Les adolescents du Massachusetts prennent les devants sur le carbone incorporé

L'équipe de robotique Brickwolves de la Waring School a développé un programme de calcul du carbone pour les étudiants pour donner aux étudiants des informations sur le carbone incorporé.

par Charlie Pound (8e année), membre de la Waring School Brickwolves, une équipe de 14 et 15 ans participant à la Première Ligue Lego (FLL) Concours mondial STEM

«Alors que je me tenais devant la Massachusetts State House à Boston à 11h30 un vendredi matin, j'ai regardé autour de moi une grande foule d'étudiants et d'autres jeunes tenant des pancartes.» C'est ainsi qu'Olive Sauder, membre de la Waring School Brickwolves, a décrit la grève mondiale des étudiants pour le climat du 20 septembre 2019, inspirée par la militante suédoise Greta Thunberg.

Presque tous les membres de notre équipe de robotique ont assisté à la grève pour le climat et nous étions entourés des deux tiers des étudiants de la Waring School. Plus de 6 000 étudiants d'autres écoles partageant les mêmes idées nous ont rejoints, prenant une journée de congé pour protester contre l'inaction du gouvernement face au changement climatique aux niveaux national et fédéral.

Waring School Brickwolves membres de l'équipe à la grève du climat de Boston

Les discours ont commencé et ont duré près de deux heures. Au cours des discours, les Brickwolves présents ont été frappés par le fait que, bien que les orateurs soient clairement passionnés par le changement climatique, ils n'ont pas mis l'accent sur les données scientifiques ou les solutions spécifiques qui auraient rendu leur plaidoyer en faveur d'un changement de politique plus convaincant. «Les orateurs se sont concentrés sur des images classiques du changement climatique: des transports inefficaces et de grandes usines, alors qu'en réalité, ce ne sont pas les plus gros contributeurs au changement climatique», a déclaré Olive. Par exemple, la création et l'exploitation de bâtiments sont responsables de 40% de toutes les émissions annuelles mondiales de gaz à effet de serre, mais les orateurs de la grève pour le climat ne l'ont pas mentionné.

Si les élèves veulent faire pression efficacement sur le gouvernement pour qu'il agisse en matière d'environnement, ils doivent pouvoir utiliser des faits convaincants et le bon vocabulaire pour s'assurer que les adultes en mesure de mettre en œuvre des changements les écouteront. Notre équipe de robotique a réalisé que nous pouvions autonomiser les jeunes, en leur donnant les données et les connaissances spécifiques dont ils ont besoin, grâce à notre projet d'innovation.

La Waring School Brickwolves est un PREMIÈRE Ligue Lego (FLL) équipe de robotique. FLL est la plus grande compétition de robotique au monde, avec 38 800 équipes et 310 400 participants. Dans le cadre du concours annuel, chaque équipe réalise un projet d'innovation lié au thème de cette année.

At the start of the season, inspired by the global student climate strike, we thought in somewhat vague terms about doing a City Shaper project aimed at helping the environment. We were also inspired by the fact that our school, the Waring School in Beverly, Massachusetts, is constructing a new building designed to be extremely energy efficient. This provided a perfect opportunity to study how buildings impact the environment.

Notre équipe aux championnats d'État. De gauche à droite; Owen Cooper, Francis Schaefer (entraîneur et professeur de physique), Peter Hanna, Adam Madeja, Charlie Pound, Olive Sauder, Amelia Wyler, Chris Douglas, Collin Keegan, Sarah Carlson-Lier (entraîneur et bibliothécaire de l'école)

Nous avons appris que notre bâtiment scolaire prévu, qui devrait ouvrir en décembre 2020, est conçu pour répondre à une norme de durabilité appelée «Maison passive». Cette norme est la norme de durabilité la plus rigoureuse au monde et exige que le bâtiment utilise 9 fois moins d'énergie qu'un bâtiment moyen. Il exige également que le bâtiment soit pratiquement scellé pour éviter les pertes de chaleur. Notre école sera la première école secondaire de la Nouvelle-Angleterre à avoir un bâtiment scolaire Passive House.

With the help of one of our teachers, we contacted the architect working on our new building, Tim Lock, to jump start our project. Tim is the principal architect at OPAL, a leading Passive House firm for commercial-scale projects. During our interview with Tim, he told our team that Passive House is the best standard to lower the operational carbon of a building. He explained that operational carbon is the carbon that a building emits due to lights, appliances, heating, cooling, and other electric items. However, he also pointed out that Passive House doesn’t address the other 50% of the carbon emitted over the life cycle of a structure, which is called embodied carbon, the emissions associated with building construction, including extracting, transporting, and manufacturing materials.

Un rendu du nouveau bâtiment de la maison passive à Waring School.

Tim Lock nous a dit que le carbone incarné représente environ 20% d'émissions mondiales par an et est en grande partie ignoré par les entreprises et les gouvernements parce qu'il est si difficile à calculer et à résoudre. Le carbone incorporé est difficile à mesurer car il nécessite des connaissances avancées et des logiciels coûteux pour effectuer ce que l'on appelle une analyse du cycle de vie de l'ensemble du bâtiment (WBLCA). WBLCA est un module complémentaire facultatif aux applications architecturales courantes, mais son utilisation peut être déroutante et nécessite des connaissances avancées en architecture et en conception 3D. Il serait difficile pour un collégien ou un lycéen de comprendre le défi de réduire le carbone incarné en utilisant un tel outil.

We imagined students walking around their school, taking measurements, and seeing their school in a new way. We also wanted them to obtain data and numbers about their school’s embodied carbon from the SCC to empower them with information when they spoke to adults about the issue. Finally, we wanted the calculator to give students specific ways to improve the carbon footprint of their school buildings.

With the help of Suzanne Strahl-Cooper, an expert web developer who is also Owen’s mom, we began to code our idea into reality. We needed to integrate some key data, including values for embodied carbon emissions of typical building materials. We were very relieved when team members Collin and Chris came running into our work space ecstatic that they had found the Base de données de l'inventaire du carbone et de l'énergie (ICE), publié par Circular Ecology, une organisation de l'Université de Bath au Royaume-Uni.

Après des heures à parcourir la base de données ICE, nous avons trouvé les chiffres dont nous avions besoin.

En utilisant les valeurs que nous avons trouvées dans la base de données ICE, nous avons créé un formulaire demandant aux étudiants des mesures spécifiques de leur bâtiment scolaire, telles que la surface carrée du bâtiment, les périmètres des pièces, les matériaux et l'épaisseur des murs. Nous avons codé une équation mathématique complexe pour calculer le carbone incorporé en utilisant les valeurs et les nombres de la base de données ICE. Nous avons travaillé de longues heures pour apprendre à coder dans une salle de conférence parfois froide, mais nous nous sommes sentis fiers alors que nos idées commençaient à se transformer en réalité et que nous comprenions les subtilités du code derrière les calculs.

Le code derrière notre calculateur de carbone étudiant

Nous avons terminé le SCC juste à temps pour notre premier tournoi FLL, le tournoi de qualification Revere. Nous avons remporté la première place en partie parce que les juges ont adoré notre application logicielle - le SCC. Ils ont dit que notre projet était «super robuste» et «responsabilisait les autres». Gagner le tournoi de qualification nous a donné une chance de participer à la compétition de championnat d'État à Newton, Massachusetts, ce qui nous a obligé à nous démener pour améliorer notre projet.

In the week between the two tournaments, we met with Sam Hoyo, the director of sciences for the Arlington school system. She helped us identify how a curriculum based on the SCC might fit into the Massachusetts Education Frameworks, the guidelines for courses in Massachusetts’ public schools. She then helped us craft the outline for a 30-day Project Based Learning curriculum on embodied carbon using our SCC. We got it done just in time to head off to Newton.

Avec l'aide du directeur de l'école d'Arlington, Mike Hanna, qui est également le père de Peter Hanna, nous avons déterminé comment concevoir un programme de carbone incorporé plus développé autour de notre calculatrice. Cependant, il n'y avait presque pas de ressources sur lesquelles puiser parce que personne d'autre n'avait fait ce que nous essayions de faire.

Cependant, c'est également difficile car il existe peu de matériaux sur le carbone incorporé qui conviennent aux étudiants que nous pouvons utiliser, emprunter ou référencer.

Mike Hanna travaille avec Peter, Olive et Chris à la révision du programme.

Environ une semaine après notre qualification pour les Mondiaux, Andrew Himes, ancien cadre de Microsoft et spécialiste des programmes pour le Carbon Leadership Forum, a trouvé un article en ligne sur nous dans le Temps de Gloucester, un journal local. En tant qu'activiste passionné par la réduction du carbone incarné, Andrew nous a tendu la main pour nous offrir ses félicitations ainsi que son offre d'aide. Au cours de notre première vidéoconférence avec Andrew, il a parlé de la mission du Carbon Leadership Forum de réduire considérablement le carbone incarné par la recherche, l'éducation et l'action. Il était très favorable à notre programme et a proposé de le lire lorsqu'il serait prêt.

After many hours of hard work, we sent the first draft of our curriculum off to be critiqued by Mike Hanna, and we asked one of the teachers at the Waring School to run a condensed version of our curriculum in his 8th-grade science class. We thought we had better test it out!

Il m'était interdit de répondre aux questions pour les deux premiers cours parce que j'avais aidé à créer les questions. Alors, assis tranquillement, j'ai apprécié de voir toute la classe commencer à comprendre le carbone incarné et à utiliser le SCC. J'ai vu notre travail acharné porter ses fruits lorsque le premier groupe d'étudiants a appris ce sujet important.

Après le test du SCC dans mon cours de sciences, les élèves et l'enseignant nous ont fait part de leurs précieux commentaires sur la façon d'améliorer le SCC et le programme. Par exemple, ils ont vu que nous avions oublié d'inclure le carbone incarné de la fondation d'un bâtiment. Ils ont également trouvé beaucoup de fautes d'orthographe!

Chris Douglas et Olive Sauder, membres de la Waring School Brickwolves, enseignent la version de dix jours de notre programme.

Actuellement, nous travaillons avec une autre école à Arlington pour voir si elle est prête à exécuter notre programme de 30 jours en cours de sciences. Nous espérons leur présenter nos idées dans les prochaines semaines.

Andrew Himes et Kate Simonen nous ont non seulement donné des ressources précieuses pour notre programme et nous ont présenté de nombreux nouveaux concepts, mais ils envisagent également d'héberger notre programme sur le site Web de la FCF. Cela permettrait à notre travail d'être vu par des gens du monde entier et répandrait l'utilisation de notre calculatrice plus loin que nous ne l'avions jamais imaginé. Sans une telle aide de la CLF, notre projet ne comprendrait que les compétitions de robotique, qui se terminent après cette année. Espérons qu'avec l'aide de CLF, nous serons en mesure de diffuser notre programme d'études dans tout le pays, et peut-être même au-delà, afin qu'il puisse être utilisé pendant de nombreuses années à venir.