或许你正疑惑,碳负性建筑材料是否真的能够吸收比其生产过程中排放的更多的碳。如果你有这样的疑问,那么你并不孤单,我们中的许多人都有。事实上,很多人心中都有同样的疑问……这并不奇怪,因为碳负性建筑系统是相当新颖的概念,但它已经站稳脚跟,并将持续发展。为什么呢?全球超过三分之一的温室气体(GHG)排放都来自建筑行业。而世界正处于必须减少温室气体排放的关键时刻。这就是原因。
碳中和意味着材料排放的CO2量与其从大气中移除的量相等。而碳负性则意味着产品吸收的CO2量多于其释放的量。碳负性建筑系统涉及使用能够从空气中有效移除CO2的建筑材料和技术,从而大幅削减建筑行业的碳排放。这是通过结合应用以下方面来实现的:
建筑行业及其对环境的影响近年来越来越受到关注。建筑行业占用了大量的能源并产生了大量的碳排放。在建造建筑物时,存在许多温室气体的来源,如二氧化硫、一氧化碳、碳、颗粒物和其他污染物。其他主要来源还包括建筑材料生产和运输、处理、废物倾倒以及施工设备需求所需的能源。
建筑中使用的材料和产品,如钢铁和铝,是通过各种过程制造出来的。这些过程包括原材料提取、原材料处理、熔融、最终产品制造以及运输到建筑工地。这些过程中的每一个都使用以碳排放形式表达的能源。所有建筑材料和产品的总排放以及将它们组合在一起所涉及的施工,都指的是建筑的隐含碳。隐含碳约占建筑行业总温室气体排放的20%。减少隐含碳是该行业切实可行的缓解措施之一。而这可以通过选择碳汇和碳负性建筑材料及产品来实现。传统建筑技术在能源需求上主要依赖化石燃料,这导致巨大的碳排放。再加上这些传统系统往往缺乏节能方法的事实,这进一步导致了更多的能源使用和更高的成本。此外,传统建筑系统没有从环境中移除碳的能力。即使在施工过程中减少了排放,建筑物本身排放的碳仍然会是正值。控制全球气温上升已不再是选择;而是必须。否则,地球将面临更严重的气候变化影响。这就是转向使用碳负性建筑材料的重要性所在。除了可持续性外,它们还提供了巨大的财务优势。例如,使用可再生能源和节能工程可能会降低建筑商和租户的能量费用。更值得注意的是,现代碳负性建筑材料的碳封存能力可以产生碳信用额。碳信用额是通过减少或从大气中移除碳而获得的单位。每个信用额代表阻止或移除的一吨碳。现在,你可能想问,哪种建筑材料的碳足迹最低,以获得最多的信用额?这实际上取决于材料或产品的处理方式、其背后的技术、能源使用、所使用的原材料等。请记住隐含碳的概念。混凝土价格便宜且易于制造,使其成为世界各地建筑行业喜爱的材料。但这却以地球的健康为代价——占全球碳排放的7%。这一事实促使科学家和工程师们竞相设计更可持续的建筑材料。除了碳负性或绿色混凝土外,还有哪些低碳建筑材料的例子呢?低碳建筑材料的研究与开发导致了使用回收产品的创新产品的出现。以下是一些最近开发的碳负性建筑材料的例子。生产金属的过程碳密集度很高。但考虑其整个生命周期性能可以降低其总能源使用。这是因为回收金属的重复使用不会影响其性能。
此外,重复使用现有的金属结构部件,如钢柱和梁,甚至是无需完整的回收过程也是可能的。更有趣的是,建筑商可以使用并非专为建筑而设计的金属产品。例如,集装箱也可以被重新用于建造新结构。使用40%的粉煤灰(主要由铁、硅和氧化铝组成的细玻璃粉)有助于减少传统砖中的隐含碳。它是燃烧煤炭发电的副产品。自2009年以来,这种低碳建筑材料一直得到使用。瓷砖之所以被称为绿色,是因为它使用了约50%回收玻璃和其他矿物制成的陶瓷。将废玻璃制成瓷砖后,用于内部和外部地板及覆层。闪闪发光的玻璃成分增加了瓷砖的审美质量。木材按干重计算,由约50%的碳组成。考虑到木材中的隐含碳和储存的碳,许多木材建筑材料都是碳负性的。由于其碳负性特性,木材作为流行的建筑材料正在强势回归。与由碳密集型化石燃料制成的混凝土和金属不同,木材是一种可再生材料,有助于从大气中移除CO2。另一种不太为人知的碳负性建筑材料是麻绒混凝土。它是由麻纤维和胶状粘合剂组成的复合材料。麻可以吸收比典型森林多两倍的碳。使用工业过程的副产品和回收材料来替代制造传统混凝土所需的原材料。例如,用粉煤灰和粒化高炉矿渣替代碳密集型水泥。
同样,洗涤后的铜渣可以代替骨料或沙使用。使用拆除碎屑中的回收花岗岩也有助于减少混凝土的排放。一种方法是添加生物成因的石灰石(一种碳中性材料),它可以从空气中吸收CO2,使其成为碳负性。另一种方法是用海水和镁基水泥替代传统的水泥混合物。它可以吸收碳,而不是像传统水泥那样排放碳。混凝土的关键成分——水泥的制造,占全球总排放量的惊人8%。但不可能停止使用混凝土块来建造结构。因此,创新方法应运而生,使混凝土不仅是一种碳中性的建筑材料,而且是碳负性的。毕竟,我们需要更坚固的房屋来抵御更强烈的暴风雨和飓风。在所有这些选项中,哪种是最好的碳中性建筑材料呢?为了帮助你决定或开始你的选择过程,我们将为你提供该行业的顶级产品。虽然有不少先驱公司试图在这个领域崭露头角,但以下是一些脱颖而出的最佳公司。在我们的最佳碳负性建筑材料列表中,Plantd的产品名列前茅。Plantd是一家革命性的可持续建筑材料公司,它将快速生长的多年生草转化为耐用、碳负性的建筑材料。
Plantd的专利低碳排放生产技术最近在A轮融资轮中吸引了1000万美元。该轮融资由美国家族企业风险投资公司领投。该公司的联合创始人兼工程师——胡德·谭和纳森·西尔弗奈尔,曾在SpaceX共事,并磨练了他们的技能。在那里,他们多年来一直在设计和建造载人飞船的关键系统和组件。完成他们开创性团队的是连续创业者、联合创始人兼首席执行官乔希·多夫曼。凭借其能力出众的团队,Plantd正在重新定义可持续、碳负性建筑材料的价值链。从墙壁和屋顶的结构面板产品开始(如上图所示),Plantd将制造可直接替代传统家庭建筑产品的建筑材料。它们也不需要任何替代的安装技术。该公司种植快速生长的多年生草,而不是砍伐树木,并开创了新颖的生产技术来减少碳排放。由此产生的产品,即Plantd结构面板™,能够保留田间捕获的80%的CO2。与Plantd的碳负性建筑材料相同,CarbiCrete开发了有助于减少排放的创新、低成本的建筑产品。其专利技术能够使用矿物废料和CO2作为原材料生产无水泥、碳负性的混凝土。
该公司以较低的成本提供高质量的预制混凝土,并以减少碳足迹的方式生产,这吸引了投资者的关注,使该公司迄今为止共筹集了约2800万美元。领投的投资者包括加拿大先进制造超级集群NGen。对于水泥基混凝土,过程的第一步涉及将水泥与骨料和水混合。而CarbiCrete则不使用水泥,而是使用钢渣并与其他建筑材料混合。值得注意的是,制造CarbiCrete的CMUs(混凝土砌块单元)涉及一个专门的吸收室,其中注入CO2。在24小时内,混凝土将达到其全部强度。与水泥基CMUs相比,CarbiCrete的CMUs显示出相同或更好的机械性能和耐久性。它们还具有相同的水吸收性能,但抗压强度提高了高达30%,并显示出更好的抗冻/融性能。CarbiCrete的第三方生命周期分析(LCA)显示,通过消除水泥使用,实现了100%的CO2排放减少。每个CMU移除3公斤的CO2(2公斤通过不使用水泥而避免,1公斤在固化过程中捕获)。换句话说,通过产品固化中矿化的碳永久封存,实现了净负排放。
如果把水泥视为一个国家,它将是世界第三大碳排放国。甚至超过了像印度这样的大国。
但位于鲁尔基和维萨哈帕特南的社会企业GreenJams提供了一个解决方案。该初创公司通过包括大学在内的各种机构的资助获得财务支持。它已完成了未公开金额的天使轮融资。
该公司的产品名为Agrocrete,采用循环再造材料制成。其创始人表示,该产品可以:
减少 50% 的建筑成本,
提高隔热性能 50%,
减少建造建筑物所需的时间。
用于制造 Agrocrete 的农业废弃物(如稻草、棉秆、甘蔗渣等)与该公司的创新产品 BINDR 混合。这是一种 100% 循环再造的低碳波特兰水泥替代品,由钢铁、造纸和电力行业的工业副产品制成。Agrocrete 的生命周期如下。
Agrocrete 的强度与传统窑烧红砖相同。但它的吸水率较低,可吸收数吨二氧化碳,使用寿命至少为 75 年。
最重要的是,Agrocrete 砌块重量减轻了 30%,因此还可以降低劳动力成本,并且更方便泥瓦匠工作。
碳负性建筑材料(如上述材料)在使用过程中实际上会减少温室气体排放。在整个生命周期中,它们从空气中去除的碳比它们释放的碳多。它们可以帮助抵消您的建筑项目对环境的影响,或帮助您的家更具可持续性。