木结构建筑能否将城市从碳源转变为碳库?

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,过渡到以木材为基础的木材产品,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。
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摄影:Stephane Groleau/Courtesy of Think Wood
在魁北克建造了14层的Origine,这是北美最高的全木公寓建筑。
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)的研究人员发表的一篇新论文,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了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建一个巨大的“银行金库”,每年可以在这些建筑中储存1000万到6800万吨的碳,否则这些碳可能会释放到大气中。
挪威木材酒店
照片由Øyvind Holmstad通过维基共享
Mjøstårne是挪威的一座18层的木结构建筑。
同时,社会将大幅减少与建筑业相关的碳排放加林娜Churkina她在耶鲁大学森林与环境研究学院(F&ES)担任访问学者期间领导了这项合作研究。

“自工业革命开始以来,我们一直将储存在森林和地下的所有碳释放到大气中,”PIK的资深科学家丘尔基纳说。“我们想要展示的是,将大部分碳排放回陆地是有前景的。”

除此之外,实现大规模的木制建筑部门有潜力在自然系统和城市之间创造一种新的“共生关系”,说艾伦Organschi他是耶鲁大学建筑学院和纽黑文格雷·奥根希建筑学院的另一位作者。

“这座城市将成为碳汇,而不是碳源,”他说。“我们本质上是在储存碳,否则这些碳会在森林地面上燃烧,以获取能量或有氧消化,让森林在这个恢复、吸收碳的系统中‘继续’下去。”

作者还包括芭芭拉有关系他是F&ES的资深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Gray Organschi建筑事务所的木材城市研究计划的研究人员。

尽管用木头建造房屋的做法可以追溯到古代,但在19世纪末,随着钢铁和钢筋混凝土技术变得更便宜、更可靠,沉重、坚固的木材的使用开始减少th世纪。与此同时,对于大型项目来说,由于许多原因,木材的使用变得越来越不受欢迎,包括木材产品的变异性,可以改变木材材料形状的吸收和解吸特性,以及对木制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成能量或在森林的地面上进行有氧消化,并让森林在这个恢复、吸收碳的系统中“继续”下去。
- Alan Organschi,耶鲁大学建筑学院和Gray Organschi建筑学院
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制品只是家得宝(Home Depot)的木材区发现的一些部件,但“大量木材”技术如今指的是由更小的板材和材料层压而成的工程木制品。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广泛测试表明,18层以上的建筑具有防火性能。)

事实上,从俄勒冈州的波特兰到日本的东京,世界各地的城市建筑项目都在大量使用木材。

Reck说:“使用木材作为内城的主要建筑材料似乎违反直觉,但新技术结合了压倒性的气候效益,使它成为每个城市规划师都应该考虑的事情。”

研究人员说,要实现大规模木材行业的扩张,将需要改变建筑规范、对建筑劳动力进行再培训、扩大生物基产品行业、创新的城市规划,以及大幅降低矿物基材料的生产规模。

关键的是,这还需要在森林可持续和持续的再造林努力方面取得进展,以防止过度开发森林资源和生态系统,并需要对木材产品的生命周期进行更多的研究,以确保储存在这些产品中的碳仍然是丘尔金娜说。

作者承认,将大规模木材工业发展到对传统建筑行业构成挑战的规模,需要更多的跨部门研究和协调。但是,他们说,他们的发现表明,在未来几十年,解决人类面临的一个关键的全球性挑战具有巨大的潜力。

“对我来说,这就像是第一步,”欧根希说。“这提出了一个问题:我们为什么要这样做?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. Graedel and 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


发布日期:2020年1月29日
请注意耶鲁大学环境学院(YSE)的前身是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)。2020年7月1日之前的新闻报道,是指当时的学校名称。
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