Construire une communauté Carbon Smart avec Legos

par Andrew Himes, Carbon Leadership Forum
Que peut nous dire une équipe d'élèves de 6e de Redmond, dans l'État de Washington, sur le changement climatique, les émissions de carbone inhérentes à la construction de bâtiments et le potentiel de travail acharné et de réflexion innovante pour transformer une industrie?

Beaucoup, il s'avère! Un groupe d'amis - trois filles et trois garçons - a présenté son design pour une communauté Carbon Smart lors de la première compétition régionale de Lego League le 15 décembre 2019 au Chinook Middle School de Bellevue, Washington.

L'équipe Auto Bots, de gauche à droite: Vrinda Sankarakumar, Ridhi Rao Gundapuneni, Karthik Abhinav Javvadi, Sanvi Agarwal, Aidan Francis, Naythan Saldanha

Les six jeunes ont entendu parler d'un nouvel outil logiciel - EC3, ou Embodied Carbon in Construction Calculator - utilisé pour réduire considérablement les émissions de carbone intrinsèque associées aux matériaux et à la construction dans 17 nouveaux bâtiments Microsoft en construction à proximité de leurs maisons. Katie Ross et Esther Christoffersen de Microsoft ont aidé l'équipe à faire une démonstration du nouveau projet de modernisation du campus, expliqué les efforts de développement durable de Microsoft et leur a également présenté l'outil EC3. L'outil EC3 est une initiative du Carbon Leadership Forum, et la Fondation Charles Pankow a réuni près de cinquante organisations pour soutenir le développement de cette ressource non propriétaire.

17 nouveaux bâtiments sur le campus Microsoft réinventé à Redmond, WA

Les six amis ont formé une équipe pour participer à la First Lego League, un concours mondial dans lequel les étudiants créent un projet qui utilise la science, les mathématiques et la technologie pour résoudre des défis du monde réel tout en renforçant la confiance, en développant leurs connaissances et en développant des habitudes d'apprentissage. . Les équipes se disputent un Global Innovation Award qui présente leurs solutions innovantes.

Les Auto Bots - comme les amis ont appelé leur équipe - se sont concentrés sur la façon dont les bâtiments contribuent aux émissions mondiales de carbone et ont orienté leur attention vers des solutions au changement climatique. KD Hallman, environnementaliste et ancien vice-président de Microsoft, leur a fourni des informations sur les problèmes causés par le changement climatique et des conseils sur les différentes manières de s'y attaquer.

Ridhi Gundapuneni

Ridhi Gundapuneni, 11 ans, Tyee Middle School: «Nous devons trouver des solutions au changement climatique, car cela affecte gravement le monde. En utilisant plus de combustibles fossiles, nous générons plus de gaz à effet de serre et de polluants. En faisant cela, nous affectons le réchauffement climatique. Ce réchauffement climatique peut être nocif pour nous, nos plantes et tout l'écosystème, y compris les animaux innocents, qui n'ont joué aucun rôle dans tout cela. J'ai décidé de faire partie d'une équipe de First Lego League parce que je voulais aider les gens et embrasser mon côté créatif, pour trouver des solutions qui pourraient être utilisées dans la vraie vie. Tous les jours, nous rencontrons tous des problèmes, mais nous ne pensons jamais aux moyens de les résoudre. De temps en temps, une idée peut rencontrer nos esprits, mais la plupart d'entre nous sont trop paresseux pour essayer de trouver des solutions à vos propres problèmes. FLL nous donne la satisfaction de résoudre nous-mêmes ces problèmes quotidiens et de nous en rendre fiers.

L'équipe a décidé de concentrer son projet sur le carbone incarné dans les matériaux de construction et la construction, car ils avaient appris l'énorme impact que la fabrication et le transport de matériaux ont sur l'empreinte carbone globale des bâtiments, y compris même des bâtiments neufs avant que les gens ne commencent à vivre et travailler en eux.

Vrinda Sankarakumar

Vrinda Sankarakumar, 12 ans, Kirkland Middle School: «Le carbone incorporé est le carbone qui est émis lors de la fabrication des matériaux de construction et de leur transport. Par exemple, beaucoup d'énergie est utilisée pour fabriquer de l'acier et du béton. Si des combustibles fossiles sont brûlés pour produire cette énergie, il en résulte des émissions de carbone. Si le béton est transporté à l'aide d'un camion, cela augmente également les émissions de carbone. 11% d'émissions mondiales de carbone sont dues au carbone incorporé des bâtiments. Au fur et à mesure que la population augmente, davantage de bâtiments seront construits, ce qui entraînera davantage d'émissions de carbone. Nous devons réduire le carbone incorporé pour que les émissions totales de carbone diminuent. »

L'équipe a découvert l'outil Embodied Carbon in Construction Calculator (EC3), une initiative du Carbon Leadership Forum de l'Université de Washington, dirigée par le professeur Kate Somonen. L'outil EC3 est un outil gratuit et facile à utiliser qui permet de comparer, d'évaluer et de réduire le carbone incorporé, axé sur les émissions initiales de la chaîne d'approvisionnement des matériaux de construction. L'outil EC3 utilise des quantités de matériaux de construction provenant d'estimations de construction et / ou de modèles BIM et une base de données robuste de déclarations environnementales de produits (EPD) numériques vérifiées par des tiers. Propulsé par ces données, l'outil EC3 peut être utilisé à la fois dans les phases de conception et d'approvisionnement d'un projet de construction pour examiner les émissions globales de carbone incorporé d'un projet, permettant la spécification et l'approvisionnement des options à faible émission de carbone.

Naythan Saldanha

Naythan Saldanha, 12 ans, Rose Hill Middle School: J'aime résoudre les problèmes avec mon équipe. J'aime aussi voir le professionnalisme aimable des autres équipes. Le défi nous fait réfléchir à des solutions innovantes aux problèmes de la vie réelle au sein de nos communautés. L'outil EC3 nous permettra de voir la quantité de carbone incorporé dans les matériaux de construction et comment nous pouvons la réduire en modifiant la façon dont nous achetons ces matériaux. Grâce à cet outil, nous pouvons apporter un changement dans l'industrie du bâtiment. »

Plutôt que de se limiter uniquement au carbone incorporé, l'équipe a conçu toute une «Communauté intelligente du carbone» conçue pour être à la fois faible en carbone incorporé et très efficace dans son utilisation de l'énergie. Ils ont construit un modèle de leur communauté avec le même ensemble limité de blocs Lego fournis à chaque équipe afin que toutes les équipes commencent avec des ressources égales. Chaque bâtiment de leur communauté Carbon Smart a des panneaux solaires sur le toit et est conçu à partir de matériaux recyclables.

Modèle d'une communauté Carbon Smart, version 2.0 par l'équipe Auto Bot

Karthik Abhinav Javvadi (Abhi)

Karthik Abhinav Javvadi (Abhi), 12 ans, Rose Hill Middle School: «J'ai décidé de faire partie d'une équipe de First Lego League parce que je voulais travailler sur des problèmes du monde réel avec mes amis, construire des robots et apprendre à programmer. Notre communauté Carbon Smart est une communauté à zéro émission de carbone accessible à pied et accessible. Il dispose de bâtiments durables et écoénergétiques. Tous les bâtiments sont construits à partir de matériaux stockant le carbone comme le bois massif et le béton stockant le carbone. »

Un objectif clé de la conception de la communauté était de marier la beauté et la fonction. L'équipe a conçu une solution innovante pour l'entretien des «toits verts» sur les bâtiments et les maisons dans des climats secs où il y a moins de précipitations. Les maisons collectent et recyclent les précipitations pour soutenir les toits vivants faits d'herbe et d'autres plantes qui sont belles tout en abritant les occupants des maisons, en stockant du dioxyde de carbone et en expirant de l'oxygène.

Sanvi Agarwal

Sanvi Agarwal, 11 ans, école préparatoire Willows: «Je pensais que la First Lego League était une compétition intéressante à laquelle participer et je pensais que ce serait amusant d'en apprendre davantage sur notre monde. Notre communauté Carbon Smart est conçue pour que tout soit à une distance de marche afin que vous n'ayez pas à utiliser de voiture. De plus, tous les bureaux et usines sont dans le coin et les maisons sont au milieu de sorte que partout où vous devez aller est proche et il y a aussi des panneaux solaires sur tous les bâtiments.

Dans le cadre de la recherche de l'équipe au début du projet, ils ont visité le campus Microsoft à proximité pour comprendre l'énorme quantité d'émissions de carbone incorporées liées aux matériaux de construction modernes. Ils ont appris que pour chaque tonne de ciment Portland fabriquée, le procédé libère une tonne équivalente de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Ils ont également découvert de nouvelles méthodes de fabrication de béton qui peuvent potentiellement séquestrer, ou stocker de manière permanente, le dioxyde de carbone dans les bâtiments tout en créant un béton plus solide et plus résistant.

Aidan Francis

Aidan Francis, 12 ans, Rose Hill Middle School: J'ai d'abord décidé de faire partie d'une équipe de First Lego League car à l'époque où j'ai appris l'existence de la League, j'étais obsédé par les Legos. Cela m'a inspiré à aller au-delà de mon bâtiment Lego moyen pour être un meilleur joueur d'équipe tout en aidant à créer une vraie solution. Je pense qu'il est important de trouver des solutions au changement climatique, car si nous continuons à utiliser des combustibles fossiles, le climat pourrait empirer avec le temps et faire de la Terre une planète chaude avec des humains presque éteints. La meilleure chose à propos de travailler en tant que membre de notre équipe est que vous êtes capable d'apprendre de nouvelles choses qui font partie de votre vie et que vous le faites avec votre équipe et vos amis.

Andrew Himes du Carbon Leadership Forum de l'Université de Washington a conseillé l'équipe dans la phase de développement du projet et a aidé à guider leurs recherches, et la fondatrice et directrice du Forum, la professeure Kate Simonen, s'est présentée pour examiner le projet terminé et encourager l'équipe à la Première compétition régionale de la Ligue Lego le 15 décembre au Chinook Middle School de Bellevue, Washington.

L'équipe présente la communauté Carbon Smart à Andrew Himes et Kate Simonen du Carbon Leadership Forum.

UW Professor Kate Simonen, fondatrice et directrice du Carbon Leadership Forum: «Ces enfants sont absolument incroyables et impressionnants. C'était tellement impressionnant de voir leur attention, leur discipline, leur travail acharné et leur compréhension approfondie des défis auxquels nous sommes confrontés avec le changement climatique, tout en se concentrant sur des solutions qui peuvent aider à créer un monde plus durable et plus beau. Leur compréhension du carbone incorporé dépasse les connaissances de nombreux architectes et ingénieurs en structure. J'ai hâte de les accueillir comme étudiants et collègues lorsqu'ils seront prêts pour l'université dans quelques années!

Andrew Himes apprend des experts.