Renewable fuels
अक्षय ईंधन अक्षय संसाधनों से उत्पादित ईंधन हैं। उदाहरणों में शामिल हैंः जैव ईंधन (जैसे। ईंधन के रूप में उपयोग किया जाने वाला वनस्पति तेल, इथेनॉल, स्वच्छ ऊर्जा से मेथनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड या बायोमास, और बायोडीजल), हाइड्रोजन ईंधन (जब नवीकरणीय प्रक्रियाओं के साथ उत्पादित किया जाता है), और पूरी तरह से सिंथेटिक ईंधन (जिसे विद्युत ईंधन के रूप में भी जाना जाता है) परिवेशी कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से उत्पादित होता है। यह प्राकृतिक गैस, एलपीजी (प्रोपेन), पेट्रोलियम और अन्य जीवाश्म ईंधन और परमाणु ऊर्जा जैसे गैर-नवीकरणीय ईंधनों के विपरीत है। अक्षय ईंधन में ऐसे ईंधन शामिल हो सकते हैं जो पवन और सौर जैसे अक्षय ऊर्जा स्रोतों से संश्लेषित होते हैं। अक्षय ईंधन ने अपनी स्थिरता, कार्बन चक्र में कम योगदान और कुछ मामलों में ग्रीनहाउस गैसों की कम मात्रा के कारण लोकप्रियता हासिल की है। इन ईंधनों के भू-राजनीतिक प्रभाव भी दिलचस्प हैं, विशेष रूप से औद्योगिक अर्थव्यवस्थाओं के लिए जो मध्य पूर्वी तेल से स्वतंत्रता चाहते हैं। अक्षय ईंधन के लिए तर्क अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के विश्व ऊर्जा आउटलुक 2006 ने निष्कर्ष निकाला है कि तेल की बढ़ती मांग, यदि अनियंत्रित छोड़ दी जाती है, तो खपत करने वाले देशों की आपूर्ति में गंभीर व्यवधान और इसके परिणामस्वरूप मूल्य आघात की संवेदनशीलता बढ़ जाएगी। परिवहन के लिए नवीकरणीय जैव ईंधन पेट्रोलियम उत्पादों से विविधीकरण का एक प्रमुख स्रोत है। समशीतोष्ण क्षेत्रों में अनाज और चुकंदर से जैव ईंधन की भूमिका होती है, लेकिन वे अपेक्षाकृत महंगे होते हैं और उनकी ऊर्जा दक्षता और कार्बन डाइऑक्साइड की बचत के लाभ परिवर्तनशील होते हैं। गन्ना और अन्य अत्यधिक उत्पादक उष्णकटिबंधीय फसलों से जैव ईंधन बहुत अधिक प्रतिस्पर्धी और फायदेमंद हैं। लेकिन सभी पहली पीढ़ी के जैव ईंधन अंततः भूमि, जल और अन्य संसाधनों के लिए खाद्य उत्पादन के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। गैर-खाद्य पादप सामग्री से जैव ईंधन और अन्य उत्पादों के लचीले उत्पादन को सक्षम बनाने के लिए दूसरी पीढ़ी की जैव ईंधन प्रौद्योगिकियों, जैसे कि जैव रिफाइनरियों और लिग्नो-सेल्युलोसिक को विकसित करने और उनका व्यावसायीकरण करने के लिए अधिक प्रयासों की आवश्यकता है। हब्बर्ट के चरम तेल सिद्धांत से पता चलता है कि पेट्रोलियम एक सीमित संसाधन है जो तेजी से कम हो रहा है। दुनिया भर में लगभग कुल शेष पेट्रोलियम भंडार (मूल वर्जिन भंडार का लगभग आधा) और प्रति वर्ष की विश्वव्यापी उपयोग दर में से केवल लगभग 50 वर्षों के मूल्य का पेट्रोलियम वर्तमान कमी दर पर रहने का अनुमान है। पेट्रोलियम निम्नलिखित उद्योगों के लिए अनिवार्य हैः ईंधन (घरेलू हीटिंग, जेट ईंधन, गैसोलीन, डीजल, आदि)। परिवहन, कृषि, दवा, प्लास्टिक/रेजिन, मानव निर्मित फाइबर, सिंथेटिक रबर और विस्फोटक। यदि आधुनिक दुनिया ऊर्जा के स्रोत के रूप में पेट्रोलियम पर निर्भर रहती है, तो कच्चे तेल की कीमत में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है, जिससे दुनिया भर की अर्थव्यवस्थाएं अस्थिर हो सकती हैं। नतीजतन, अक्षय ईंधन चालकों में शामिल हैंः तेल की उच्च कीमतें, व्यापार का असंतुलन, दुनिया के तेल निर्यातक क्षेत्रों में अस्थिरता, 2005 का ऊर्जा नीति अधिनियम, अमेरिकी किसानों और उद्योगों के लिए अप्रत्याशित लाभ की संभावना, आर्थिक अवसाद से बचना, 2021 की शुरुआत में एक अस्थिर 'शिखर तेल' परिदृश्य के कारण उत्पादों की कमी से बचना, (हालांकि शिखर तेल एक नया विचार नहीं है) और ग्लोबल वार्मिंग की धीमी गति जो अभूतपूर्व जलवायु परिवर्तन की शुरुआत कर सकती है। इसके अलावा, यह निष्कर्ष कि मानवजनित ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन क्षेत्रीय भू-राजनीतिक अस्थिरताओं के साथ-साथ जलवायु परिवर्तन का कारण बन रहा है, ने राष्ट्रों को ऊर्जा के वैकल्पिक और कार्बन-तटस्थ दोनों स्रोतों को विकसित करने के लिए कार्य करने के लिए चुनौती दी है। इसलिए अक्षय ईंधन कई सरकारों के लिए आकर्षक होते जा रहे हैं, जो स्थायी ऊर्जा स्वतंत्रता को एक मूल्यवान संपत्ति के रूप में देखने लगे हैं। 19 दिसंबर, 2007 को राष्ट्रपति बुश ने कानून में ऊर्जा स्वतंत्रता और सुरक्षा अधिनियम पर हस्ताक्षर किए, जिसमें एक आवश्यकता स्थापित की गई कि 2022 तक बाजार में कम से कम नवीकरणीय ईंधन का उपयोग किया जाए। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (आई. ई. ए.) के अनुसार, सेलुलोसिक इथेनॉल व्यावसायीकरण भविष्य में इथेनॉल ईंधन को पहले की तुलना में बहुत बड़ी भूमिका निभाने की अनुमति दे सकता है। सेल्युलोसिक इथेनॉल मुख्य रूप से अखाद्य सेल्युलोज तंतुओं से बने पादप पदार्थ से बनाया जा सकता है जो अधिकांश पौधों के तनों और शाखाओं का निर्माण करते हैं। समर्पित ऊर्जा फसलें, जैसे कि स्विचग्रास, भी आशाजनक सेलूलोज़ स्रोत हैं जिनका उत्पादन संयुक्त राज्य के कई क्षेत्रों में किया जा सकता है। जैव ईंधन एक प्रकार का ईंधन है जिसकी ऊर्जा जैविक कार्बन स्थिरीकरण से प्राप्त होती है। जैव ईंधन में जैव द्रव्यमान रूपांतरण के साथ-साथ ठोस जैव द्रव्यमान, तरल ईंधन और विभिन्न जैव गैसों से प्राप्त ईंधन शामिल हैं। हालाँकि जीवाश्म ईंधन की उत्पत्ति प्राचीन कार्बन स्थिरीकरण में हुई है, लेकिन आम तौर पर स्वीकृत परिभाषा के अनुसार उन्हें जैव ईंधन नहीं माना जाता है क्योंकि उनमें कार्बन होता है जो बहुत लंबे समय से कार्बन चक्र से बाहर है। तेल की कीमतों में वृद्धि, ऊर्जा सुरक्षा में वृद्धि की आवश्यकता, जीवाश्म ईंधन से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन पर चिंता और सरकारी सब्सिडी से समर्थन जैसे कारकों के कारण जैव ईंधन जनता और वैज्ञानिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। बायोइथेनॉल एक अल्कोहल है जो किण्वन द्वारा बनाया जाता है, ज्यादातर चीनी या स्टार्च फसलों जैसे मकई या गन्ना में उत्पादित कार्बोहाइड्रेट से। पेड़ों और घास जैसे गैर-खाद्य स्रोतों से प्राप्त सेलुलोसिक बायोमास को भी इथेनॉल उत्पादन के लिए एक फीडस्टॉक के रूप में विकसित किया जा रहा है। इथेनॉल का उपयोग अपने शुद्ध रूप में वाहनों के लिए ईंधन के रूप में किया जा सकता है, लेकिन इसका उपयोग आमतौर पर ऑक्टेन बढ़ाने और वाहन उत्सर्जन में सुधार के लिए गैसोलीन योजक के रूप में किया जाता है। बायोइथेनॉल का व्यापक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका और ब्राजील में उपयोग किया जाता है। वर्तमान संयंत्र डिजाइन में संयंत्र के कच्चे माल के लिग्निन भाग को किण्वन द्वारा ईंधन घटकों में परिवर्तित करने का प्रावधान नहीं है। बायोडीजल वनस्पति तेलों और पशु वसा से बनाया जाता है। बायोडीजल का उपयोग अपने शुद्ध रूप में वाहनों के लिए ईंधन के रूप में किया जा सकता है, लेकिन इसका उपयोग आमतौर पर डीजल से चलने वाले वाहनों से कणों, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोकार्बन के स्तर को कम करने के लिए डीजल योजक के रूप में किया जाता है। बायोडीजल का उत्पादन तेल या वसा से ट्रांसएस्टरिफिकेशन का उपयोग करके किया जाता है और यह यूरोप में सबसे आम जैव ईंधन है। 2010 में दुनिया भर में जैव ईंधन का उत्पादन 105 बिलियन लीटर (28 बिलियन गैलन यू. एस.) तक पहुंच गया, जो 2009 से 17 प्रतिशत अधिक था, और जैव ईंधन ने सड़क परिवहन के लिए दुनिया के ईंधन का 2.7% प्रदान किया, जो काफी हद तक इथेनॉल और बायोडीजल से बना योगदान था। वैश्विक इथेनॉल ईंधन उत्पादन 2010 में 86 बिलियन लीटर (23 बिलियन गैलन यू. एस.) तक पहुंच गया, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका और ब्राजील दुनिया के शीर्ष उत्पादकों के रूप में हैं, जो वैश्विक उत्पादन का 90 प्रतिशत हिस्सा हैं। दुनिया का सबसे बड़ा बायोडीजल उत्पादक यूरोपीय संघ है, जो 2010 में सभी बायोडीजल उत्पादन का 53 प्रतिशत है। 2011 तक, राष्ट्रीय स्तर पर 31 देशों में और 29 राज्यों/प्रांतों में जैव ईंधन के मिश्रण के लिए आदेश मौजूद हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के अनुसार, जैव ईंधन में 2050 तक परिवहन ईंधन की दुनिया की एक चौथाई से अधिक मांग को पूरा करने की क्षमता है। पायरोलिसिस तेल एक अन्य प्रकार का ईंधन है जो बायोमास के लिग्नोसेल्युलोसिक अंश से प्राप्त होता है। ऑक्सीजन (पायरोलिसिस) की अनुपस्थिति में बायोमास को तेजी से गर्म करके, एक तरल कच्चा तेल बनाया जा सकता है जिसे आगे उपयोग करने योग्य जैव-तेल में संसाधित किया जा सकता है। अन्य जैव ईंधनों के विपरीत, पायरोलिसिस तेल बायोमास के गैर-खाद्य अंश का उपयोग करते हैं और मिलीसेकंड के क्रम पर और बड़े किण्वन रिएक्टरों की आवश्यकता के बिना हो सकते हैं। हाइड्रोजन ईंधन हाइड्रोजन गैस (एच2) के ऊर्जा वाहक के रूप में उपयोग को संदर्भित करता है। मोटे तौर पर, अक्षय हाइड्रोजन ईंधन के उत्पादन को दो सामान्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता हैः जैविक रूप से व्युत्पन्न उत्पादन और रासायनिक उत्पादन। यह वर्तमान अनुसंधान का एक क्षेत्र है, और नए विकास और प्रौद्योगिकियां इस क्षेत्र को तेजी से विकसित कर रही हैं। हाइड्रोजन ईंधन का जैविक उत्पादन कम से कम 1970 के दशक से शोध का विषय रहा है। हाइड्रोजन गैस का उत्पादन कृषि और वन अवशेष, उपभोक्ता अपशिष्ट और अन्य विशिष्ट कृषि फसलों जैसे बायोमास स्रोतों से किया जा सकता है। विशेष रूप से, हाइड्रोजन ईंधन का उत्पादन गैसीकरण नामक एक प्रक्रिया द्वारा किया जाता है, जहां बायोमास को दहनशील गैस में संसाधित किया जाता है और फिर जला दिया जाता है, या पायरोलिसिस द्वारा, एक संबंधित प्रक्रिया जो ईंधन-कोशिका अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हाइड्रोजन गैस का कारण बन सकती है। शोध का एक निरंतर विषय इन दोनों प्रक्रियाओं में अवांछित सह-उत्पादों के उत्पादन से संबंधित है। अन्य दूषित गैसों की उपस्थिति अक्सर बायोमास स्रोत की विशिष्ट संरचना पर निर्भर करती है, जिसे नियंत्रित करना मुश्किल हो सकता है। हाइड्रोजन ईंधन के जैविक उत्पादन का एक अन्य स्रोत शैवाल है। 1990 के दशक के अंत में, यह पता चला कि यदि शैवाल सल्फर से वंचित हो जाते हैं तो वे सामान्य प्रकाश संश्लेषण की तरह ऑक्सीजन के उत्पादन से हाइड्रोजन के उत्पादन में बदल जाएंगे। प्रायोगिक शैवाल फार्म शैवाल को आर्थिक रूप से व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत बनाने का प्रयास कर रहे हैं। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए कई भौतिक-रासायनिक विधियाँ भी हैं; इनमें से अधिकांश विधियों के लिए पानी के विद्युत अपघटन की आवश्यकता होती है। जब यह प्रक्रिया पवन टर्बाइन या फोटोवोल्टिक कोशिकाओं जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से अपनी शक्ति प्राप्त करती है, तो उत्पादन के लिए गैर-नवीकरणीय संसाधनों की बहुत कम खपत की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन ईंधन, जब पवन या सौर ऊर्जा जैसे ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोतों द्वारा उत्पादित किया जाता है, तो एक नवीकरणीय ईंधन होता है जिसे हरित हाइड्रोजन के रूप में जाना जाता है। सिंथेटिक ईंधन (विद्युत ईंधन) विद्युत ईंधन, जिसे ई-ईंधन या सिंथेटिक ईंधन के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार का ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन ईंधन है। इनका निर्माण कार्बन डाइऑक्साइड या कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग करके किया जाता है, साथ ही पवन, सौर और परमाणु ऊर्जा जैसे स्थायी बिजली स्रोतों से प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया निर्माण में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करती है और ईंधन के जलने पर लगभग उतनी ही मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड हवा में छोड़ती है, कुल मिलाकर कम कार्बन पदचिह्न के लिए। इस प्रकार परिवहन से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए विद्युत ईंधन एक विकल्प है, विशेष रूप से लंबी दूरी के माल ढुलाई, समुद्री और हवाई परिवहन के लिए। कई उभरती हुई कंपनियां इस क्षेत्र में उत्पादों का विकास कर रही हैं, जिनमें ब्रिटिश कंपनी ज़ीरो भी शामिल है, जो ऑक्सफोर्ड के पास बाइसेस्टर हेरिटेज में एक विकास उत्पादन संयंत्र का निर्माण कर रही है। संसाधित इंजीनियर ईंधन पी. ई. एफ. सीमेंट भट्टों में जीवाश्म ईंधन के लिए एक आंशिक प्रतिस्थापन है। इसका महत्वपूर्ण कैलोरी मूल्य है और इसका उपयोग उच्च दहन सुविधाओं में कोयले और गैस के विकल्प के रूप में किया जा सकता है। पी. ई. एफ. सुविधाएँ आम तौर पर लैंडफिल से कचरे को मोड़ती हैं, गैर-नवीकरणीय कोयले की मांग को कम करती हैं और कचरे को लैंडफिल में कम करती हैं। विद्युत ईंधन आई. आर. ई. एन. ए. पावर टू गैस नवीकरणीय प्राकृतिक गैस सौर ईंधन सिनगैस संदर्भ बाहरी लिंक जैव ऊर्जा टिकाऊ प्रौद्योगिकियां जैव ईंधन उज्ज्वल हरित पर्यावरणवाद