Inbäddad koldioxid i byggnader: Sänk hindren, minska utsläppen

Idén om en koldioxideffektiv byggnad har traditionellt fokuserat på sofistikerade designstrategier för att avsevärt minska operativa energibelastningar och integrerade förnybara energiresurser med lastskiftande teknologier som minskar koldioxidintensiteten hos den energi som används.

Även om det fortfarande är nödvändigt står driften av byggnader för endast 28% av de totala globala koldioxidutsläppen och exkluderar en betydande del av utsläppen från byggnader. Dessa utsläpp orsakas av byggmaterial och metoder med hög koldioxidhalt (inbäddade koldioxidutsläpp).

Inbäddade koldioxidutsläpp står för cirka 11% av de globala utsläppen, ungefär samma som alla utsläpp från jordbruket. Och ändå, tills nyligen, har dessa koldioxidutsläpp flugit under radarn inom byggnader. Men allteftersom vi fortsätter att göra våra byggnader mer drifteffektiva kommer den relativa påverkan av byggnader att skifta från den koldioxid de använder för att fungera till den koldioxid de bidragit med genom sina material och konstruktion.

För att uppfylla de koldioxidminskningsmål som krävs för att hålla klimatförändringarna i schack måste vi minska de inbäddade koldioxidutsläppen i våra byggnader. Det innebär också att man förstår och försvagar de hinder som håller fastighetsbranschen tillbaka från ytterligare användning av material med låga koldioxidutsläpp, samt bättre förståelse och främjande av möjliga lösningar.

Barriärerna för att minska inbäddade koldioxidutsläpp kan definieras i 4 kategorier: Institutionell, finansiell, teknisk och kunskap.

Institutionella hinder uppstår på grund av trögheten i att förändra byggmetoder och koder som har utvecklats och förfinats under decennier för att matcha en ny värld. Finansiella hinder uppstår när kostnaden för ny teknik för att lösa dessa problem inte har uppnått skalfördelar för att möta nuvarande materialpriser. Teknologiska hinder uppstår på grund av bristen på marknadslivskraftiga material med låga koldioxidutsläpp i stor skala. Och slutligen uppstår kunskapsbarriärer genom bristen på 1) kunskap om byggnaders nuvarande inbäddade koldioxidprestanda och 2) kunskap om tillgängliga lösningar för att minska den."

Institutionella hinder

Byggnadssektorn är av sin natur, och av goda skäl, konservativ. Medan snabb innovation dominerar inom industrier som konsumentelektronik, måste framstegen inom byggnader mätas för att säkerställa skyddet av byggnadens inneboende. Denna konservatism är särskilt kritisk när man hanterar de delar av byggnaden som är primärt ansvariga för inbäddade koldioxidutsläpp: strukturella komponenter.

Eftersom koldioxidminskning ofta kräver nya tankar och lösningar, är minskning av inbäddade koldioxidutsläpp inte vägen för minsta motstånd i design; ofta kan det lägga till mer komplexitet till designprocessen genom att ifrågasätta de principer som har tjänat branschen under mycket lång tid.

Vi måste börja utmana grunder som: "Kan jag återanvända strukturen i en befintlig byggnad istället för att bygga nytt?"; "Hur kan jag reducera de fysiska materialen samtidigt som jag ger de nödvändiga estetiska och funktionella egenskaperna?"; "Kräver design med material med lägre koldioxidutsläpp en förändring i hur vi designar byggnaden?"

För att ta itu med dessa frågor behöver vi arkitekter och ingenjörer som är modiga och villiga att utmana designtraditionerna för att visa vad som är möjligt.

Finansiella hinder

Det finns också ekonomiska hinder för att inkludera nytt material i projekt. Kunder och designers är ofta villiga att betala mer för estetik som gör byggnaden mer unik. Men att betala mer för dolda strukturella komponenter som är gjorda av material med lägre koldioxidutsläpp är svårare att motivera.

I takt med att efterfrågan på material med lägre koldioxidutsläpp växer och produktionstekniken fortsätter att utvecklas, kommer den ekonomiska motiveringen att bli lättare. Men fram till den punkten kommer vi att behöva ett mer synligt, marknadsacceptabelt erkännande för värdet av att bygga på ett renare sätt för att kompensera för de ekonomiska effekterna av den tekniska inlärningskurvan.

Dessutom, även om vi börjar se fler byggprodukter med låga koldioxidutsläpp, är de inte tillgängliga i alla geografiska områden och med samma ledtider. Denna ökade komplexitet av geografisk och ledtidsvariation lägger till en projektrisk som måste minskas av arkitekten och entreprenören.

Tekniska barriärer

Det finns två nivåer av tekniska hinder för implementering: designteknik och materialteknik. Inom design, medan fler CAD-företag börjar integrera koldioxid i sina byggnadsmodelleringstekniker, är implementeringen av denna teknik långt ifrån allmänt accepterad.

Utan förmågan att beräkna i design behövs brett accepterade, högkvalitativa livscykelanalystekniker (LCA) för att förstå byggnadens koldioxidinnehåll. Det finns dock fortfarande en brist på utbredda, högkvalitativa LCA:er och miljöproduktdeklarationer (EPDs), särskilt i vissa regioner, för att göra det möjligt för designers att använda dem som ett designverktyg.

Det har skett betydande innovationer nyligen inom kritiska byggmaterial med hög koldioxidhalt som stål och cement. Men det krävs fortfarande mer innovation för att få dessa teknologier till skala.

Med tanke på investerings- och konstruktionstiden för dessa stora kapitalprojekt måste investeringar göras nu för att få tillräckligt stor inverkan i dessa industrier för att uppfylla de nödvändiga tidsplanerna för koldioxidminskning.

Kunskapsbarriärer

Inbäddad koldioxid har funnits som begrepp i minst ett decennium, men de flesta byggnadsproffs har fortfarande väldigt lite kunskap om

1. vilka material som har högt innehåll av koldioxid
2. hur man sänker inbäddat koldioxid
3. hur man mäter inbäddat koldioxid inom design.

Behovet av att lära sig nya tekniker är inte nytt för byggbranschen, men denna kunskap och designförmåga måste integreras i byggemenskapen mycket snabbare. Som sådan måste vi se till att kunskapen om inbäddad koldioxid är allmänt tillgänglig, lätt att förstå och lätt att implementera för alla designers som lsöker den.

Det är ytterst viktigt att skapa ytterligare möjligheter för designers att lära sig denna information genom att i allt högre grad kräva att den inbäddade koldioxiden i våra byggnader mäts och reduceras över tid.

Först när kunskapen blir omedelbart relevant och användbar i de flesta projekt kommer vi att börja bygga designgemenskapens förmåga att hantera detta i bred skala.

Det finns fortfarande hinder för att förstå och minska inbäddad koldioxid. Det finns dock några viktiga sätt som vi kan börja förändra marknaden på, erodera dessa barriärer och snabbare integrera minskning av inbäddade koldioxidutsläpp i vår byggda miljö. Rent konkret tycker jag att två lösningar skulle vara en början för att vårda nya och bättre metoder.

Beräkning av Inbäddade Koldioxidutsläpp i Hela Byggnader

För det första måste vi samla in den data som krävs för att kunna sätta en baslinje för att göra förändringar. För att göra detta bör utvecklare och tillgångsägare bygga in kravet på att helbyggnads-LCA ska utföras på nya utvecklingar, oberoende av att sätta reduktionsmål.

Att ställa kravet på användningen av LCA inom designprocessen kommer att skapa den efterfrågan som krävs för att få in dessa verktyg i designprocessen och den praktiska erfarenhet som krävs för att integrera informationen i designbeslut som är nödvändiga för att starta minskning av inbäddade koldioxidutsläpp. Även om LCA har införlivats i många byggnadsklassificeringssystem, bör dessa analyser inte begränsas enbart till byggnader som håller på att certifieras utan bör bli en del av den normala designprocessen.

Om en helbyggnads LCA inte är genomförbar, bör utvecklaren eller tillgångsägaren åtminstone kräva en LCA för byggnadens strukturella system. Att sätta upp denna mätning kommer att skicka en marknadssignal till tillverkare av produkter med hög koldioxidintensitet att det kommer att finnas en marknad för produkter med låga koldioxidutsläpp, för att tillåta dem att göra kapitalinvesteringar i ny teknik.

Designkrav / Efterfrågan

För det andra, efter etableringen av mättekniker, uppmanar jag utvecklare och tillgångsägare att också skicka en mycket tydlig signal till marknaden genom att upprätta designmål för intensiteten av inbäddade koldioxidutsläpp inom sin design. Dessa mål bör minska med tiden för att tydligt låta marknaden veta att det kommer att finnas en ökad efterfrågan på produkter med låga koldioxidutsläpp inom en snar framtid.

Även om dessa designmål skulle kunna fastställas som frivilliga på kort sikt, för att driva på minskningen av inbäddade koldioxidutsläpp, bör dessa mål bli ett krav på byggnadsdesign på medellång sikt för att tydligt flytta investeringar mot designföretag som kan skapa dessa byggnader och materialtillverkare som kan leverera byggmaterial med låga eller inga koldioxidutsläpp.

Medan inbäddade koldioxidutsläpp nu kommer till frontlinjen för koldioxidminskningar i byggnader, kommer det att växa i betydelse och kommer att behöva inkluderas i de framsteg som görs i operativa energireduktioner för att fortsätta att minska koldioxidutsläppen i våra byggnader.

Med tanke på takten i tillväxt och utveckling är vår byggda infrastruktur en av de viktigaste koldioxidkällorna som vi kan fokusera på för att bromsa klimatförändringarnas framsteg.

Lyckligtvis finns det många utvecklare och designers som redan leder vägen och driver ut både operativ och inbäddad koldioxid ur sina portföljer. Jag hoppas få se dem få konkurrensfördelar – fördelar som kommer att sporra till ytterligare förändring och engagemang inom branschen.

Det råder ingen tvekan om att vi klarar utmaningen att föra våra byggnader till nettonoll eller till och med nettopositiv, inklusive inbäddad koldioxid.

Läs mer om inbäddad koldioxid och hur du hanterar den.

Corey Barnes-Covenant hjälper företag inom fastighetssektorn att övergå till mer hållbara och cirkulära affärsmodeller och tillvägagångssätt. Han arbetar med globala företag från Rambolls ledningskonsultverksamhet i USA. Utforska hans syn på cirkularitet i den här videon.

1) https://www.worldgbc.org/embodied-carbon

2) https://www.wri.org/insights/4-charts-explain-greenhouse-gas-emissions-countries-and-sectors