像做蛋糕一样,打通建筑行业脱碳的“最后一公里”

文章来源:未知碳交易网2021-02-22 13:56

为了建造真正低碳的建筑,我们必须采用诸如氢气、碳捕捉等突破性科技,并探索混凝土、工业产品,甚至房屋本身的新设计方式。
 
它被称作脱碳的“最后一公里”。
 
当前,全球各大公司和各国都在勾勒自家的路线图,以期待在2050年之前实现净零排放。在这一巨大的转变中,有一些来得较为直接,例如汽车的电动化,清洁能源并入电网。
 
然而说到建筑,工程师和决策者碰到了一个难题:即便是覆盖着太阳能电板的房屋依然可能含有混凝土和钢材,而这两大产业就排放问题来说尤为棘手。研究人员称,为了建造真正低碳的建筑,我们必须采用诸如氢气、碳捕捉等突破性科技,并探索混凝土、工业产品,甚至房屋本身的新设计方式。
 
然而其回报是相当高的。国际能源署(International Energy Agency)称,如果计算消耗的能源以及建造过程,各类建筑贡献的碳排放占到了全球总量的40%。伦敦大学学院巴特利特建设与项目管理学院(University College London’s Bartlett School of Construction and Project Management)的气候变化经济学教授关大博(音译)指出,如果要修建一栋真正零碳房屋、办公楼或商场,其建造和维护所涉及的每一个行业都必须首实现脱碳。
 
关大博说,建造活动“会调动整个经济供应链。供应链的排放量非常之高。”
 
“就像做蛋糕一样”
 
麻省理工学院(MIT)混凝土可持续性中心(Concrete Sustainability Hub)的执行总监杰里米•格里高利说,提到混凝土,“唯一用量超过人力的便是水。”
 
混凝土的核心便是水泥,它是一种关键的粘合剂,能够将沙和水转变为全球处处可见的材料。国际能源署称,2019年全球的水泥产量达到了41亿吨,而其本身也极难脱碳。水泥必须在极高的温度下才可以形成,而且制作水泥所需的化学反应天然就会生成二氧化碳。格里高利指出,计算上述这些碳排放,水泥贡献的排放量高达全球总量的8%。
 
由于我们很难使用可再生能源来产生超高温所需的能量密度,因此真正的低碳水泥可能得依靠碳的捕捉、储存和利用,这样便能够防止二氧化碳被排入大气,我们可以通过将其注入地下,也有可能通过将其注入混凝土本身来实现这一点。
 
格里高利说,还有一种方法也是可行的,那就是减少水泥用量,甚至是替换混凝土中的水泥。这些方案已然存在:古罗马人使用火山灰作为粘合剂来制作混凝土。然而,我们也能够使用很多种废弃物来替代,包括燃煤电厂的副产品粉煤灰。有一些配方可以让碳密度较传统水泥大幅降低70%,而且成品的功效与普通水泥无异。
 
格里高利说:“就像做蛋糕一样,你能够使用全麦面粉。它依然看起来是蛋糕,只是味道略有不同。”
 
减排,再利用,回收
 
钢铁行业碰到的一些问题与混凝土类似。主要来讲,钢铁生产需要高温,而且这一过程也会释放一些二氧化碳,只不过排放量可以少一些。钢铁有一个优势,它的回收更方便,但这一点也面临着挑战。位于威尔士的斯旺西大学(University of Swansea)未来钢铁制造研究中心(Future Steel Manufacturing Research Hub)“Sustain”项目的项目经理理查德•库里说,回收的废铁数量满足不了需求,而且废铁的再加工需要耗能。
 
从物流方面来讲,回收是一件具有挑战性的事情,而且会降低金属的品质。与混凝土行业一样,钢铁行业最可行的解决方案也是碳的捕捉、利用和存储,哪怕这些技术还没有成为商业主流。
 
Sustain项目的副主任卡梅隆•普利戴尔-皮尔斯称,我们还应该采用更好的设计,不管是建筑还是基础设施,是的,还包括电动汽车,从而让拆卸变得更加便捷,这样,人们便可获取零部件并进行回收。
 
他表示,另一个解决方案就是再利用。
 
他说:“我们当前正在非常仔细研究的一件事情是,我们对某种产品能够了解到什么程度,以及跟踪钢厂在某个特定时间点会生产哪种产品,然后这种产品在其生命周期中都会经历什么变化。”
 
与回收不同的是,此举具有一个重大优势:基本上没有任何二氧化碳排放。
 
冬暖夏凉
 
说到设计,另一个潜在的解决方案可谓是近在咫尺:从我们以前的建筑中吸取灵感。
 
耶鲁大学建筑生态系统中心(Yale University’s Center for Ecosystems in Architecture)的创始主任安娜•戴森说,例如,新英格兰的传统房屋都拥有南向窗户,这样便可以最大化地引入阳光,并减少冬天的黑暗时长。
 
她还表示,全球各地的房屋在传统上都会按照最适合气候的方式进行设计和建造,然而,“在20世纪期间,随着建筑越发依赖于廉价的化石燃料,人们在房屋的方位以及气候适配方面并未设定十分严格的要求。”
 
此外,为了管理室内温度,房屋的形状和尺寸都会匹配当地的气候。在潮湿地区,房屋设计会采用充足的通风和大坡度屋顶来提升空气的流通。在白天炎热夜晚寒冷的干旱地区,房屋较为宽敞而且都是浅色,以反射热量。这些原则,以及生物可降解材料的使用,例如木料、稻草、椰子壳和竹子,成为了戴森这类建筑师如今重新审视的理念。
 
当然,这里并没有一劳永逸的解决办法。戴森指出,房屋依然需要能源来照明和供热,而且首选清洁能源。目前我们面临的挑战是,不仅要让房屋能够适应未来100年的发展,同时还得寻找各种方式来改进那些已经矗立了一个世纪的老房子。
 
戴森说:“我们还有很长的路要走,但我们在设计方面还有很多文章可做。”(财富中文网)
 
译者:冯丰

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