木结构建筑能将城市从碳源转变为碳库吗?
耶鲁大学的一项新研究预测，在新住房、建筑和基础设施建设中向木质产品的过渡，不仅会抵消与混凝土和钢铁生产相关的大量碳排放，还会把世界城市变成一个巨大的碳汇。
凯文·丹尼希
到本世纪中叶，世界城市人口的稳步增长将推动全球对新住房、商业建筑和其他基础设施的巨大需求。这种建筑热潮可能会使全球碳排放上升到危险水平，并加剧气候变化——尤其是如果它依赖混凝土和钢铁等传统材料的话。
但是，根据耶鲁大学和波茨坦气候影响研究所(PIK)的研究人员领导的一篇新论文，如果社会能够使用更多的木制品来满足这种建筑需求，这种城市增长实际上可能提供一个缓解气候变化的机会。
写作在《自然的可持续性一个由研究人员和建筑师组成的多学科团队预测，用工程木材设计中高层城市建筑，而不是主要依赖碳密集型材料有潜力创造一个巨大的“银行金库”，每年可以在这些建筑中储存1000万到6800万吨碳，否则这些碳可能会被释放到大气中。
但是，根据耶鲁大学和波茨坦气候影响研究所(PIK)的研究人员领导的一篇新论文，如果社会能够使用更多的木制品来满足这种建筑需求，这种城市增长实际上可能提供一个缓解气候变化的机会。
写作在《自然的可持续性一个由研究人员和建筑师组成的多学科团队预测，用工程木材设计中高层城市建筑，而不是主要依赖碳密集型材料有潜力创造一个巨大的“银行金库”，每年可以在这些建筑中储存1000万到6800万吨碳，否则这些碳可能会被释放到大气中。
同时，社会将大幅减少与建筑行业相关的碳排放，他说加林娜Churkina她在耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)担任访问研究员时领导了这项合作研究。
“自工业革命开始以来，我们一直在向大气中释放储存在森林和地下的所有碳，”PIK的资深科学家丘尔基纳说。“我们想要展示的是，我们可以将大部分碳排放回土地中。”
除此之外，实现大规模的木质建筑行业有可能在自然系统和城市之间创造一种新的“共生关系”，他说艾伦Organschi另一位作者来自耶鲁大学建筑学院和纽黑文的格雷·奥甘斯基建筑学院。
“这座城市将成为一个碳汇，而不是一个碳源，”他说。“我们本质上是在储存碳，否则这些碳会被燃烧作为能量，或在森林的地面上进行有氧消化，让森林在这个恢复性的碳吸收系统中‘继续’。”
作者还包括芭芭拉有关系他是F&ES的高级研究科学家和工业生态学家，托马斯Graedel以及来自波茨坦气候影响研究所、清华大学地球系统科学系和格雷organscharchitecture的木材城市研究项目的研究人员。
虽然使用木材的做法可以追溯到古代，但随着钢铁和钢筋混凝土技术和技术在19世纪末变得更便宜和更可靠，重型、实木的使用开始减少th世纪。与此同时，对于更大的项目，由于许多原因，木材的使用变得越来越不受欢迎，包括木制品的不同性质，可以改变木材材料形状的吸收和解吸特性，以及对木质建筑火灾风险的担忧。
“自工业革命开始以来，我们一直在向大气中释放储存在森林和地下的所有碳，”PIK的资深科学家丘尔基纳说。“我们想要展示的是，我们可以将大部分碳排放回土地中。”
除此之外，实现大规模的木质建筑行业有可能在自然系统和城市之间创造一种新的“共生关系”，他说艾伦Organschi另一位作者来自耶鲁大学建筑学院和纽黑文的格雷·奥甘斯基建筑学院。
“这座城市将成为一个碳汇，而不是一个碳源，”他说。“我们本质上是在储存碳，否则这些碳会被燃烧作为能量，或在森林的地面上进行有氧消化，让森林在这个恢复性的碳吸收系统中‘继续’。”
作者还包括芭芭拉有关系他是F&ES的高级研究科学家和工业生态学家，托马斯Graedel以及来自波茨坦气候影响研究所、清华大学地球系统科学系和格雷organscharchitecture的木材城市研究项目的研究人员。
虽然使用木材的做法可以追溯到古代，但随着钢铁和钢筋混凝土技术和技术在19世纪末变得更便宜和更可靠，重型、实木的使用开始减少th世纪。与此同时，对于更大的项目，由于许多原因，木材的使用变得越来越不受欢迎，包括木制品的不同性质，可以改变木材材料形状的吸收和解吸特性，以及对木质建筑火灾风险的担忧。
我们本质上是在储存碳，否则这些碳会被燃烧作为能量，或在森林的地面上进行有氧消化，让森林在这个恢复性的碳吸收系统中“继续”。
但技术进步已经重塑了木材材料行业。虽然许多人可能认为木材产品只是简单地在家得宝的木材部分发现的块，“大量木材”技术这些天指的是工程木材产品，由更小的板和材料层压。这些方法使生产者能够将木材材料分解成最小的组件，并将其重新组合以适应项目——消除材料的脆弱性和弱点。(此外，对胶层合梁和交叉层合木结构的大量测试也证明了18层楼高的建筑的耐火性能。)
事实上，从俄勒冈州的波特兰到日本的东京，大量木材现在被用于世界各地的城市建筑项目。
“使用木材作为内城的主要建筑材料似乎有悖直觉，但新技术与巨大的气候效益相结合，使它成为每个城市规划者应该考虑的东西，”Reck说。
研究人员说，要实现大规模木材行业的大规模扩张，需要改变建筑规范、对建筑工人进行再培训、扩大生物基产品行业、创新城市规划以及大幅降低矿物基材料的生产规模。
至关重要的是，它还需要在森林可持续发展方面取得进展，并继续努力重新造林，以防止对森林资源和生态系统的过度开发，以及对木材产品的生命周期进行更多的研究，以确保这些产品中储存的碳仍然是长期储存，丘尔基纳说。
这组作者承认，将大规模木材工业发展到挑战传统建筑行业的规模，将需要更多的研究和跨部门的协调。但是，他们说，他们的发现表明，解决未来几十年人类面临的一个关键的全球挑战的巨大潜力。
“对我来说，这就像是第一步，”Organschi说。“这就提出了一个问题:我们为什么要这么做?答案是，如果我们做对了，这是一个很大的如果-建筑作为气候缓解工具的纯粹能力是惊人的。这简直就是奇迹”。
事实上，从俄勒冈州的波特兰到日本的东京，大量木材现在被用于世界各地的城市建筑项目。
“使用木材作为内城的主要建筑材料似乎有悖直觉，但新技术与巨大的气候效益相结合，使它成为每个城市规划者应该考虑的东西，”Reck说。
研究人员说，要实现大规模木材行业的大规模扩张，需要改变建筑规范、对建筑工人进行再培训、扩大生物基产品行业、创新城市规划以及大幅降低矿物基材料的生产规模。
至关重要的是，它还需要在森林可持续发展方面取得进展，并继续努力重新造林，以防止对森林资源和生态系统的过度开发，以及对木材产品的生命周期进行更多的研究，以确保这些产品中储存的碳仍然是长期储存，丘尔基纳说。
这组作者承认，将大规模木材工业发展到挑战传统建筑行业的规模，将需要更多的研究和跨部门的协调。但是，他们说，他们的发现表明，解决未来几十年人类面临的一个关键的全球挑战的巨大潜力。
“对我来说，这就像是第一步，”Organschi说。“这就提出了一个问题:我们为什么要这么做?答案是，如果我们做对了，这是一个很大的如果-建筑作为气候缓解工具的纯粹能力是惊人的。这简直就是奇迹”。
原文:
Churkina, Galina, Alan Organschi, Christopher P. O. Reyer, Andrew Ruff, Kira Vinke, Zhu Liu, Barbara K. Reck, T. E. greaedel和Hans Joachim Schellnhuber. 2020。“建筑是全球的碳汇。”自然的可持续性。DOI:10.1038 / s41893 - 019 - 0462 - 4
关于这个故事
2020年1月29日发布