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零排放兴建 零耗能营运 木结构建筑能否帮地球降温?

来源:香港01 作者:李道 人气: 发布时间:2019-03-19 09:34:51

木结构建筑在全球掀起风潮,读者不要低估个中贡献。2015年各国签署《巴黎气候协定》,所订目标是防止地球升温超过工业革命前温度的2摄氏度—注意,这是避免升温,而非争取降温。的确,为了减少温室气体的排放,当前许多绿能措施,诸如太阳能、风能、水能等等,皆有效做到“零排放”。然而,木结构建筑的突破性在于“负排放”,类似于碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术,两者皆能在产业流程抽走和锁住二氧化碳,但CCS所涉技术困难得多且成本高昂,木结构建筑则明显是一条更理想、更适合人类发展的出路。

美国农业部便引述数据指,一栋四层高的木结构建筑,相当于拿走500辆汽油车的一年排放量。住友林业更指,W350 Project将可隔离十万吨的二氧化碳。

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2015年12月12日,民间团体在埃菲尔铁塔附近机会,要求各国政府能够达成共识,签署一份有力度应对危机的协议。(资料图片/视觉中国)

不过,要达到这些成效的前提是确保树木供应的可持续甚至“可持续”— “摘去树木建出大厦”后,必须另外再种一棵树。因此,建筑用木材必须规范化,生产该木材的树林和种植场须受到监管,而所用木材须获得可持续认证。《经济学人》在今年1月的报道还进一步指出,许多成熟森林的二氧化碳吸收量其实相对逊色;把成熟树木拿去建屋(这里不指原始森林),再以年轻树木取而代之,对减缓并扭转温室效应无疑效益更大。

木结构建筑尚有一个优势,就是比钢筋水泥隔热保暖。毕竟,金属传热(及传冷)效能普遍较高;故此,即使是软木窗框,其保暖效果已比同一厚度的钢框优胜400倍,并较铝框优胜1,000倍。在寒冷地区,保暖一直是重要的建筑考量,也是一个重要的能源消耗源头。根据国际原子能机构(IEA)的数据,单是发热和烧水已占全球能源相关碳排放逾2%。

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2017年落成的加拿大温哥华的学生宿舍Brock Commons Tallwood House有53米高。(The University of British Columbia)

钢筋水泥 碳排问题亦严重

事实上,钢筋水泥本身亦极不环保,再加上铁材,这三样构成工业类碳排放最多的来源。IEA数据便指,水泥生产每年高占全球工业碳排放的7%,所涉二氧化碳多逾五亿吨,排放量差不多等同水泥自身重量;而近半用作建筑材料的钢材,排放量也占了工业排放的8%。

钢作为一种合金,主要由铁加上小量的碳炼成;过去十多二十年,虽然生产技术不断改善,但碳排放问题依然严重。目前,近四分之三的钢材均会在“直接还原铁(direct-reduced iron, DRI)”的工业过程中释放二氧化碳。相关炼钢工序,已涉生产程序多达90%的碳排放。

世界钢铁协会(World Steel Association)的资料显示,中国是2017年最大钢材生产国,占了全球产量的半壁江山,远远抛离欧盟(10%)、日本(6%)、印度(6%)、美国(5%)等等。中国为了钢铁生产,已耗用全国近三成的能源。现时,用煤炼钢依然盛行,高近三成的全球用煤量均见诸于钢铁生产。在粗放式、小规模的产业形态下,中国产钢过程所排放的二氧化碳就异常严重。此外,印度、俄罗斯、乌克兰等的平炉炼钢方式,污染程度亦不容低估。

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IEA数据指,近半用作建筑材料的钢材,排放量占了工业排放的8%。(资料图片/视觉中国)

至于水泥,所面对的减排挑战则更大,因为水泥生产规模一般比钢材更小、更分散。IEA数据反映,在非金属类的工业生产中,水泥便占了70%至80%的碳排放。如果将水泥行业视为一个国家,它将是继中国和美国后、赢过其余所有国家的第三大碳排放源。近年大兴土木的中国亦为目前最大的水泥生产国,生产量高占全球的一半。排名第二的印度,也因为城市化和基建发展而大造水泥。

水泥生产需要煤渣,单是以1,400至1,600度的超高温锻烧煤渣,已涉整个工序多达六成的碳排放—注意,暂时仍不能够用电产生如斯高温,故许多时都要燃烧大量的煤或焦炭,这难免会释出大量二氧化碳。

如何减少水泥生产的碳排放?方法不是没有。一是前文提过的CCS,于水泥厂直接收集并储存二氧化碳,或用生物燃料等制造高温。但不问可知,相关措施的成本往往偏贵;二是研发煤渣替代品,这无疑是最直接、效益最高的办法;不过,总部在伦敦的智库Chatham House在比较过近4,500个专利后,直言没料到“水泥的科技含量原来一直很高”,意味煤渣地位难以替代。

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如果将水泥行业视为一个国家,它将是继中国和美国后、赢过其余所有国家的第三大碳排放源。(资料图片/视觉中国)

诚然,地球上不乏所谓“新水泥(novel cement)”,但技术水平尚未突破质量和成本的难关。IEA的报告指,2014年煤渣占全球水泥生产的比重虽降至六成五,但遗憾的是,不同地方的比率差异极大,例如中国是五成七,而美、欧、印都超过七成,整个欧亚大陆则为八成七。而且,报告还预料至2030年,煤渣比重只会微降到六成四,幅度可谓似有若无。Chatham House不讳言地说,要进一步降到六成的话,则业界要多采用40%煤渣替代品方能达成。IEA更推算,即使采纳欧盟的“低碳路线图”(low carbon roadmap)建议,计及各国已公布的减排措施与目标,2050年全球水泥生产仍将增加12%,当中二氧化碳排放量则会增加4%。

因此,以木材取代钢筋水泥,将木材视为“新水泥”、“新钢筋”,对环保而言绝对是未来一大方向。

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木材比钢筋水泥隔热保暖,而且生产的过程中不会产生太多碳排放。(Artec AS)

零排放兴建 零耗能运营

要全面打造绿色建筑,除了建造过程,各地政府也开始关注大厦启用后的运营碳排放。

从今年1月1日起,欧盟规定所有新的公营建筑须符合“近零耗能”(nearly zero energy)标准,其他建筑则料于2021年纳入规管。另外,日本政府已表示希望在2020年跟随,部分美国州份及加拿大省份亦料仿效。顾名思义,“近零耗能”建筑的意思是,建筑物或其附近所产生的可再生能源或热能足以抵消建筑物自身的能源或发热需求,无需额外或只需少量的能源供给。简言之,就是争取做到能源上的“自给自足”。

事实上,现时不少建筑的可再生能源产出,已较建筑内的能源使用量高。挪威又是个中领跑者,当地第一个“负耗能”建筑、位于特隆赫姆(Trondheim)的办公室Powerhouse,仅距北极圈350公里,保暖发热需求因此较一般地方高,但受惠于保温设计、天然采光,以及广设太阳能电板等等,其发电量便足够抵偿用电量。

可是,《经济学人》却引述专家质疑“近零耗能”政策的有效性:一来规例只适用于新建筑,而每年每100幢建筑里仅有一幢是重建新盖;二来新标准亦未计算兴建时的碳排放。文章还援引香港大学的研究指,一幅以植物覆盖的绿化墙,其建造时的能源消耗便较一幅普通墙壁多三至六倍;三是所谓“近零耗能”建筑未必如想象中低耗能,譬如建筑物上的太阳能和风能装置,其发电量往往未如预期,而避免用电或天然气的燃木式热水炉,更会释出碳微粒和危险气体。英国政府的研究发现,尽管有人声称透过阁楼保温可减能耗20%,但实际上却平均只能减少1.7%……

不过,最后的最后,“罗马非一日建成”、“勿以善小而不为”,环保工作哪怕减少一点点的二氧化碳,都有助造福人类、造福众生、造福地球。假以时日,当所有城市不再是“水泥森林”,而换成为一幢幢的木结构建筑,内里还能切实做到“零耗能”甚至“负耗能”,则肯定有利防范地球进一步升温,甚而争取降温!

环保,需要各方各面出一分力,不能忽视每一分力量!

(编辑:Nicola)

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