En av de viktigaste utmaningarna vi står inför som art under 2000-talet är hur vi kan samexistera med naturen på ett hållbart sätt samtidigt som vi behåller vårt sätt att leva och utökar dessa fördelar över utvecklingsvärlden. Denna grundläggande spänning påverkar alla områden i vårt moderna sätt att leva, men inget mer än transport. Vi lever i en tid av oöverträffade tekniska framsteg, med kolossala investeringar i ren transportteknik – men det finns en betydande risk att vi i en rusning mot teknisk förändring försummar helheten. För att till fullo förstå omfattningen och betydelsen av den utmaning som vi står inför måste vi överväga den djupgående inverkan som transporter redan har haft på vårt sätt att leva.

I den utvecklade världen har vi haft förmånen av prisvärda transporter i flera hundra år, och under de senaste hundra åren har detta aktiverats av förbränningsmotorn. Detta är drivkraften som gav den överkomliga kraften som formade 1900-talet. De mest uppenbara exemplen på detta kan ses i bilar, godsvagnar, entreprenadmaskiner och jordbruksmaskiner. Eftersom ankomsten av överkomlig makt föregår de flesta av oss är det svårt att förstå hur djupgående de samhällsförändringar som sattes igång av denna revolution har varit.

I dag, varje aspekt av vårt sätt att leva aktiveras eller formas av den lätthet som vi kan resa mellan städer, bära våra familjer och ägodelar med oss. Detta har möjliggjort en grundläggande förändring i vårt sätt att leva, bygga nya hus i förorter och landsbygdssamhällen samtidigt som du arbetar, lära sig och ägna sig åt rekreation i städer som i stort sett skulle ha varit otillgängliga bara ett sekel tidigare. Vår mat odlas i industriell skala och transporteras tillsammans med tillverkade varor över transkontinentala sträckor på väg till våra butiker. Husen vi bor i, kontoren vi arbetar i och transportnätet som länkar samman dem byggdes med kraften från dieselmotorn.

Idag kan vi tydligare se de negativa effekterna av denna bråttom till rörlighet och beslutsfattare står inför en enorm utmaning när det gäller att implementera effektiv reglering för att mildra effekterna på den globala uppvärmningen, lokal luftkvalitet, användning av knappa resurser, trängsel och många fler. Ändå, Det är fortfarande så att den grundläggande förändringen av levnadsstandard och livskvalitet som erbjuds av överkomliga transporter är omfattande och dessa fördelar måste behållas även när vi moderniserar vår teknik. Vidare, dessa fördelar behövs av utvecklingssamhällen över hela världen när de kämpar för att få tillgång till den levnadsstandard som vi tar för given. Att få tillgång till överkomliga transporter förändrar livschanserna för människor som lever i fattigdom över hela världen, höja sin inkomstpotential med en storleksordning samt möjliggöra tillgång till hälsovård, utbildning och även fritidsaktiviteter.

För att lösa dessa motstridiga behov fullt ut måste vi överväga varje del av problemet – kraftproduktion, lagring, och distribution samt slutanvändning i fordonet. Tillverkningen och återvinningen av de fordon vi använder måste också ses som en integrerad del av problemet. Sättet vi använder fordonen på är också en kritisk aspekt som vi inte kan försumma om vi vill ha effektiva, säkra och effektiva transportnät. Dessutom får vi aldrig glömma behovet av att göra allt detta på ett sätt som är kommersiellt möjligt; företag som utvecklar och bygger bilar, lastbilar och maskiner ska kunna sälja dem till ett hållbart pris. Ägandet och användningen av dessa produkter måste också vara överkomliga i förhållande till de fördelar som de ger. Infrastrukturen för elproduktion och distribution måste levereras inom en realistisk tidsram med hanterbara nivåer av offentliga investeringar. Den kraft vi producerar måste vara överkomlig för slutanvändaren. För att tillgodose det globala behovet måste dessa test uppfyllas i de framväxande ekonomierna såväl som i den utvecklade världen. Annars kommer utvecklingsländerna att fortsätta att öka sin användning av prisvärda men ohållbara teknologier som vi i Europa har haft så stor nytta av.

Den verkliga utmaningen vi står inför som ingenjörer och forskare är inte att utveckla transporttekniker som är rena. Detta är ett viktigt steg på vägen, men det är inte hela problemet. Vår verkliga uppgift är att utveckla verkligt hållbara, rena och prisvärda transporttekniker som är skalbara och lämpliga över hela världen. Detta är en uppgift som är oändligt mycket mer utmanande än att bara tillverka rena fordon, och kommer att kräva en effektiv politik för att uppmuntra forskning och utveckling och för att påverka beteendet. Det kommer också att kräva acceptans av teknik som erbjuder möjligheter att förbättra i framtiden, såväl som de som hjälper oss att nå mål idag.

Diesel

Som Ben Marlow påpekar i en ny artikel i The Telegraph, den brittiska regeringens strategi för att bevara luftkvaliteten har varit inkonsekvent. I höstbudgeten 2017, Kansler Philip Hammond tillkännagav ökad fordonsövningsplikt för dieselbilar, gäller från april 2018. Detta leder till den bisarra situationen där köp av nya, rena dieselfordon är föremål för avskräckande incitament medan användningen av äldre och mindre rena fordon förlängs. Detta är ett problem för oss alla, inte bara tillverkarna. Problemet har två huvudaspekter, lokal luftkvalitet och globala CO2-utsläpp. För det första, ny, Renare dieselfordon kan förväntas ersätta äldre dieselfordon från flottorna och på så sätt bidra till att förbättra stadsluftens kvalitet. På den andra punkten, köpare som har vänt sig bort från diesel har i huvudsak köpt bensindrivna fordon; detta har resulterat i den första ökningen av flottans koldioxidutsläpp efter två decennier av hårt vunna förbättringar.

Dieselmotorer är fortfarande ett viktigt inslag i kampen för att minska CO2-utsläppen från transporter. Vi behöver alla diesel för att fortsätta vara en livskraftig teknik; industrin har arbetat mycket hårt för att utveckla dessa teknologier, det hade varit mycket lättare att fortsätta bygga de gamla och törstiga bensinmotorerna för trettio år sedan. Den fundamentalt annorlunda förbränningsregimen som används i dieselmotorer gör dem mer effektiva i verklig användning men gör också effektiv efterbehandling av föroreningarna svårare än i bensinmotorer – men stora framsteg har uppnåtts, till den punkt där luftkvalitetsgapet mellan bensin och diesel försvinner snabbt. Nya RDE-kompatibla dieslar är över 10 gånger bättre för NOx- och PM-utsläpp än till och med 8-10 år gamla dieselbilar på vägen idag, och de är bättre i den verkliga världen såväl som på testcykeln. De verkliga utsläppsgränserna som gäller för dessa fordon är desamma som för bensinbilar. Dessutom, och avgörande, de har cirka 20 % bättre koldioxidutsläpp än motsvarande bensinbilar.

Många kommentatorer föreslår att köpare helt enkelt ska byta från diesel till alternativ som elfordon, hybrider och laddhybrider. Verkligen, det är uppmuntrande att se försäljningen av dessa fordon stiga till sin högsta nivå någonsin – men försäljningen ökar inte tillräckligt snabbt för att kompensera det ökade upptaget av bensinfordon. Försäljningen av dessa alternativt drivna fordon måste stiga mycket längre innan de kan erbjuda en trovärdig begränsning av minskad dieselförsäljning. El- och hybridförsäljningen förbättras i takt med att tekniken fortskrider, men höga fordonsköpskostnader och (ännu) otillräcklig laddning och förnybar elproduktion gör att de inte är redo att vara det fullständiga svaret än. Det förväntas ta minst ett decennium innan dessa nya fordonstyper uppnår betydande marknadsanpassning, och under tiden måste vi fortsätta att minska koldioxidutsläppen år för år – eller, om något, påskynda våra framsteg när det gäller CO2 avsevärt. Att flytta från diesel har bevisligen haft motsatt effekt.

Tillverkarna fortsätter att förbättra alternativt drivna fordon tillsammans med konventionella bensin- och dieselfordon. Till och med 2040, vår forskning, och bilindustrins tekniska färdplaner, räkna med att förbränningsmotorn (inklusive dieselmotorer) fortfarande kommer att vara väsentlig i många fordonstyper. Dessa kommer att vara avancerade mönster, vanligtvis som en del av en hybridiserad drivlina – men förbränningsmotorer ändå. Vi kan spekulera i vilken bränsleblandning dessa motorer kan förbränna, men fördelarna med bränslen med hög energitäthet är nyckeln till många fordon. Alla dessa fordonstyper är viktiga för en överskådlig framtid, men den här avancerade tekniken ger minskad nytta om vi håller äldre fordon på vägen för länge. Vid denna tidpunkt behöver vi alla klarhet från regeringen att de värdesätter det bidrag som nya rena fordon (inklusive diesel) kan ge till både stadens luftkvalitet och CO2 -minskning.

Hållbara flytande bränslen

Men, om hybrider och elbilar inte är en komplett lösning, hur ser framtiden ut? Folk tror ofta (av misstag) att motorer måste drivas på fossila bränslen – så, med den logiken, vi måste stoppa allt vi har gjort hittills, vilket i sin tur innebär byte från förbränningsmotorer till elfordon eller vätgasbränsleceller. Men dessa är för närvarande oöverkomliga – även med subventioner, som regeringar inte kan och vill fortsätta dela ut för alltid. Sett i dessa termer har vi ett stort problem om personlig transport ska fortsätta att vara lika prisvärd som den har varit hittills, samtidigt som de uppfyller målen för hållbarhet och luftkvalitet. Hur kan detta problem lösas?

Ett lovande svar är produktionen av hållbara flytande bränslen som skulle göra det möjligt för oss att fortsätta använda förbränningsmotorer på ett hållbart sätt men utan förlust i effektivitet. Tekniken för att återvinna infångad CO2 till metanol med tillförsel av väte finns redan – den används på ubåtar för att återvinna avfallsCO2 utan att producera gasbubblor som kan avslöja farkostens position. Man skulle kunna betrakta det som en konstgjord version av fotosyntes, men eftersom alla processer är kemiska och inte biologiska kan hastigheten vara mycket snabbare. Utmaningen för forskare är bara att göra det prisvärt - och många arbetar med detta.

En del av den utmaningen skulle ligga i att skaffa den energi som krävs för att vidmakthålla denna bränslecykel – men eftersom bränslet skulle kunna produceras var som helst och enkelt exporteras, och skulle privilegiera annars oanvändbar mark som öknar, det finns möjligheter även här. Placera en elektrobränsleanläggning där det finns ett överflöd av förnybar energi som är svår att utvinna inom en nations gränser (oavsett om det är Sahara eller Orkneyöarna) och helt plötsligt är en annan dynamik möjlig:eftersom, för varje land som årligen överför en stor del av sin BNP från sin ekonomi för att betala för transportbränsle, till och med att behålla en liten årlig andel av det internt förvärrar fördelen från år till år.

Också, där biobränslen är föremål för gränser för hur mycket som kan tillverkas, det hållbara metanolcykeln lider inte av någon sådan nackdel:råvarorna – luft, vatten, och förnybar energi - är faktiskt inte föremål för begränsningar av människan, och från dessa fria råvaror (förutsatt att man har investerat i utrustningen för att få dem) tillverkas bränsle med ett högt värde, som det finns en validerad och omedelbar efterfrågan på.

Om detta inte är tillräckligt övertygande, Tänk på detta:medan politikerna inte kan föreställa sig något annat än el- och vätgasfordon på vägen, det finns faktiskt inget annat sätt att dekarbona flyget än att skapa en koldioxidneutral fotogen. Det måste göras där, och nu finansierar EU projektet Sun-to-Liquid för att påskynda den soldrivna syntesen av flygbränsle från solenergi, CO2 och vatten. När detta är bevisat, Tekniken kan återkopplas till bränslen för vägtransporter och sjöfart.

Det finns en annan spännande möjlighet med cykeln. Metanol kan vara ett råmaterial för den petrokemiska industrin, som också använder fossil olja. Om plast, målar, lösningsmedel etc. gjordes av metanol med direkt luftavskiljande CO2, då blir processen effektivt kolnegativ eftersom kolet binds i fast form. Du kan inte göra det med el eller väte som en energivektor för transport.

Så, här är en omodern vy från en pragmatiker:behåll motorer, som är mycket prisvärda för den viktigaste intressenten (slutkunden), men eliminera boven – fossilt kol. Använd skatter för att straffa fossila kolbränslen och främja koldioxidneutrala elektrobränslen. Så snart något sådant bränsle sätts i poolen börjar alla fordon att kolsyra:man behöver inte vänta på obevisad ny teknik som kanske är överkomlig eller inte. Den befintliga infrastrukturen för bränsledistribution kan användas, för. Och kom ihåg det, medan jag personligen tror att strategier kan införas för att göra elektrobränslen lika billiga som de fossila alternativen, i verkligheten konkurrerar de inte med fossila bränslen utan med elektricitet och väte – de behöver bara vara billigare än de för att vara det mest attraktiva alternativet. Elektrobränslen skulle vara verkligt störande för elbilar och bränslecellsfordon på grund av den kända överkomliga kostnaden för vad de går in i. Det är också värt att notera att bränsle är ett agg köp; den är gjord för att köparen behöver den för att resa. Att köpa ett mer effektivt fordon, å andra sidan, kan nästan alltid försenas – och av den anledningen ger en koldioxidutsläpp av energikällan alltid snabbare resultat än att bygga ett mer effektivt fordon.

Vi kan till och med utveckla avancerade förbränningsmotorer och elbränslen för ökad systemeffektivitet och renare luft. Det finns också potential att bli koldioxid-negativ, utan att rubba den ekonomiska modellen för transporter och hålla beskattningen konstant. Förbränningsmotorns prisvärdhet kan ta oss ur den situation vi nu befinner oss i. Det är, trots allt, nyare teknik än antingen batteriet eller bränslecellen.

Att hitta en framtid

Politiker måste gå bortom det nuvarande paradigmet för politik för hållbarhet inom transporter, och börja titta på den större bilden. Verklig, long-term impacts on the key priorities of air quality and carbon emissions will only be achieved by an approach that clearly and consistently supports new technologies offering a strict benefit over current models. Any attempt to pick pre-supposed winners, particularly by closing off promising avenues of research, should be avoided; the stakes are too high, and the risk to society too great.

For the UK government, the context of Brexit adds an additional layer of urgency to this demand; on leaving the EU, Britain will almost certainly retain its commitments to the Union's vehicle standards, and a clear, consistent, communicative approach on the government side will be crucial to the future success of the industry.

Effective regulation can (and should) be a powerful driver of research and development in the automotive industry – but only when it's technologically agnostic and goal-driven.