ما هو الكربون المتجسد؟ أول تجربة عالمية لقياس الكربون في تصميمات المباني

الكربون المتجسد هو انبعاثات الغازات الدفيئة المرتبطة بإنشاء مبنى، وصيانته طوال عمره، وفي النهاية هدم المبنى، “باختصار، إنها انبعاثات الغازات الدفيئة المرتبطة باستخراج وإنشاء المواد والبناء والتفكيك، وهذا يختلف عن “الكربون التشغيلي”، وهو الانبعاثات المنبعثة من خلال تشغيل المبنى وتكييف الهواء والتدفئة والتبريد والإضاءة، توصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك”.

لقد وضع المجلس العالمي للمباني الخضراء (WGBC) هدفًا لجميع المباني الجديدة بأن تكون صافية صفرًا من الناحية التشغيلية بحلول عام 2030، ما يعنيه هذا هو أن البصمة الكربونية لمبانينا ستتمحور بشكل فعال حول الكربون المتجسد. وهذا يتطلب تحولا كبيرا في التفكير حول كيفية إنشاء المباني المستدامة.

ويصبح هذا التحدي أكثر صعوبة في سياق تزايد عدد سكان العالم وزيادة التحضر، ونتيجة لذلك، نقوم حاليًا ببناء ما يعادل كل مبنى في اليابان كل عام، وهذا يعني الكثير من الخرسانة، والكثير من الفولاذ، والكثير من الكربون المتجسد، ويتمثل التحدي في كيفية البناء لتلبية احتياجات المجتمع المتنامي، مع تقليل هذه الآثار البيئية أيضًا.

لقد وضع WGBC هدفين حول الكربون المتجسد، الهدف هو أن تحتوي جميع المباني الجديدة والبنية التحتية والتجديدات على نسبة كربون أقل بنسبة 40٪ على الأقل بحلول عام 2030، والوصول إلى “صافي صفر من الكربون المتجسد” بحلول عام 2050.

قياس الكربون المتجسد في نيو ساوث ويلز

في أكتوبر من هذا العام، ستتطلب سياسة التخطيط البيئي لولاية المباني المستدامة الجديدة من المهندسين المعماريين والمطورين في نيو ساوث ويلز بأستراليا، البدء في قياس الكربون المتجسد في تصميماتهم، حيث تسعى أستراليا إلى الانتقال إلى بيئة مبنية منخفضة الكربون.

يشرح البروفيسور المشارك فيليب أولدفيلد، رئيس كلية البيئة المبنية بجامعة نيو ساوث ويلز في كلية الفنون والتصميم والهندسة المعمارية، المعضلة التي يواجهها المحترفون العاملون في البيئة المبنية.

تعد صناعة البناء الأسترالية مسؤولة عن 18.1% من البصمة الكربونية الوطنية، أو أكثر من 90 مليون طن من انبعاثات الغازات الدفيئة كل عام، قبل عشرين عامًا، كان التفكير حول البصمة الكربونية للمباني هو أن تشغيل ثاني أكسيد الكربون يمثل حوالي 80% من انبعاثات المبنى، في حين أن ثاني أكسيد الكربون المتجسد ربما كان 20%، لذلك كان التركيز عند تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة للمبنى منصبًا على جعله أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، وتم تجاهل الانبعاثات المتجسدة بشكل عام.

يوضح أولدفيلد: “لدينا أنظمة بناء ناضجة نسبيًا تركز على تقليل انبعاثات التشغيل”، “لكن هناك عدد قليل جدًا من اللوائح المتعلقة بالانبعاثات المجسدة في أي مكان في العالم، لكن التفكير في الأهمية النسبية للانبعاثات المجسدة قد تغير حيث أصبح لدينا المزيد من الكفاءة في استخدام الطاقة، وأصبحنا أفضل في قياس الكربون المتجسد، لذلك، بالنسبة لأي مبنى جديد التي تم بناؤها في أستراليا اليوم، نتوقع أن ما لا يقل عن نصف إجمالي البصمة الكربونية طوال عمرها سيكون كربونًا متجسدًا، وربما أكثر من ذلك.

يقول أولدفيلد “كل متر مربع نبنيه له بصمة كربونية، ويمكن أن تكون عالية جدًا، لأن المواد التي نعتمد عليها لبناء المباني كثيفة الكربون للغاية، لكن لا يمكننا التوقف عن البناء ببساطة، لدينا التزام اجتماعي بتوفير خدمات صحية، أماكن مريحة وآمنة ومستدامة للناس للعيش والعمل واللعب في جميع أنحاء العالم”، مضيفا “لذا، فإن السؤال الرئيسي للأشخاص الذين يعملون في البيئة المبنية هو.. كيف يمكننا البناء مع ضمان أن يكون للبناء الجديد أقل تأثير ممكن على البيئة؟”

1. إعادة الاستخدام التكيفي

تتمثل إحدى الطرق الرئيسية لتقليل الكربون المتجسد في تقليل البناء من خلال تعظيم استخدام الأصول الحالية، وعلى حد تعبير الرئيس السابق للمعهد الأمريكي للمهندسين المعماريين، كارل إليفانتي، “المبنى الأكثر خضرة هو المبنى الموجود بالفعل”.

تحتاج الهندسة المعمارية إلى التحول من بناء المباني الجديدة تلقائيًا إلى التفكير أكثر في إعادة الاستخدام وإعادة التصميم، يقول أولدفيلد: “إن الحفاظ على الهيكل والإبداع بشكل متزايد في البناء حوله، هو استراتيجية تصميم تحقق وفورات كبيرة في ثاني أكسيد الكربون” .

ومن الأمثلة الجيدة على ذلك الاستعدادات لباريس 2024 ولوس أنجلوس 2028، مع التحول من تخطيط المباني الجديدة لاستضافة الألعاب الأولمبية إلى استخدام الأماكن القائمة، والتعديل التحديثي وإنشاء المباني المؤقتة، شعار لوس أنجلوس هو إعادة الاستخدام الجذري وستستضيف المدينة ألعاب 2028 دون بناء مكان دائم جديد.

يقول برينس كولب، كبير مسؤولي التأثير في LA2028، “لقد كنا مولعين بالقول خلال مرحلة تقديم العطاءات، ولا يزال صحيحًا، أن المكان الأكثر استدامة هو المكان الذي لا يتعين عليك بناءه، هدم مكان وبناء مكان آخر “يمثل ملعب جديد، من وجهة نظر بيئية بحتة، بصمة كربونية هائلة، بالنسبة لنا، العمل مع الأماكن الحالية هو أفضل طريقة للذهاب”.

ومن الأمثلة الأقرب إعادة تدوير برج Quay Quarter في سيدني من قبل شركة الهندسة المعمارية الدنماركية 3VN. يقول أولدفيلد: “أعتقد أن هذا أحد أهم المباني في القرن الحادي والعشرين”. “إن إعادة التدوير الجذرية لمبنى مكاتب يعود تاريخه إلى سبعينيات القرن الماضي أدى إلى مضاعفة المساحة الأرضية تقريبًا مع توفير حوالي 7500 طن من ثاني أكسيد الكربون أيضًا .” احتفظ المبنى بأكثر من ثلثي هيكله الأصلي، بما في ذلك الكمرات والأعمدة، بالإضافة إلى 95% من قلب المبنى الأصلي.

2. بناء أصغر

من الواضح أن المنازل الصغيرة تتطلب مواد أقل في بنائها، مما يمنحها كمية أقل من الكربون.

يقول أولدفيلد: “تعد المنازل الأسترالية من بين أكبر المنازل في العالم، وقد نمت بشكل كبير خلال الثلاثين إلى الأربعين عامًا الماضية”.

في عام 2020، وفقًا لتقرير اتجاهات حجم المنزل الصادر عن CommSec، جعل متوسط ​​المنزل الأسترالي الذي تبلغ مساحته 235.8 مترًا مربعًا منه أكبر منزل في العالم، وأكبر حتى من المنازل في الولايات المتحدة.

نوع المنزل يحدث فرقًا أيضًا، يقول أولدفيلد: “إن بناء الكثير من المنازل المنفصلة على أطراف مدينتنا ليس أمرًا رائعًا بالنسبة للكربون المتجسد أيضًا”، “تميل المساكن والشقق متوسطة الكثافة إلى أن تكون أصغر حجمًا وأكثر إحكاما وغالبًا ما تشترك في وسائل الراحة والبنية التحتية، وكل ذلك يقلل من الكربون المتجسد”.

3. استخدام مواد منخفضة الكربون

يعد استبدال المواد كثيفة الكربون مثل الفولاذ والخرسانة بمكافئات منخفضة الكربون أمرًا مهمًا لتقليل الكربون المتجسد، يؤدي استخدام المواد الحيوية مثل الأخشاب والخيزران والقش والفلين وحتى القنب (والتي يمكن استخدامها لصنع القنب) إلى انخفاض إجمالي الكربون المتجسد، حيث أنها تستخدم طاقة أقل لإنشاء وتخزين الكربون الممتص أثناء نموها.

يقول أولدفيلد: “إن الأخشاب مادة رائعة يمكن استخدامها لتقليل الكربون المتجسد”، “إنها مثل مادة مضادة للخرسانة، الأسمنت مسؤول عن 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، ولوضع ذلك في الاعتبار، تبلغ نسبة صناعة الطيران حوالي 2.5% – وفكر فقط في مدى سوء السفر الجوي، “عندما تصنع الأسمنت، فإنك تقوم بتسخين الحجر الجيري، مما يؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون كيميائيًا، والعكس صحيح بالنسبة للشجرة، فمع نموها، تمتص ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي وتحبس الكربون في الكتلة الحيوية الخشبية، إذا بنينا بشكل مستدام من الخشب يمكن للمباني أن تصبح بشكل فعال بالوعة الكربون على المدى الطويل.

وأضاف “لقد أظهرت أبحاثنا أنه إذا تمكنا من زيادة استخدامنا للأخشاب بنسبة تصل إلى 30% في جميع المباني الجديدة متعددة الطوابق بحلول عام 2050، فسيلعب ذلك دورًا رئيسيًا في خفض البيئة المبنية إلى صافي انبعاثات صفرية، “يمكننا أيضًا البناء من الأرض، من الحجر، هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الطرق للبناء بدلاً من إنشاء كتل متراصة من الخرسانة والفولاذ والزجاج.

وأوضح “هذا لا يعني أننا يجب أن نتخلص من الخرسانة والصلب، بل أنه يتعين علينا استخدام المواد بعناية أكبر بكثير – والتعامل مع هذه المواد عالية الكربون كسلعة ثمينة، قد يحتوي المبنى الأمثل على أرضيات خشبية وأساسات خرسانية و “الأعمدة الحجرية ذات الوصلات الفولاذية، نحن بحاجة إلى استخدام المواد بشكل أكثر ذكاءً، وتحسين استخدامها”.

4. إزالة الطابع المادي

كان الفولاذ الهيكلي المستخدم في مباني القرن التاسع عشر دقيقًا ورقيقًا مقارنة بالكثير من الهياكل اليوم، في ذلك الوقت، كانت المواد باهظة الثمن ولكن العمالة كانت رخيصة، لذا كان من المنطقي اقتصاديًا التصميم بهذه الطريقة.

يؤدي تقليل الفولاذ أو الخرسانة في المبنى إلى تقليل الكربون المتجسد. يتم بالفعل استخدام ابتكارات مثل الطباعة الخرسانية ثلاثية الأبعاد لتقليل كمية الخرسانة في بعض المباني، كان الابتكار الأخير هو إعادة تصميم العوارض الخرسانية، قامت شركة Minimass البريطانية بإنشاء عوارض هجينة مع انخفاض بنسبة 78٪ في الخرسانة مقارنة بالعوارض التقليدية.

يقول أولدفيلد: “التفكير الأقل هو الأفضل في كل شيء، بدءًا من هيكل المبنى وحتى التشطيبات والتركيبات”، “على سبيل المثال، بدلاً من الأسقف المعلقة، لا يوجد سقف وعوارض مكشوفة، بدلاً من السجاد الذي يحتاج إلى الاستبدال كل 10 سنوات، يحتوي على أرضيات مصقولة، الأمر يتعلق بالتساؤل عما إذا كنت بحاجة إلى كل المواد في المقام الأول.”

تابعنا على تطبيق نبض