Costruire una Carbon Smart Community con i Lego

di Andrew Himes, Carbon Leadership Forum

Cosa può dirci un team di studenti della 6a elementare di Redmond, Washington, sul cambiamento climatico, sulle emissioni di carbonio incarnate dalla costruzione di edifici e sul potenziale di duro lavoro e pensiero innovativo per trasformare un'industria?

Molto, si scopre! Un gruppo di amici - tre ragazze e tre ragazzi - ha presentato il proprio progetto per una Carbon Smart Community al concorso regionale della First Lego League il 15 dicembre 2019 presso la Chinook Middle School di Bellevue, Washington.

Il team di Auto Bots, da sinistra a destra: Vrinda Sankarakumar, Ridhi Rao Gundapuneni, Karthik Abhinav Javvadi, Sanvi Agarwal, Aidan Francis, Naythan Saldanha

I sei giovani hanno sentito parlare di un nuovo strumento software, l'EC3, o Embodied Carbon in Construction Calculator, utilizzato per ridurre drasticamente le emissioni di anidride carbonica associate ai materiali e alla costruzione in 17 nuovi edifici Microsoft in costruzione vicino alle loro case. Katie Ross ed Esther Christoffersen di Microsoft hanno aiutato il team con una dimostrazione del nuovo progetto di modernizzazione del campus, hanno spiegato gli sforzi di sostenibilità di Microsoft e li hanno anche introdotti allo strumento EC3. Lo strumento EC3 è un'iniziativa del Carbon Leadership Forum e la Charles Pankow Foundation ha convocato quasi cinquanta organizzazioni per supportare lo sviluppo di questa risorsa non proprietaria.

17 nuovi edifici nel rinnovato campus Microsoft a Redmond, WA

I sei amici hanno formato una squadra per competere nella First Lego League, un concorso globale in cui gli studenti creano un progetto che utilizza la scienza, la matematica e la tecnologia per risolvere le sfide del mondo reale, creando fiducia, accrescendo le loro conoscenze e sviluppando abitudini di apprendimento . I team competono per un Global Innovation Award che mette in mostra le loro soluzioni innovative.

Gli Auto Bot - come hanno chiamato gli amici il loro team - si sono concentrati su come gli edifici stanno contribuendo alle emissioni globali di carbonio e hanno rivolto la loro attenzione alle soluzioni ai cambiamenti climatici. KD Hallman, un ambientalista ed ex VP di Microsoft, ha fornito loro informazioni sui problemi causati dal cambiamento climatico e indicazioni su diversi modi per affrontarli.

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.”

Il team ha deciso di concentrare il proprio progetto sul carbonio incarnato nei materiali da costruzione e nella costruzione perché aveva appreso dell'enorme impatto che la produzione e il trasporto di materiali ha sull'impronta di carbonio complessiva degli edifici, inclusi anche edifici nuovi di zecca prima che le persone iniziassero a vivere e lavorare in loro.

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.”

Piuttosto che limitarsi solo al carbonio incarnato, il team ha progettato un'intera "Carbon Smart Community" progettata per essere sia a basso contenuto di carbonio incorporato che altamente efficiente nel suo uso di energia. Hanno costruito un modello della loro comunità con lo stesso set limitato di blocchi Lego fornito a ogni squadra in modo che tutte le squadre inizino con le stesse risorse. Ogni edificio nella loro Carbon Smart Community ha pannelli solari sul tetto e per progettazione è realizzato con materiali riciclabili.

Modello di una Carbon Smart Community, versione 2.0 del team Auto Bot

Naythan Saldanha

Karthik Abhinav Javvadi (Abhi), 12 anni, Rose Hill Middle School: “Ho deciso di far parte di una squadra della First Lego League perché volevo lavorare sui problemi del mondo reale con i miei amici, costruire robot e imparare a programmare. La nostra Carbon Smart Community è una community a zero emissioni di carbonio percorribile e accessibile. Dispone di edifici sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico. Tutti gli edifici sono costruiti con materiali che immagazzinano carbonio come legno massiccio e cemento che immagazzina carbonio ".

Un obiettivo chiave del design della comunità era sposare bellezza e funzionalità. Il team ha progettato una soluzione innovativa per la manutenzione di "tetti verdi" su edifici e case in climi secchi dove c'è meno pioggia. Le case raccolgono e riciclano le piogge per sostenere tetti viventi fatti di erba e altre piante che sono belle mentre riparano gli occupanti delle case, immagazzinano anidride carbonica ed espirano ossigeno.

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.”

Come parte della ricerca del team all'inizio del progetto, hanno visitato il vicino campus di Microsoft per comprendere l'enorme quantità di emissioni di carbonio incorporate legate ai moderni materiali da costruzione. Hanno imparato che per ogni tonnellata di cemento Portland prodotto, il processo rilascia una tonnellata equivalente di anidride carbonica nell'atmosfera. Hanno anche appreso nuovi metodi di produzione del calcestruzzo che possono potenzialmente sequestrare, o immagazzinare permanentemente, l'anidride carbonica negli edifici mentre creano calcestruzzo più forte e più resistente.

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 del Carbon Leadership Forum presso l'Università di Washington ha consigliato il team nella fase di sviluppo del progetto e ha aiutato a guidare la loro ricerca, e la fondatrice e direttrice del Forum, la professoressa Kate Simonen, si è presentata per rivedere il progetto completato e incoraggiare il team al Prima competizione regionale della Lego League il 15 dicembre presso la Chinook Middle School di Bellevue, Washington.

Il team mostra la Carbon Smart Community ad Andrew Himes e Kate Simonen del Carbon Leadership Forum.

La professoressa UW Kate Simonen, fondatrice e direttrice del Carbon Leadership Forum: "Questi ragazzi sono assolutamente fantastici e impressionanti. È stato così impressionante vedere la loro premura, disciplina, duro lavoro e profonda comprensione delle sfide che dobbiamo affrontare con il cambiamento climatico, mentre si concentra anche su soluzioni che possono aiutare a creare un mondo più sostenibile e bello. La loro comprensione del carbonio incarnato supera la conoscenza di molti architetti e ingegneri strutturali. Non vedo l'ora di averli come studenti e colleghi quando saranno pronti per l'università tra pochi anni! "