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如果用木头而不是水泥和钢材建造,建筑物可以成为全球二氧化碳汇

2022-02-09 新弘瑞森

一项新的研究表明,在城市建设中用木材取代水泥和钢铁的材料革命可以为气候稳定带来双重好处。首先,它可以避免水泥和钢铁生产的温室气体排放。 其次,它可以将建筑物变成碳汇,因为它们可以储存树木从空气中吸收的二氧化碳,这些树木被采伐并用作工程木材。然而,国际作者团队强调,虽然理论上可以获得所需的木材采伐量,但这种扩大规模显然需要最谨慎、可持续的森林管理和治理。

摩天大楼建筑 iwth 木头。照片:naturalwood.com - KK Law城市化和人口增长将为建造新的住房和商业建筑创造巨大的需求——因此,除非得到适当解决,否则水泥和钢铁的生产仍将是温室气体排放的主要来源,”该研究的主要作者 Galina Churkina 说,她隶属于美国耶鲁大学林业与环境研究学院和德国波茨坦气候影响研究所 (PIK)。 “然而,全球气候系统面临的这种风险可以转化为缓解气候变化的有力手段,方法是大幅增加工程木材在全球建筑中的使用。我们的分析表明,这种潜力可以在两种情况下实现。 首先,采伐的森林是可持续管理的。 

四种木材使用情景有助于气候稳定

科学家们计算了未来三十年的四种情景。假设一切照旧,到 2050 年,只有 0.5% 的新建筑是用木材建造的。如果大规模木材制造相应增加,这一比例可能会提高到 10% 或 50%。 科学家们表示,如果目前工业化水平较低的国家也进行转型,甚至 90% 的木材都是可以想象的。这可能导致在最低情景下每年储存 1000 万吨碳,在最高情景下每年储存近 7 亿吨碳。此外,建造木结构建筑可将钢铁和水泥制造的温室气体累积排放量减少至少一半。 与目前每年大约 110 亿吨的碳排放量相比,这似乎并不多,

假设继续使用混凝土和钢材建造建筑物,并假设人均建筑面积增加,按照过去的趋势,到 2050 年,矿物基建筑材料的累积排放量可能高达二氧化碳排放量预算的五分之一——这一预算为如果我们希望按照各国政府在《巴黎协定》中的承诺将升温幅度保持在远低于 2°C 的水平,则不应超过此上限。 重要的是,为了在本世纪中叶实现净零排放,社会需要某种二氧化碳汇来平衡剩余的难以避免的排放,即来自农业的排放。

建筑物可能是这样的水槽——如果由木材制成的话。以层压木材建造的五层住宅建筑每平方米可储存高达 180 公斤的碳,是高碳密度天然林地上生物量的三倍。 尽管如此,即使在 90% 的木材情景中,木材城市 30 年来积累的碳总量也不足全球森林地面碳储存总量的十分之一。

保护林免受不可持续的伐木是关键”

“因此,如果要大幅增加木材使用量,保护森林免受不可持续的伐木和各种其他威胁是关键,”来自 PIK 的合著者 Christopher Reyer 强调说。“我们对可持续森林管理和治理的愿景确实可以改善全球森林的状况,因为它们的价值更高。”

科学家们总结了从官方采伐统计数据到复杂模拟模型的多条证据,发现从理论上讲,未开发的木材采伐潜力将满足 10% 木材情景的需求。如果全球建筑物中的人均建筑面积不会增加而是保持在目前的平均水平,它甚至可以满足 50% 和 90% 木材情景的需求。 “其中包含相当多的不确定性,但似乎非常值得探索,”雷尔说。“此外,需要种植园来满足需求,包括热带和亚热带地区的小规模土地所有者种植快速生长的竹子。”

减少使用圆木作为燃料——目前大约一半的圆木收获被燃烧,也增加了排放——将使更多的圆木可用于用工程木材建造。此外,重新使用被拆除建筑物中的木材可以增加供应。

木质建筑

树木技术——“为我们自己建造一个安全的地球家园”

木材作为一种建筑材料,在分析中具有许多有趣的特征。例如,大型结构木材比较耐火——如果燃烧,它们的内核会受到炭化层的保护,因此火灾很难真正摧毁它们。 这与轻型框架建筑火灾所引发的流行假设形成鲜明对比。许多国家建筑规范已经承认这些属性。

“树木为我们提供了无与伦比的完美技术,”该研究的合著者、PIK 名誉主任 Hans Joachim Schellnhuber 说。“它们将二氧化碳从我们的大气中取出,并顺利地将其转化为氧气供我们呼吸,并在它们的树干中将碳转化为供我们使用。 没有我能想到的更安全的碳储存方式。几个世纪以来,社会一直在充分利用木材来建造建筑物,但现在气候稳定的挑战要求进行非常严重的升级。如果我们将木材设计成现代建筑材料并巧妙地管理收获和建筑,我们人类就可以在地球上建造一个安全的家。”

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