Gli adolescenti del Massachusetts prendono l'iniziativa di Embodied Carbon

Il Brickwolves Robotics Team della Waring School ha sviluppato un programma di studi per la calcolatrice del carbonio degli studenti per fornire agli studenti informazioni sul carbonio incarnato

di Charlie Pound (8a media), membro della Waring School Brickwolves, un team di ragazzi di 14 e 15 anni che partecipano al Prima Lego League (FLL) competizione globale STEM

"Mentre mi trovavo fuori dalla Massachusetts State House a Boston alle 11:30 di venerdì mattina, ho guardato intorno a una grande folla di studenti e altri giovani con i cartelli." È così che Olive Sauder, membro della Waring School Brickwolves, ha descritto lo sciopero studentesco globale per il clima il 20 settembre 2019, ispirato dall'attivista svedese Greta Thunberg.

Quasi tutti i membri del nostro team di robotica hanno partecipato allo sciopero per il clima e siamo stati circondati da due terzi del corpo studentesco della Waring School. Oltre 6.000 studenti con idee simili di altre scuole si sono uniti a noi, prendendosi un giorno libero per protestare contro l'inazione del governo sul cambiamento climatico a livello statale e federale.

Waring School Brickwolves membri del team al Boston Climate Strike

I discorsi sono iniziati e si sono protratti per quasi due ore. Durante i discorsi, i Brickwolves presenti sono rimasti colpiti dal fatto che, sebbene i relatori fossero chiaramente appassionati del cambiamento climatico, non hanno enfatizzato i dati scientifici o soluzioni specifiche che avrebbero reso più convincente la loro tesi a favore del cambiamento politico. "I relatori si sono concentrati sulle immagini classiche del cambiamento climatico: trasporti inefficienti e grandi fabbriche, mentre in realtà non sono quelli che contribuiscono maggiormente al cambiamento climatico", ha affermato Olive. Ad esempio, la creazione e la gestione di edifici è responsabile di 40% di tutte le emissioni mondiali annuali di gas a effetto serra, ma i relatori dello sciopero per il clima non ne hanno parlato.

Se gli studenti vogliono esercitare efficacemente pressioni sul governo affinché intervenga in materia ambientale, devono essere in grado di utilizzare fatti convincenti e il giusto vocabolario per garantire che gli adulti in grado di attuare i cambiamenti li ascoltino. Il nostro team di robotica ha capito che potevamo responsabilizzare i giovani, fornendo loro i dati e le conoscenze specifici di cui hanno bisogno, attraverso il nostro progetto di innovazione.

La Waring School Brickwolves è un file PRIMO Lego League (FLL) team di robotica. FLL è la più grande competizione di robotica al mondo, con 38.800 squadre e 310.400 partecipanti. Nell'ambito della competizione annuale, ogni squadra completa un progetto di innovazione relativo al tema di quell'anno.

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.

La nostra squadra ai Campionati di Stato. Da sinistra a destra; Owen Cooper, Francis Schaefer (allenatore e insegnante di fisica), Peter Hanna, Adam Madeja, Charlie Pound, Olive Sauder, Amelia Wyler, Chris Douglas, Collin Keegan, Sarah Carlson-Lier (allenatore e bibliotecario scolastico)

Abbiamo appreso che il nostro edificio scolastico programmato, che dovrebbe aprire nel dicembre del 2020, è progettato per soddisfare uno standard di sostenibilità chiamato "Passive House". Questo standard è lo standard di sostenibilità più rigoroso al mondo e richiede che l'edificio utilizzi 9 volte meno energia rispetto a un edificio medio. Richiede inoltre che l'edificio sia virtualmente sigillato per evitare perdite di calore. La nostra scuola sarà la prima scuola superiore del New England ad avere un edificio scolastico 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 rendering del New Passive House Building presso la Waring School.

Tim Lock ci ha detto che il carbonio incarnato rappresenta circa 20% delle emissioni globali ogni anno ed è per lo più ignorato da aziende e governi perché è così difficile da calcolare e affrontare. Il carbonio incorporato è difficile da misurare poiché richiede conoscenze avanzate e software costoso per completare ciò che viene chiamato Whole Building Life Cycle Assessment (WBLCA). WBLCA è un componente aggiuntivo opzionale per le applicazioni architettoniche più diffuse, ma può creare confusione e richiede una conoscenza avanzata dell'architettura e del design 3-D. Sarebbe difficile per uno studente delle scuole medie o superiori comprendere la sfida di ridurre il carbonio incarnato utilizzando uno strumento del genere.

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 Database Inventory of Carbon and Energy (ICE), pubblicato da Circular Ecology, un'organizzazione dell'Università di Bath nel Regno Unito.

Dopo ore di ricerca nel database ICE, abbiamo trovato i numeri di cui avevamo bisogno.

Utilizzando i valori trovati nel database ICE, abbiamo creato un modulo chiedendo agli studenti misurazioni specifiche del loro edificio scolastico, come l'area quadrata dell'edificio, i perimetri delle stanze, i materiali e lo spessore delle pareti. Abbiamo codificato un'equazione matematica complessa per calcolare il carbonio incarnato utilizzando valori e numeri dal database ICE. Abbiamo lavorato molte ore imparando a programmare in una sala riunioni a volte gelida, ma ci siamo sentiti orgogliosi quando le nostre idee hanno iniziato a trasformarsi in realtà e abbiamo capito le complessità di come funzionava il codice dietro i calcoli.

Il codice alla base del nostro Student Carbon Calculator

Abbiamo terminato l'SCC giusto in tempo per il nostro primo torneo FLL, il Revere Qualifying Tournament. Abbiamo vinto il primo posto in parte perché i giudici adoravano la nostra applicazione software: SCC. Hanno detto che il nostro progetto era "super robusto" e "responsabilizzare gli altri". Vincere il torneo di qualificazione ci ha dato la possibilità di competere al campionato statale di Newton, Massachusetts, il che significava che dovevamo lottare per migliorare il nostro progetto.

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.

Con l'aiuto del preside della scuola di Arlington Mike Hanna, che è anche il padre di Peter Hanna, abbiamo determinato come progettare un programma di studi sul carbonio incarnato più sviluppato attorno alla nostra calcolatrice. Tuttavia, non c'erano quasi risorse da cui attingere perché nessun altro aveva fatto quello che stavamo cercando di fare.

Tuttavia, è anche difficile perché ci sono pochi materiali sul carbonio incarnato che sono adatti per gli studenti da utilizzare, prendere in prestito o fare riferimento.

Mike Hanna lavora con Peter, Olive e Chris alla modifica del curriculum.

Circa una settimana dopo esserci qualificati per i Mondiali, Andrew Himes, ex dirigente Microsoft e specialista del programma per il Carbon Leadership Forum, ha trovato un articolo online su di noi nel Gloucester Times, un quotidiano locale. In qualità di attivista appassionato di riduzione del carbonio incarnato, Andrew ci ha contattato per porgerci le sue congratulazioni e la sua offerta di aiuto. Durante la nostra prima videoconferenza con Andrew, ha parlato della missione del Carbon Leadership Forum di ridurre drasticamente il carbonio incarnato attraverso la ricerca, l'istruzione e l'azione. È stato molto favorevole al nostro curriculum e si è offerto di leggerlo quando era pronto.

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!

Mi era proibito rispondere alle domande per le prime due classi perché avevo aiutato a creare le domande. Quindi, seduto in silenzio, mi è piaciuto vedere l'intera classe iniziare a capire il carbonio incarnato e utilizzare l'SCC. Ho visto il nostro duro lavoro ripagare quando il primo gruppo di studenti ha imparato a conoscere questo importante argomento.

Dopo che la SCC è stata testata nella mia classe di scienze, gli studenti e l'insegnante ci hanno fornito un prezioso feedback su come migliorare la SCC e il curriculum. Ad esempio, hanno visto che avevamo dimenticato di includere il carbonio incarnato delle fondamenta di un edificio. Hanno anche riscontrato molti errori di ortografia!

Chris Douglas e Olive Sauder, membri della Waring School Brickwolves, insegnano la versione di dieci giorni del nostro curriculum.

Attualmente stiamo lavorando con un'altra scuola ad Arlington per vedere se è disposta a svolgere il nostro programma di 30 giorni in lezioni di scienze. Speriamo di presentare loro le nostre idee nelle prossime due settimane.

Andrew Himes e Kate Simonen non solo ci hanno fornito preziose risorse per il nostro curriculum e ci hanno presentato molti nuovi concetti, ma stanno anche valutando la possibilità di ospitare il nostro curriculum sul sito web del CLF. Ciò consentirebbe al nostro lavoro di essere visto da persone in tutto il mondo e diffonderebbe l'uso del nostro calcolatore più lontano di quanto avessimo mai immaginato. Senza tale aiuto da parte del CLF, il nostro progetto includerebbe solo le gare di robotica, che terminano dopo quest'anno. Si spera che, con l'aiuto del CLF, saremo in grado di diffondere il nostro curriculum in tutto il paese, e forse anche oltre, in modo che possa essere utilizzato per molti anni a venire.