चूंकि शहर के आकार के कंटेनर जहाज माल पहुंचाने के लिए महासागरों को पार करते हैं, उनके विशाल डीजल इंजन बड़ी मात्रा में वायु प्रदूषक उत्सर्जित करते हैं जो जलवायु परिवर्तन को बढ़ाते हैं और मानव स्वास्थ्य पर प्रभाव डालते हैं।यह अनुमान लगाया गया है कि वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का लगभग 3% समुद्री शिपिंग के कारण होता है और वायु गुणवत्ता पर उद्योग के नकारात्मक प्रभावों के कारण हर साल लगभग 100,000 लोगों की असामयिक मृत्यु होती है।

इन हानिकारक प्रभावों को कम करने के लिए शिपिंग को डीकार्बोनाइजिंग करना अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन, एक संयुक्त राष्ट्र एजेंसी का लक्ष्य है जो समुद्री परिवहन को नियंत्रित करता है।एक संभावित समाधान वैश्विक बेड़े को इससे बदलना हैजीवाश्म ईंधनजैसे टिकाऊ ईंधन के लिएअमोनिया, जो इसके उत्पादन और उपयोग पर विचार करने पर लगभग कार्बन-मुक्त हो सकता है।

लेकिन एक नए अध्ययन में, एमआईटी और अन्य जगहों के शोधकर्ताओं की एक अंतःविषय टीम ने चेतावनी दी है कि समुद्री ईंधन के लिए अमोनिया जलाने से हवा की गुणवत्ता और खराब हो सकती है और सार्वजनिक स्वास्थ्य पर विनाशकारी प्रभाव पड़ सकता है, जब तक कि इसे मजबूत उत्सर्जन नियमों के साथ नहीं अपनाया जाता है।

अमोनिया दहन उत्पन्न होता हैनाइट्रस ऑक्साइड(एन₂O), एक ग्रीनहाउस गैस जो कार्बन डाइऑक्साइड से लगभग 300 गुना अधिक शक्तिशाली है।यह नाइट्रोजन ऑक्साइड (NO और NO) के रूप में भी नाइट्रोजन उत्सर्जित करता है₂, जिसे NO कहा जाता है_एक्स), और बिना जला हुआ अमोनिया बाहर निकल सकता है, जो अंततः वायुमंडल में सूक्ष्म कण बनाता है।ये छोटे कण फेफड़ों में गहराई तक जा सकते हैं, जिससे दिल का दौरा, स्ट्रोक और अस्थमा जैसी स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं।

नए अध्ययन से संकेत मिलता है कि, मौजूदा कानून के तहत, वैश्विक बेड़े को अमोनिया ईंधन पर स्विच करने से लगभग 600,000 अतिरिक्त नुकसान हो सकता है।अकाल मृत्युहर साल।हालाँकि, मजबूत नियमों और स्वच्छ इंजन प्रौद्योगिकी के साथ, इस स्विच से वर्तमान में समुद्री शिपिंग उत्सर्जन के कारण होने वाली समय से पहले होने वाली मौतों की तुलना में लगभग 66,000 कम मौतें हो सकती हैं, जिसका ग्लोबल वार्मिंग पर बहुत कम प्रभाव पड़ेगा।

एंथोनी वोंग कहते हैं, "सभी जलवायु समाधान समान नहीं बनाए गए हैं। लगभग हमेशा कुछ कीमत चुकानी पड़ती है। हमें अधिक समग्र दृष्टिकोण अपनाना होगा और विभिन्न जलवायु समाधानों की सभी लागतों और लाभों पर विचार करना होगा, न कि केवल डीकार्बोनाइज करने की उनकी क्षमता पर।", एमआईटी सेंटर फॉर ग्लोबल चेंज साइंस में पोस्टडॉक और अध्ययन के प्रमुख लेखक।

उनके सह-लेखकों में नोएल सेलिन, इंस्टीट्यूट फॉर डेटा, सिस्टम्स एंड सोसाइटी और पृथ्वी, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान विभाग (ईएपीएस) में एमआईटी प्रोफेसर शामिल हैं;सेबेस्टियन ईस्टम, एक पूर्व प्रमुख अनुसंधान वैज्ञानिक जो अब इंपीरियल कॉलेज लंदन में वरिष्ठ व्याख्याता हैं;क्रिस्टीन मौनैम-रूसेल, फ्रांस में ऑरलियन्स विश्वविद्यालय में प्रोफेसर;यिकी झांग, हांगकांग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता;और एमआईटी के एयरोनॉटिक्स और एस्ट्रोनॉटिक्स विभाग में एक शोध वैज्ञानिक फ्लोरियन एलरोगन।

शोध थाप्रकाशितइस सप्ताह मेंपर्यावरण अनुसंधान पत्र.

हरा-भरा, स्वच्छ अमोनिया

परंपरागत रूप से, अमोनिया प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन को अलग करके और फिर इसे अत्यधिक उच्च तापमान पर नाइट्रोजन के साथ मिलाकर बनाया जाता है।यह प्रक्रिया अक्सर बड़े कार्बन फ़ुटप्रिंट से जुड़ी होती है।समुद्री शिपिंग उद्योग "हरित अमोनिया" के विकास पर दांव लगा रहा है, जो इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से हाइड्रोजन बनाने और गर्मी उत्पन्न करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है।

वोंग कहते हैं, "सैद्धांतिक रूप से, यदि आप जहाज के इंजन में हरा अमोनिया जला रहे हैं, तो कार्बन उत्सर्जन लगभग शून्य है।"

लेकिन सबसे हरा अमोनिया भी नाइट्रस ऑक्साइड (एन) उत्पन्न करता है₂O), नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOएक्स_{) जब दहन किया जाता है, और कुछ अमोनिया बिना जले बाहर निकल सकता है।}यह नाइट्रस ऑक्साइड वायुमंडल में चला जाएगा, जहां ग्रीनहाउस गैस 100 से अधिक वर्षों तक रहेगी।साथ ही, नाइट्रोजन NO के रूप में उत्सर्जित होती हैएक्स_{और अमोनिया पृथ्वी पर गिरेगा, जिससे नाजुक पारिस्थितिक तंत्र को नुकसान पहुंचेगा।}चूंकि ये उत्सर्जन बैक्टीरिया द्वारा पच जाते हैं, अतिरिक्त एन₂ओ का उत्पादन होता है।

नहीं_एक्सऔर अमोनिया भी हवा में गैसों के साथ मिलकर सूक्ष्म कण बनाता है।वायु प्रदूषण में प्राथमिक योगदानकर्ता,सूक्ष्म कणहर साल अनुमानित 4 मिलियन लोगों की मौत हो जाती है।वोंग कहते हैं, "यह कहना कि अमोनिया एक 'स्वच्छ' ईंधन है, थोड़ा अतिशयोक्ति है। सिर्फ इसलिए कि यह कार्बन मुक्त है इसका मतलब यह नहीं है कि यह स्वच्छ और सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए अच्छा है।"

एक बहुआयामी मॉडल

शोधकर्ता वैश्विक बेड़े को अमोनिया ईंधन में बदलने के पर्यावरणीय और सार्वजनिक स्वास्थ्य प्रभावों को कैप्चर करते हुए पूरी तस्वीर चित्रित करना चाहते थे।

ऐसा करने के लिए, उन्होंने यह मापने के लिए परिदृश्य तैयार किए कि कुछ प्रौद्योगिकी और नीतिगत मान्यताओं के तहत प्रदूषक प्रभाव कैसे बदलते हैं।

तकनीकी दृष्टिकोण से, उन्होंने दो जहाज इंजनों पर विचार किया।पहला शुद्ध अमोनिया को जलाता है, जो उच्च स्तर का बिना जला हुआ अमोनिया उत्पन्न करता है लेकिन कम नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जित करता है।दूसरी इंजन तकनीक में दहन को बेहतर बनाने और उत्प्रेरक कनवर्टर के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए हाइड्रोजन के साथ अमोनिया का मिश्रण शामिल है, जो नाइट्रोजन ऑक्साइड और बिना जले अमोनिया प्रदूषण दोनों को नियंत्रित करता है।

उन्होंने तीन नीति परिदृश्यों पर भी विचार किया: वर्तमान नियम, जो केवल NO को सीमित करते हैं_एक्सदुनिया के कुछ हिस्सों में उत्सर्जन;एक परिदृश्य जो उत्तरी अमेरिका और पश्चिमी यूरोप में अमोनिया उत्सर्जन सीमा जोड़ता है;और एक ऐसा परिदृश्य जो अमोनिया और NO पर वैश्विक सीमाएं जोड़ता है_एक्सउत्सर्जन.

शोधकर्ताओं ने यह गणना करने के लिए एक जहाज ट्रैक मॉडल का उपयोग किया कि प्रत्येक परिदृश्य में प्रदूषक उत्सर्जन कैसे बदलता है और फिर परिणामों को वायु गुणवत्ता मॉडल में डाला जाता है।वायु गुणवत्ता मॉडल पार्टिकुलेट मैटर और ओजोन प्रदूषण पर जहाज उत्सर्जन के प्रभाव की गणना करता है।अंत में, उन्होंने वैश्विक सार्वजनिक स्वास्थ्य पर पड़ने वाले प्रभावों का अनुमान लगाया।

सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक वास्तविक दुनिया के डेटा की कमी से आई है, क्योंकि अमोनिया से चलने वाला कोई भी जहाज अभी तक समुद्र में नहीं चल रहा है।इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने अपना मॉडल बनाने के लिए सहयोगियों से प्रयोगात्मक अमोनिया दहन डेटा पर भरोसा किया।

वे कहते हैं, "हमें उस डेटा को प्रौद्योगिकी और नियामक दोनों स्थितियों के लिए उपयोगी और जानकारीपूर्ण बनाने के लिए कुछ चतुर तरीके अपनाने पड़े।"

परिणामों की एक श्रृंखला

अंत में, उन्होंने पाया कि बिना किसी नए नियम और शुद्ध अमोनिया जलाने वाले जहाज इंजनों के साथ, पूरे बेड़े को बदलने से हर साल 681,000 अतिरिक्त अकाल मौतें होंगी।

"हालांकि बिना किसी नए नियम वाला परिदृश्य बहुत यथार्थवादी नहीं है, यह एक अच्छी चेतावनी के रूप में कार्य करता है कि अमोनिया उत्सर्जन कितना खतरनाक हो सकता है। और एनओ के विपरीत_एक्स, शिपिंग से अमोनिया उत्सर्जन वर्तमान में अनियमित है," वोंग कहते हैं।

हालाँकि, नए नियमों के बिना भी, क्लीनर इंजन तकनीक का उपयोग करने से समय से पहले होने वाली मौतों की संख्या लगभग 80,000 तक कम हो जाएगी, जो कि वर्तमान में समुद्री शिपिंग उत्सर्जन के कारण होने वाली मौतों की तुलना में लगभग 20,000 कम है।मजबूत वैश्विक नियमों और स्वच्छ इंजन प्रौद्योगिकी के साथ, शिपिंग से वायु प्रदूषण से मरने वाले लोगों की संख्या लगभग 66,000 तक कम की जा सकती है।

सेलिन कहते हैं, "इस अध्ययन के नतीजे नई प्रौद्योगिकियों के साथ-साथ विकासशील नीतियों के महत्व को दर्शाते हैं।""जलवायु और वायु गुणवत्ता दोनों के लिए शिपिंग में अमोनिया के फायदेमंद होने की संभावना है, लेकिन इसके लिए आवश्यक है कि नियमों को जलवायु और वायु गुणवत्ता दोनों सहित संभावित प्रभावों की पूरी श्रृंखला को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किया जाए।"

अमोनिया के वायु गुणवत्ता प्रभावों को दुनिया भर में समान रूप से महसूस नहीं किया जाएगा, और उन्हें पूरी तरह से संबोधित करने के लिए बहुत अलग संदर्भों में समन्वित रणनीतियों की आवश्यकता होगी।अधिकांश असामयिक मौतें पूर्वी एशिया में होंगी, क्योंकि इस क्षेत्र में वायु गुणवत्ता नियम कम सख्त हैं।मौजूदा वायु प्रदूषण का उच्च स्तर अमोनिया उत्सर्जन से अधिक कण पदार्थ के निर्माण का कारण बनता है।इसके अलावा, पूर्वी एशिया में शिपिंग की मात्रा पृथ्वी पर अन्य जगहों की तुलना में कहीं अधिक है, जिससे ये नकारात्मक प्रभाव बढ़ रहे हैं।

भविष्य में, शोधकर्ता अपने विश्लेषण को परिष्कृत करना जारी रखना चाहते हैं।उन्हें उम्मीद है कि इन निष्कर्षों का उपयोग शुरुआती बिंदु के रूप में किया जाएगा ताकि समुद्री उद्योग से इंजन डेटा साझा करने का आग्रह किया जा सके जिसका उपयोग वे वायु गुणवत्ता और जलवायु प्रभावों का बेहतर मूल्यांकन करने के लिए कर सकते हैं।वे नीति निर्माताओं को शिपिंग उत्सर्जन नियमों को अद्यतन करने के महत्व और तात्कालिकता के बारे में सूचित करने की भी उम्मीद करते हैं।

यह कहानी एमआईटी न्यूज़ के सौजन्य से पुनः प्रकाशित की गई है (web.mit.edu/newsoffice/), एक लोकप्रिय साइट जो एमआईटी अनुसंधान, नवाचार और शिक्षण के बारे में समाचार कवर करती है।