Aufbau einer Carbon Smart Community mit Legos

von Andrew Himes, Carbon Leadership Forum

Was kann uns ein Team von Sechstklässlern aus Redmond, Washington, über den Klimawandel, die Kohlenstoffemissionen aus dem Hochbau und das Potenzial für harte Arbeit und innovatives Denken zur Transformation einer Branche sagen?

Viel, es stellt sich heraus! Eine Gruppe von Freunden - drei Mädchen und drei Jungen - präsentierte ihren Entwurf für eine Carbon Smart Community beim Regionalwettbewerb der First Lego League am 15. Dezember 2019 in der Chinook Middle School in Bellevue, Washington.

Das Auto Bots-Team von links nach rechts: Vrinda Sankarakumar, Ridhi Rao Gundapuneni, Karthik Abhinav Javvadi, Sanvi Agarwal, Aidan Francis und Naythan Saldanha

Die sechs jungen Leute hörten von einem neuen Softwaretool - EC3 oder dem verkörperten Carbon in Construction Calculator -, mit dem die mit Materialien und Bauarbeiten verbundenen Kohlenstoffemissionen in 17 neuen Microsoft-Gebäuden, die sich in der Nähe ihrer Häuser im Bau befinden, drastisch reduziert werden konnten. Katie Ross und Esther Christoffersen von Microsoft halfen dem Team bei einer Demonstration des neuen Campus-Modernisierungsprojekts, erläuterten die Nachhaltigkeitsanstrengungen bei Microsoft und stellten ihnen das EC3-Tool vor. Das EC3-Tool ist eine Initiative des Carbon Leadership Forum, und die Charles Pankow Foundation hat fast fünfzig Organisationen zusammengerufen, um die Entwicklung dieser nicht proprietären Ressource zu unterstützen.

17 neue Gebäude auf dem neu gestalteten Microsoft-Campus in Redmond, WA

Die sechs Freunde bildeten ein Team, um an der First Lego League teilzunehmen, einem globalen Wettbewerb, bei dem die Schüler ein Projekt erstellen, das mithilfe von Wissenschaft, Mathematik und Technologie reale Herausforderungen löst und gleichzeitig Vertrauen aufbaut, ihr Wissen erweitert und Lerngewohnheiten entwickelt . Teams bewerben sich um einen Global Innovation Award, der ihre innovativen Lösungen präsentiert.

Die Auto Bots - wie die Freunde ihr Team nannten - konzentrierten sich darauf, wie Gebäude zu den globalen Kohlenstoffemissionen beitragen, und richteten ihre Aufmerksamkeit auf Lösungen für den Klimawandel. KD Hallman, Umweltschützer und ehemaliger Vizepräsident bei Microsoft, gab ihnen Einblicke in die durch den Klimawandel verursachten Probleme und gab Hinweise zu verschiedenen Möglichkeiten, wie sie angegangen werden können.

The six friends formed a team to compete in the First Lego League, a global contest in which students create a project that uses science, math, and technology to solve real-world challenges while building confidence, growing their knowledge, and developing habits of learning.

Ridhi Gundapuneni, age 11, Tyee Middle School: “We need to find solutions to climate change because this is affecting the world gravely. By using more fossil fuels, we generate more greenhouse gases and pollutants. By doing this, we affect global warming. This global warming can be harmful to us, our plants, and the whole ecosystem, including innocent animals, who played no part at all in this. I decided to be part of a First Lego League team because I wanted to help people and embrace my creative side, to come up with solutions that could be used in real life. Everyday, we all encounter problems, but we never think about ways to solve them. Once in a while, an idea might encounter our minds, but most of us are just too lazy to try to come up with solutions to your own problems. FLL gives us the satisfaction of solving these daily problems ourselves and making ourselves proud.”

Das Team beschloss, sein Projekt auf verkörperten Kohlenstoff in Baumaterialien und Bauwesen zu konzentrieren, da es von den enormen Auswirkungen erfahren hatte, die die Herstellung und der Transport von Materialien auf den gesamten CO2-Fußabdruck von Gebäuden haben, einschließlich brandneuer Gebäude, bevor die Menschen zu leben beginnen und arbeite in ihnen.

Ridhi Gundapuneni

Vrinda Sankarakumar, age 12, Kirkland Middle School: “Embodied carbon is carbon that is emitted when making building materials and transporting them. For example, a lot of energy is used to make steel and concrete. If fossil fuels are burned to produce this energy, it results in carbon emissions. If the concrete is transported using a truck, it also adds to carbon emissions. 11% of global carbon emissions is due to embodied carbon from buildings. As the population keeps increasing, more buildings will get built, and this will lead to more carbon emissions. We have to reduce embodied carbon so that total carbon emissions will decrease.”

The team learned about the Embodied Carbon in Construction Calculator (EC3) tool, an initiative of the Carbon Leadership Forum at the University of Washington, led by Professor Kate Simonen. The EC3 tool is a free and easy to use tool that allows benchmarking, assessment and reductions in embodied carbon, focused on the upfront supply chain emissions of construction materials. The EC3 tool utilizes building material quantities from construction estimates and/or BIM models and a robust database of digital, third-party verified Environmental Product Declarations (EPDs). Powered by this data, the EC3 tool can be used in both the design and procurement phases of a construction project to look at a project’s overall embodied carbon emissions, enabling the specification and procurement of the low carbon options.

Vrinda Sankarakumar

Naythan Saldanha, age 12, Rose Hill Middle School: I enjoy solving problems with my team. I also like to see the gracious professionalism shown by other teams. The challenge makes us think about innovative solutions to real-life problems within our communities. The EC3 tool will let us see how much embodied carbon is there in building materials and how we can reduce it by making changes to the way we buy these materials. Through this tool we can bring a change in the building industry.”

Anstatt sich nur auf verkörperten Kohlenstoff zu beschränken, entwarf das Team eine gesamte „Carbon Smart Community“, die sowohl kohlenstoffarm als auch energieeffizient ist. Sie bauten ein Modell ihrer Community mit denselben begrenzten Legoblöcken auf, die jedem Team zur Verfügung gestellt wurden, sodass alle Teams mit gleichen Ressourcen beginnen. Jedes Gebäude in der Carbon Smart Community verfügt über Sonnenkollektoren auf dem Dach und besteht aus recycelbaren Materialien.

Modell einer Carbon Smart Community, Version 2.0 des Auto Bot-Teams

Naythan Saldanha

Karthik Abhinav Javvadi (Abhi), 12 Jahre, Rose Hill Middle School: „Ich habe mich entschieden, Teil eines First Lego League-Teams zu sein, weil ich mit meinen Freunden an realen Problemen arbeiten, Roboter bauen und das Programmieren lernen wollte. Unsere Carbon Smart Community ist eine begehbare und zugängliche Net-Zero-Carbon-Community. Es verfügt über nachhaltige und energieeffiziente Gebäude. Alle Gebäude bestehen aus kohlenstoffspeichernden Materialien wie Massivholz und kohlenstoffspeicherndem Beton. “

Ein wichtiges Ziel des Community-Designs war es, Schönheit und Funktion zu verbinden. Das Team entwickelte eine innovative Lösung für die Aufrechterhaltung von „Gründächern“ von Gebäuden und Häusern in trockenen Klimazonen, in denen es weniger Niederschläge gibt. Die Häuser sammeln und recyceln Regenfälle, um lebende Dächer aus Gras und anderen Pflanzen zu unterstützen, die schön sind, während sie die Bewohner der Häuser schützen, Kohlendioxid speichern und Sauerstoff ausatmen.

Karthik Abhinav Javvadi (Abhi)

Sanvi Agarwal, age 11, Willows Preparatory School: “I thought that the First Lego League was an interesting competition to be a part of and I thought that it would be fun to learn about our world. Our Carbon Smart Community is built so that everything is at a walkable distance so you don’t have to use cars. Also all of the offices and factories are in the corner and the houses are in the middle so that anywhere you need to go is close and there are also solar panels on top of all the buildings.”

Als Teil der Forschung des Teams zu Beginn des Projekts besuchten sie den nahe gelegenen Microsoft-Campus, um die enorme Menge an Kohlenstoffemissionen zu verstehen, die mit modernen Baumaterialien verbunden sind. Sie erfuhren, dass für jede Tonne hergestellten Portlandzements eine äquivalente Tonne Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird. Sie lernten auch neue Methoden zur Herstellung von Beton kennen, mit denen Kohlendioxid in Gebäuden möglicherweise gebunden oder dauerhaft gespeichert werden kann, während gleichzeitig fester und widerstandsfähigerer Beton hergestellt wird.

Sanvi Agarwal

Aidan Francis, age 12, Rose Hill Middle School: I first decided to be part of a First Lego League team because at the time when I learned about the League I was obsessed with Legos. This inspired me to go beyond my average Lego building to be a better team player while helping create a real solution. I think it’s important to find solutions to climate change because if we keep on using fossil fuels, the climate may get worse over time and make the Earth a hot planet with humans nearly extinct. The best thing about working as a member of our team is that you’re able to learn new things that become part of your life and you do this with your team and friends.

Andrew Himes vom Carbon Leadership Forum an der University of Washington beriet das Team in der Entwicklungsphase des Projekts und half bei der Leitung seiner Forschung. Die Gründerin und Direktorin des Forums, Professorin Kate Simonen, erschien, um das abgeschlossene Projekt zu überprüfen und das Team anzufeuern regionaler Wettbewerb der First Lego League am 15. Dezember in der Chinook Middle School in Bellevue, Washington.

Das Team demonstriert Andrew Himes und Kate Simonen vom Carbon Leadership Forum die Carbon Smart Community.

UW-Professorin Kate Simonen, Gründerin und Direktorin des Carbon Leadership Forum: „Diese Kinder sind absolut fantastisch und beeindruckend. Es war so beeindruckend zu sehen, wie nachdenklich, diszipliniert, hart gearbeitet und die Herausforderungen, denen wir uns mit dem Klimawandel gegenübersehen, tiefgreifend verstanden haben. Gleichzeitig haben wir uns auf Lösungen konzentriert, die dazu beitragen können, eine nachhaltigere und schönere Welt zu schaffen. Ihr Verständnis von verkörpertem Kohlenstoff übertrifft das Wissen vieler Architekten und Bauingenieure. Ich freue mich darauf, sie als Studenten und Kollegen zu haben, wenn sie in ein paar Jahren für die Universität bereit sind! “