Воплощенный углерод в строительстве определяется как выбросы углерода, связанные с производством и транспортировкой строительных материалов и процессом строительства.
На долю зданий приходится 39% глобальных выбросов парниковых газов (ПГ): 28% от эксплуатации зданий и 11% воплощенного углерода от строительных материалов и строительства.
В некоторых случаях воплощенный углерод может составлять до половины общего углеродного следа здания в течение его срока службы. Это во многом связано с углеродоемкими процессами производства материалов и большим количеством ископаемого топлива, используемого еще до того, как материалы попадают на строительную площадку.
1. Необходимость понимания воплощенного углерода
В отличие от эксплуатационного углерода, воплощенный углерод не может быть уменьшен в материалах после завершения строительства здания. По мере того, как здания продолжают повышать эксплуатационную эффективность, воплощенный углерод будет составлять все большую часть общих выбросов углерода в течение всего срока службы здания. Хотя осведомленность об этой теме все еще растет, учет воплощенного углерода необходим для строительной отрасли, поскольку она работает над смягчением последствий изменения климата.
Если ничего не предпринимать для решения проблемы воплощенного углерода, то вряд ли удастся достичь целевых показателей выбросов, необходимых для удержания глобального потепления в пределах 2°C. Для достижения амбициозных климатических целей решение проблемы воплощенного углерода должно стать частью стратегии строительной отрасли по смягчению последствий изменения климата.
2. Как оценить воплощенный углерод?
Определить “горячие точки” углерода – системы или материалы, которые вносят наибольший вклад в воплощенные выбросы парниковых газов здания. Это позволит команде проекта определить приоритеты и выбрать материалы, которые могут существенно изменить ситуацию.
Оценка жизненного цикла всего здания (WBLCA) является наиболее широко используемым методом для оценки воплощенного углерода, но в качестве первого шага в дополнение к нему можно использовать и другие инструменты.
Для элементарного понимания и получения представления об углеродном следе различных материалов в Интернете можно найти несколько бесплатных ресурсов. Можно обратиться к Bath Inventory of Carbon and Energy (ICE)который является давно известным источником данных о воплощенном углероде, или на база данных Quartzкоторая содержит основные данные о здоровье и воздействии на окружающую среду по 102 распространенным строительным материалам.
Экологические декларации продукции (EPD) могут быть использованы для понимания углеродного следа конкретных продуктов. EPD основаны на “функциональных единицах”, а не на весе, и обычно предоставляют данные об углеродном следе конкретного материала или набора продуктов, а не общий базовый показатель.
Лучший способ получить четкое представление о том, как один продукт или система сравниваются с другими в контексте строительного проекта, – это использовать WBLCA. Этот процесс анализирует воздействие строительных материалов с различных сторон. Например, можно определить потенциал глобального потепления материала на протяжении всего его жизненного цикла – от добычи и производства до свалки или завода по переработке.
3. Как сократить воплощенный углерод?
Самый первый вопрос, который необходимо задать перед началом строительного проекта, – действительно ли необходимо новое строительство, или же повторное использование и применение использованных строительных материалов позволит выполнить работу. Избегая использования новых строительных материалов, можно полностью избежать их воздействия.
Также важно подумать о сроке службы новых зданий до того, как они будут построены. Не представляется целесообразным выбрасывать углерод дважды или трижды при строительстве нового здания, когда существующее здание может служить два или три раза в течение срока службы. Проектировать здание с учетом будущего использования и деконструкции систем, чтобы использовать материалы во второй раз в другом здании.
4. Оптимизация структурных систем
Один из наиболее важных выводов, сделанных на WBLCA, заключается в том, что структурные системы являются основными источниками воплощенного углерода в здании, его доля составляет 80%. Поэтому первоочередным шагом для снижения уровня воплощенного углерода в проекте является сосредоточение внимания на структурной системе. Бетон, дерево и сталь могут быть оптимизированы различными способами для снижения воздействия.
4.1 Бетон и цемент
Бетон имеет большой след из-за процесса выделения углерода, используемого для производства вяжущего портландцемента, одного из его основных ингредиентов. На этот процесс приходится 5% глобальных выбросов CO2. Воплощенный углерод бетона в проектах может быть снижен путем замены части цемента дополнительными цементирующими материалами (ДЦМ), такими как летучая зола или доменный шлак.
Существует несколько способов снизить содержание цемента, например, уменьшить его расход за счет использования более качественного заполнителя или уменьшить содержание воды. Воздействие бетона также может быть снижено путем установления прямого диалога с поставщиком готовой смеси и уточнения структурных и экологических требований.
4.2 Сталь
С точки зрения веса сталь имеет значительно больший овеществленный углеродный след, чем бетон; на одну тонну стали приходится примерно одна тонна выбросов парниковых газов. Производство стали ответственно за 6,6% глобальных выбросов парниковых газов, что сравнительно выше, чем у портландцемента.
Хотя в развитых странах для производства стали используются электродуговые печи (ЭДП), в ряде стран до сих пор применяются основные кислородные печи (ОКП), которые являются более грязной технологией. Использование ЭАП наряду с более чистой электросетью привело к снижению углеродного следа отрасли на 36% с 1990-х годов.
Подходы к сокращению количества стали в строительстве включают в себя принятие композитной конструкции, где сталь и бетонная плита работают вместе, чтобы уменьшить размер балок. Кроме того, выбор боковой системы также может оказать большое влияние на количество стали. Рамы с диагональными распорками требуют меньше стали, чем рамы с моментом. Рекомендуется привлекать инженера-конструктора на ранней стадии проекта для уменьшения количества овеществленного углерода.
4.3 Конструкционная древесина
Применение древесины вместо бетонных или стальных элементов дает значительные преимущества в отношении углерода. Изделия из древесины связывают углерод, в то время как сталь и бетон производятся путем сжигания ископаемого топлива. Склонность к строительству с использованием массовых древесных структурных продуктов, таких как поперечно-ламинированная древесина (CLT), резко возросла, отчасти из-за предполагаемого более низкого воздействия углерода в воплощенном виде.
Часто задаваемые вопросы
Что такое воплощенный углерод?
Воплощенный углерод в строительстве определяется как выбросы углерода, связанные с производством и транспортировкой строительных материалов и процессом строительства.
Каков наилучший способ оценки воплощенного углерода?
Оценка жизненного цикла всего здания (WBLCA) является наиболее широко используемым методом оценки воплощенного углерода.
Как можно оптимизировать использование цемента и бетона, чтобы сократить количество воплощенного углерода?
Существует несколько способов снизить содержание цемента, например, уменьшить его использование за счет использования более качественного заполнителя или снизить содержание воды. Воздействие бетона также может быть снижено путем установления прямого диалога с поставщиком готовой смеси и уточнения структурных и экологических требований.
Может ли бетон с нулевым содержанием углерода заменить традиционный?
Как мы можем уменьшить углеродный след в строительном секторе?
Читайте далее:- Как можно использовать воплощенный углерод для снижения глобального потепления?.
- Виды дефектов древесины как строительного материала.
- Отверждение бетона углекислым газом [PDF].
- Узнайте, как этот норвежский город добился нулевого уровня углеродного строительства.
- Методы и практика устойчивого бетонного строительства.
- Характеристики хорошей древесины.
- Пиксельное строительство: Проверка выбросов углекислого газа.