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耶鲁大学:大规模使用木材将缓解人类气候问题




2020-10-04         

耶鲁大学的一项最新研究显示,在建造新住宅、建筑物和基础设施时,使用更多木材产品不仅可以抵消生产混凝土与钢铁制造的大量碳排放,还可能将世界各地的城市变成一个巨大的 「碳汇」。

 

到本世纪中叶,全球城市人口的稳步增长将推动对新住房、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量上升到危险水平,如果更加依赖混凝土和钢铁等传统材料,将加剧气候变化。


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指出, 如果能够使用尽可能多的木质产品来满足这种建筑需求,那么城市扩张可能会带来缓解气候变化的机会。

 

由多学科研究人员和建筑师组成的跨学科团队在《自然可持续性发展》(Nature Sustainability)杂志上撰文预测,在中高层城市建筑设计中用工程木代替含碳量多的材料,有可能创造一个巨大的 「碳库」。这些建筑物每年可以储存1000万至6800万吨的碳排放,否则这些碳将会被释放到大气中。

 

同时,本次跨学科的研究主管Galina Churkina认为,在这种情况下,社会中建筑业生产的碳排放也将大幅减少。Churkina是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)的访问研究员,她同时也是PIK的高级科学家。她说:“自从工业革命开始以来,我们一直在向大气中释放储存在森林和地下的碳。这个研究想要表明,我们可能可以将大部分的碳返还到土地上。”


此外,来自耶鲁大学建筑学院和Gray Organschi Architecture工作室的另一位研究员Alan Organschi认为,除了减少碳排放, 大规模使用木材有可能在自然系统和城市之间建立一种新的“共生关系”。Alan公开表示, “城市将成为一个碳汇而不是碳源。我们将储存碳,否则这些碳将作为能源被燃烧,或在森林地面被有氧消化,同时使森林在这个恢复性的碳吸收系统中‘继续’。”

 

尽管使用木材建造建筑的历史可以追溯到远古时代,但是随着钢和钢筋混凝土技术变得越来越低成本并可靠,在19世纪末期,人们开始减少使用沉重的实心木材。同时,对于大型项目来说,木材也变得越来越不受欢迎。原因有很多,包括不同种类木材产品的特性区别,吸收和解吸特性使材料产生的形变,以及对木质建筑火灾风险的担忧。

 

但是技术进步已经改变了木材市场的格局。虽然许多人对于木制品的印象可能只了停留于家得宝(Home Depot)的木材区,但如今的 “重型木结构(Mass Timber)”指的是由更小的木板和材料层压而成的工程木产品。这些技术可以将木材分解成最小的组成部分,再重新组合以适应不同项目的需求,消除材料的弱点。

 

此外,广泛测试表明,层板胶合木和正交层板胶合木在高达18层的建筑物中也具有耐火性。 实际上,从波特兰到东京,大量的木材正在被用于城市建设项目。

 

“使用木材作为中心城市的主要建筑材料似乎有悖常理,但其新颖的技术与压倒性的气候优势,使之成为每个城市规划者都应该考虑的问题。”耶鲁大学林业与环境研究学院F&ES的高级研究员和工业生态学家Barbara Reck说。

 

研究人员表示,要实现重型木结构大规模使用,就需要 改变建筑法规, 对建筑工人进行再培训, 扩大生物制品行业, 创新城市规划,以及 大幅降低矿物材料生产规模。

 

研究团队认为,关键是要在 森林的可持续发展以及森林再造方面获得进展,防止对森林资源和生态系统的过度开发,并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能够长期存在。

 

研究员们承认,要使重型木结构的发展到足以挑战传统建筑行业的规模需要进行更多的 跨部门研究和协调。但他们认为,在未来几十年内,这项研究结果有潜力解决一个重大的全球挑战。

 

“对我来说,这就像是第一步,”研究员Organschi说。“这就引发了一个问题:我们为什么要这样做?答案是,如果我们做得对,当然这是个很大的假设, 建筑作为缓解气候变化工具的能力是惊人的。”

(责任编辑:中国红木网 hongmu.info)