17. Februar 2021

Gebäude als Lösung? Erforschung des Potenzials kohlenstoffspeichernder Materialien

Einführung eines zusammenfassenden Berichts des Carbon Leadership Forum

Autoren

Das Forschungsteam des Carbon Leadership Forum am College of Built Environments der University of Washington:

Julie Kriegh, PhD, AIA, wissenschaftlicher Mitarbeiter, Carbon Leadership Forum, Abteilung für Architektur, College of Built Environments, Universität Washington. Gründer Kriegh Architecture Studios | Design + Forschung

Chris Magwood, Direktor, Endeavour Center, Schule für nachhaltiges Bauen, Peterborough, Ontario, Kanada

Wil Srubar III, PhD, Associate Professor, Universität von Colorado Boulder, Bau-, Umwelt- und Architekturingenieurwesen, Materialwissenschaft und Ingenieurwesen. Gründer Aureus Erde

Das Carbon Leadership Forum an der University of Washington hat kürzlich ein viermonatiges Forschungsprojekt mit einem großen US-amerikanischen Technologieunternehmen abgeschlossen, um das Potenzial der Verwendung kohlenstoffarmer und kohlenstoffspeichernder Materialien in Neubauten zu verstehen. Das Projekt konzentrierte sich auf kohlenstoffintensive Hotspot-Materialien (z. B. Betonfundamente und Plattenböden, isolierte Dach- und Wandpaneele sowie strukturelle Rahmen) in leichten Industriegebäuden. Die Studie ergab, dass eine beträchtliche Reduktion (~ 60%) des verkörperten Kohlenstoffs in zwei bis drei Jahren möglich ist, indem leicht verfügbare kohlenstoffarme Materialien in größerem Umfang eingesetzt werden. Darüber hinaus prognostiziert diese Arbeit, dass die Förderung eines kohlenstoffspeichernden Materialversorgungssystems durch Investitionen in die Entwicklung und Herstellung von aufstrebenden kohlenstoffspeichernden Materialindustrien in drei bis fünf Jahren eine kohlenstoffpositive Zukunft ermöglichen wird (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Mögliche Reduzierung der CO2-Emissionen (Kredit: Wil Srubar).

Warum ist diese Strategie wichtig?

Das Internationale Gremium für Klimawandel (IPCC) hat festgestellt, dass rEine Reduzierung der CO2-Emissionen allein reicht nicht aus, um die Klimakatastrophe einzudämmen. Daher ist es wichtig, dass wir Kohlenstoff systematisch abbauen und speichern. In den nächsten 30 Jahren werden voraussichtlich fast 501 TP1T aller neu baubezogenen Kohlenstoffemissionen auf den verkörperten Kohlenstoff entfallen, nämlich auf die Emissionen im Zusammenhang mit der Beschaffung, Herstellung, Verwendung im Bauwesen und der Entsorgung von Baumaterialien (Architecture2030). Adressierung dieser Emissionen jetzt ist kritisch, da verkörperte Kohlenstoffemissionen zu Beginn eines Gebäudes gebunden sind und während der gesamten Lebensdauer eines Gebäudes konstant bleiben.  

Eine Schlüsselstrategie

Wir können Gebäude von einer existenziellen Klimabedrohung (Emissionsquelle) in eine signifikante Klimalösung (Emissionssenke) umwandeln, indem wir biogene Materialien verwenden, die Kohlenstoff speichern und Emissionen bei der Herstellung von Baumaterialien reduzieren. Emissionssenken sind entscheidend für die Dekarbonisierung bis 2030, da Kohlenstoff einen Zeitwert hat. Die Auswirkungen des photosynthetischen Absenkens wirken sich zu Beginn des Bauprozesses am stärksten aus (siehe Abbildung 2). 

Ein weiterer kDiese Strategie besteht in der Verwendung schnell erneuerbarer biogener kohlenstoffspeichernder Baumaterialien, die aus Biomasse hergestellt werden (z. B. jährlich geerntete landwirtschaftliche Rückstände und zweckgebundene Fasern). In der Tat ermöglicht die Verwendung biogener Materialien nicht nur die Photosynthese im Voraus, sondern auch das Potenzial für eine langfristige Kohlenstoffpositivität. Beides ist entscheidend für die Dekarbonisierung bis 2030, da eine frühzeitige Abnahme der Photosynthese in den frühen Phasen des Bauprozesses die größten Auswirkungen auf Emissionen und Klima hat.

Kohlenstoffspeicherung ist der Schlüssel

Abbildung 2. Photosynthetischer Drawdown (Bildnachweis: Chris Magwood)

Was sind die weiteren Auswirkungen?

Es ist möglich, die Dekarbonisierung von Gebäuden zu katalysieren, indem ein neues sozio-technoökonomisches Modell etabliert wird, das das Bauen mit Biomasse fördert. Biogene Baumaterialien aus Biomasse - nicht ausreichend genutzte landwirtschaftliche Rückstände (z. B. Reisschalen, Weizenstroh und Bambusblattasche, Sonnenblumenstiele, Zuckerbagasse) und speziell angebaute Fasern (z. B. Bambus, Kork, Hanf, Algen und Seetang) - haben das Potenzial, neue Bauprodukte zu schaffen (Cantor & Manea, 2015; Liuzzi, S., 2017; Maraveas, C., 2020).

Das Bauen mit diesen biogenen Materialien verspricht auch, neue Produktionszentren zu katalysieren, Arbeitsplätze zu schaffen, Schulungs- und Ausbildungsmöglichkeiten bereitzustellen und den Bedarf an traditionellen, emissionsintensiven Entsorgungsmethoden für Abfallfasern (z. B. Verbrennung, Deponierung, Kompostierung) zu verringern. Darüber hinaus stellt der in Gebäuden vermiedene und gespeicherte Kohlenstoff eine neue Anlageklasse von Kohlenstoffprodukten für aufstrebende Kohlenstoffmärkte dar. Zusammengenommen wird geschätzt, dass diese Strategien zu einer signifikanten (> 1 Gigatonnen CO) beitragen2 pro Jahr) Reduzierung der gesamten Kohlenstoffemissionen weltweit (Churkina, G., et al. 2020; Habert, G., et al. 2020; Frank, S., et al., 2018).

Diese Arbeit schlägt vor, dass wir durch die Paarung von Gemeinden, in denen biogene Materialien geerntet werden, mit Unternehmen (Industriepartnern), in denen Fertigungs- und Baudienstleistungen erbracht werden, die Vorabemissionen in der Bauindustrie reduzieren können. Wir können auch die Emissionen senken, die mit nicht ausreichend genutzten landwirtschaftlichen Rückständen verbunden sind, und gleichzeitig neue Märkte für Kohlenstoff- und Bauprodukte sowie starke Volkswirtschaften katalysieren, was zu mehreren Vorteilen führt.  

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