहा है कि यह बहुत आशावादी अनुमान है, और कुछ का मानना है कि लंबी दूरी पर इलेक्ट्रिक विमान कभी व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं होंगे।

सतत विमानन ईंधन जलने पर भी CO₂ छोड़ता है। इसके संभावित जलवायु लाभ का आकलन मुख्य रूप से ईंधन के जीवनचक्र में किया जाता है, क्योंकि जैविक कार्बन या हवा से कैप्चर किया गया कार्बन नए निकाले गए जीवाश्म कार्बन के उत्सर्जन की जगह ले सकता है। लेकिन वास्तविक उत्सर्जन बचत इस बात पर निर्भर करती है कि ईंधन बनाने में किस तरह का कच्चा माल इस्तेमाल हुआ, भूमि उपयोग में क्या बदलाव हुए, उत्पादन और परिवहन में कितनी ऊर्जा लगी, अतिरिक्तता (क्या जिस अप्रत्यक्ष बचत का दावा किया गया है, वह वैसे भी हो जाती) और पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के साथ कितना मिलाया गया। इसलिए अलग-अलग SAF तरीके उत्सर्जन में कमी के बहुत अलग स्तर दे सकते हैं ^{[95-100,135,136]}.

सुधार: यूरोपीय एयरलाइनों की सार्वजनिक रूप से घोषित SAF प्रतिबद्धताओं और आपूर्ति समझौतों में से लगभग 55% के इस्तेमाल किए गए तेलों और वसाओं से आने की उम्मीद है, जिनमें पशु वसा, इस्तेमाल किया हुआ खाना पकाने का तेल और दूसरे अपशिष्ट तेल शामिल हैं। यह इस्तेमाल हो रहे ईंधन के बजाय समझौतों और नियोजित अनुबंधों का वर्णन करता है, जैसा कि फिल्म में संकेत मिलता है।

हाइड्रोजन में कार्बन नहीं होता, इसलिए हाइड्रोजन फ्यूल सेल इस्तेमाल के समय सिर्फ पानी बनाते हैं। हाइड्रोजन जलाने से जलवाष्प बनती है और हवा में नाइट्रोजन व ऑक्सीजन प्रतिक्रिया करके नाइट्रोजन ऑक्साइड भी बना सकते हैं।

[124] द्वारा बताई गई लगभग 86% NOₓ कमी उसके बताए गए विमान विन्यास पर लागू होती है और यह कोई सार्वभौमिक कमी दर नहीं है।

हाइड्रोजन ईंधन से जुड़ा कुल जीवनचक्र उत्सर्जन (और इस तरह पारंपरिक जेट ईंधन की तुलना में उत्सर्जन बचत) कार्बन-गहन तरीकों की जगह नवीकरणीय ऊर्जा से हाइड्रोजन उत्पादन पर निर्भर करता है, साथ ही हाइड्रोजन बनाने, ठंडा करने, संपीड़ित करने, ढोने और भंडारित करने के लिए जरूरी ऊर्जा और ढांचे से होने वाले अप्रत्यक्ष उत्सर्जन पर भी ^[122-126]।

पहला हाइड्रोजन-चालित विमान व्यावसायिक रूप से कब उपलब्ध होगा, इसके अनुमान लगाए गए हैं। शुरुआती उद्योग और सरकारी परिदृश्यों में इसके सेवा में आने का समय लगभग 2035-2040 बताया गया था ^[131-133]: McKinsey & Company ^[133] ने अनुमान लगाया कि आशावादी परिदृश्य में हाइड्रोजन विमान 2035 से उपलब्ध हो सकते हैं, लेकिन बिज़नेस-ऐज़-यूज़ुअल और प्रूडेंट परिदृश्यों में बाजार में प्रवेश 2040 में होने का संकेत था। Heathrow Airport और UK Government ^[131] भी इस आशावाद से सहमत थे, जिन्होंने सुझाव दिया कि इस विमान का इस्तेमाल 2035 से देश के भीतर और 2040 तक क्षेत्रीय मार्गों पर हो सकता है। हालांकि, ये अनुमान हैं, पक्की डिलीवरी समय-सीमाएं नहीं। ब्रिटेन का स्रोत खुद अब आर्काइव हो चुका है, जिससे सवाल उठते हैं कि क्या नए अपडेट के चलते इन पूर्वानुमानों के सच होने की संभावना कम हो गई है।

Airbus के ZEROe कार्यक्रम ^[132] का लक्ष्य 2035 तक एक हाइड्रोजन-चालित विमान को सेवा में लाना था, लेकिन फरवरी 2025 में उसने घोषणा की कि यह परियोजना टाल दी गई है, क्योंकि तकनीक अनुमान से धीमी विकसित हो रही थी, जो 5-10 साल की देरी की ओर इशारा करता है ^[134]। कई महीने बाद भी उसने अपने पहले हाइड्रोजन-चालित विमान के लिए कोई साफ समय-सीमा नहीं बताई थी, और परियोजना का बजट घटा दिया था।

3:1 का आंकड़ा अणुओं के बीच रासायनिक अनुपात बताता है, उनका आपेक्षिक वजन या आयतन नहीं। सरल शब्दों में, e-SAF बनाने के लिए कैप्चर किए गए कार्बन डाइऑक्साइड के हर अणु पर लगभग तीन हाइड्रोजन अणु चाहिए होते हैं। सटीक संतुलन उत्पादन प्रक्रिया और अंतिम ईंधन के हिसाब से कुछ बदलता है। उदाहरण के लिए, [136] लगभग 2:1 का H₂-to-CO फीड अनुपात देता है - कैप्चर किए गए CO₂ को पहले CO में बदला जा सकता है, जिसमें अतिरिक्त हाइड्रोजन की खपत होती है। कोई एक इनपुट अनुपात हर उत्पादन तरीके पर लागू नहीं होता, लेकिन 3:1 मूल रसायन को समझने के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शक है।

प्रोजेक्ट स्काईपावर का आंकड़ा पर्याप्त निवेश और नीतिगत समर्थन के साथ e-SAF के तेज़ी से बढ़ने पर आधारित उद्योग का भविष्य अनुमान है। यह कोई स्थापित बाज़ार पूर्वानुमान या गारंटी नहीं है। नतीजा इस बात पर निर्भर करेगा कि उत्पादन कितनी जल्दी बढ़ता है, लेकिन यह अनुमान दिखाता है कि 2050 तक e-SAF की बड़ी भूमिका होने की उम्मीद है।