Die Rolle von Beton bei der Reduzierung von Gebäude- und Fahrbahnemissionen

Credit: Unsplash / CC0 Public Domain

Die Begegnung mit Beton ist alltäglich und sogar alltäglich. Und das ist das Besondere an Beton.

Als am meisten verbrauchtes Material nach Wasserbeton Von Straßen bis zu Gebäuden ist es für viele wichtige Systeme, in denen es verwendet wird, unverzichtbar.

Aber auch die Betonherstellung trägt aufgrund der weiten Verbreitung etwa 1 Prozent bei. Emissionen In den Vereinigten Staaten ist es nach wie vor eine von mehreren kohlenstoffintensiven Industrien weltweit. Daher bedeutet die Bekämpfung des Klimawandels, die Umweltauswirkungen von Beton zu reduzieren, trotz der ständig zunehmenden Verwendung von Beton.

In einer neuen Abhandlung Protokolle der Nationalen Akademie der WissenschaftenEin Team aus aktuellen und ehemaligen Forschern des MIT Concrete Sustainability Hub (CSHub) skizziert, wie dies erreicht werden kann.

Sie zeigen, wie Strategien zur Reduzierung von Treibhausgasen (THG), einschließlich Beton und Zement, die kumulierten Emissionen in jedem Sektor minimieren können und wie diese Reduzierungen mit den nationalen THG-Reduzierungen verglichen werden. Präsentiert eine umfassende Ökobilanz des Bau- und Pflastersektors zur Abschätzung. Ziel.

Das Team sagte, dass, wenn die Reduktionsstrategie umgesetzt würde, die Emissionen von Straßen und Gebäuden um bis zu 65 % bzw. 57 % reduziert werden könnten, selbst wenn sich die Betonnutzung zwischen 2016 und 2050 deutlich beschleunigt hat. Das habe ich festgestellt. Diese liegen nahe an den Reduktionszielen der USA im Rahmen des Pariser Klimaabkommens. Die in Betracht gezogene Lösung wird es auch ermöglichen, die Betonproduktion in beiden Sektoren bis 2050 klimaneutral zu machen.

Trotz kontinuierlicher Netzdekarbonisierung und verbesserter Kraftstoffeffizienz sind die meisten Treibhausgasemissionen aus neuen Gebäuden und Gehwegen in diesem Zeitraum sogenannte materialisierte Emissionen, nämlich Materialproduktion und Bau. Es stellt sich heraus, dass es vom betrieblichen Energieverbrauch kommt, nicht von Emissionen.

Quellen und Lösungen

Es wird prognostiziert, dass der Betonverbrauch aufgrund seiner Vielseitigkeit, Dauerhaftigkeit, Baubarkeit und Bedeutung für die wirtschaftliche Entwicklung weltweit zunehmen wird.

Es ist wichtig, die verkörperten Auswirkungen der laufenden Betonproduktion zu berücksichtigen, aber ebenso wichtig ist es, diese frühen Auswirkungen in den Kontext des Materiallebenszyklus zu stellen.

Die einzigartigen Eigenschaften von Beton können die langfristige Nachhaltigkeitsleistung des Systems, in dem er verwendet wird, beeinflussen. So kann beispielsweise Betonfahrbahn den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen reduzieren, aber Betonkonstruktionen können Gefahren standhalten, ohne dass energie- und materialintensive Reparaturen erforderlich sind.

Daher ist die Wirkung von Beton so komplex wie das Material selbst, eine sorgfältig abgestimmte Mischung aus Zementpulver, Wasser, Sand und Zuschlagstoffen. Der Beitrag von Beton zu den betrieblichen und verkörperten Auswirkungen von Gebäuden und Gehwegen ist für die Planung von Treibhausgasminderungen in beiden Sektoren von wesentlicher Bedeutung.

Set von Szenarien

In ihrer Abhandlung prognostizieren CSHub-Forscher potenzielle Treibhausgasemissionen aus dem Bau- und Straßenbausektor, da zwischen 2016 und 2050 eine Reihe von Emissionsminderungsstrategien eingeführt wurden.

Beide Sektoren sind riesig und entwickeln sich schnell weiter und erfordern komplexe Frameworks, um sie zu modellieren.

Wir kennen die Details jedes Gebäudes und Bürgersteigs in den USA nicht, erklärt Randolph Carchain, Forscher am Materials Research Institute und Co-Direktor von CSHub.

Aus diesem Grund haben wir mit der Entwicklung von Referenzdesigns begonnen, die aktuelle und zukünftige Gebäude und Gehwege darstellen sollen, die für die 14 verschiedenen Klimazonen der Vereinigten Staaten angepasst und in den Vereinigten Staaten verbreitet sind. War. US-Volkszählung und Federal Highway Authority. /p>

Um die Komplexität dieser Systeme widerzuspiegeln, mussten diese Modelle die höchstmögliche Auflösung aufweisen.

Der Straßenbausektor hat den aktuellen Bestand des US-Netzes zusammen mit der Oberflächenbeschaffenheit, dem Verkehr, der Dicke, der Fahrspurbreite und der Anzahl der Fahrspuren für jedes Segment basierend auf einem präzisen 10-Meilen-Segment gesammelt, sagte HessamAzari Jafari. Angegeben. , CSHub Postdoc und Co-Autor der Abhandlung.

unsere klimatischen Bedingungen, vier Straßentypen, Asphalt, Beton, zusammengesetzte Fahrbahnstrukturen und das Verhalten von Haupt-, Neben- und Wiederaufbaufahrbahnen, die für jede klimatische Bedingung spezifiziert sind, um das zukünftige Fahrbahnverhalten während des Analysezeitraums zu modellieren. Ich nahm an. /p>

Unter Verwendung dieses Rahmenwerks analysierten wir über einen Analysezeitraum von 34 Jahren rediktive und ambitiöse Szenarien von Strategien zur Reduzierung von Gebäuden und Gehwegen sowie von Systemattributen. Das Szenario wurde durch den Zeitpunkt und die Intensität der THG-Minderungsstrategie bestimmt.

Wie der Name schon sagt, spiegeln die projizierten Szenarien aktuelle Trends wider. Zu den Lösungen im Gebäudesektor gehörten die erwartete Dekarbonisierung des Netzes sowie die aktuelle nationale Bauordnung und Verbesserungen der Energieeffizienz. Für den Straßenbelag bestand die einzige zu erwartende Lösung darin, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verbessern. Dies liegt daran, dass mit fortschreitender Verbesserung der Fahrzeugeffizienz auch die übermäßigen Fahrzeugemissionen aufgrund schlechter Straßenqualität abnehmen werden.

Sowohl die Gebäude- als auch die Fahrbahnprognoseszenarien beinhalteten eine schrittweise Einführung von kohlenstoffarmen Betonstrategien wie Recyclinganteil und Kohlenstoffabscheidung. Zementherstellung und die Verwendung von abgeschiedenem Kohlenstoff zur Herstellung von Zuschlagstoffen und zum Erhärten von Beton.

淚in ehrgeizigen Szenarien rationale Veränderungen in Betracht ziehen, die über die erwarteten Trends hinausgehen und über die aktuelle Politik hinausgehen, [industry] Engagement. /p>

Hier wurde die Strategie des Bausektors dieselbe, aber aggressiver umgesetzt. Der Straßenbelagssektor ist auch reflektierter, hält sich an aggressivere Ziele, investiert mehr, um glattere Straßen zu bauen, und wendet selektiv Betonüberzüge an, um härtere Straßen zu produzieren. Wir haben einige neue Strategien eingeführt, wie zum Beispiel die Einführung von Bürgersteigen. Dadurch können Sie den Energiehaushalt der Erde verändern, indem Sie mehr Energie aussenden. Von der Atmosphäre.

Ergebnis

Da das Netz umweltfreundlicher wird und neue Wohnungen und Gebäude effizienter werden, gehen viele Experten davon aus, dass die betrieblichen Auswirkungen von Neubauprojekten im Vergleich zu den grauen Emissionen geringer werden. Ich bin.

淲was unsere Ökobilanz ergeben hat, sagt Jeremy Gregory, Exekutivsekretär des MIT Climate Consortium und Hauptautor der Abhandlung. [this prediction] Dies ist nicht immer der Fall. /p>

淚Stattdessen fanden wir heraus, dass mehr als 80 % der Gesamtemissionen von Neubauten und Gehwegen von 2016 bis 2050 aus deren Betrieb stammten.滭/p>

Tatsächlich ergab die Studie, dass der Betrieb bis 2050 die meisten Emissionen verursachen würde, wenn nicht alle Energiequellen (Strom und Wärme) bis 2040 CO2-neutral wären. Dies wird am stärksten durch ehrgeizige Eingriffe in das Netz und andere betriebliche Quellen beeinflusst.

Ihre Projektionen zu Emissionsreduktionen haben zusätzliche Erkenntnisse gebracht.

Für den Bausektor stellte der Hof fest, dass das projizierte Szenario zu einer Reduzierung um 49 % gegenüber dem Niveau von 2016 führte und das ehrgeizige Szenario zu einer Reduzierung um 57 % führte.

Der Energieverbrauch dominierte in beiden Szenarien die Emissionen, da die meisten Gebäude während der Analyse eher Bestandsgebäude als Neubauten waren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dekarbonisierung des Stromnetzes und die Verbesserung der Effizienz von Geräten und Beleuchtung die größten Verbesserungen für das Gebäude gebracht haben.

Im Gegensatz zum Bausektor klafften die Ergebnisse im Fahrbahnszenario erheblich auseinander. Im prognostizierten Szenario gab es nur eine Reduzierung um 14%, während es im ehrgeizigen Szenario eine Reduzierung um 65% war. Dies reicht aus, um die Ziele des US-amerikanischen Pariser Abkommens in diesem Sektor zu erreichen. Dieser Golf resultiert aus dem Fehlen von Strategien zur Reduzierung von Treibhausgasen, die im Rahmen der aktuellen Prognosen verfolgt werden.

Die Lücke zwischen den Fahrbahnszenarien weist darauf hin, dass wir bei der Bewältigung der Auswirkungen von Treibhausgasen auf die Fahrbahn proaktiver vorgehen müssen, erklärt Kirchain.淭Hier liegt ein großes Potenzial, aber Sie müssen jetzt handeln, um diese Vorteile zu sehen.滭/p>

Diese Vorteile aus beiden ambitionierten Szenarien können auch dann eintreten, wenn sich die konkrete Nutzung im Betrachtungszeitraum im Vergleich zum prognostizierten Szenario verdreifacht. Dies spiegelt die wachsende Nachfrage nach Beton sowie seine potenzielle Rolle bei der Dekarbonisierung in beiden Sektoren wider.

Nur eines dieser Reduktionsszenarien (ambitionierte Fahrbahnszenarien) hat die Ziele des Pariser Abkommens erreicht, was jedoch deren Erreichung nicht verhindert. Es gibt viele andere Möglichkeiten.

淭seine Studie konzentrierte sich vor allem auf die materialisierte Reduktion von Beton, erklärt Gregory. Aber auch andere Baustoffe können in gleicher Weise behandelt werden.

Weitere Reduzierungen können auch durch die Umgestaltung bestehender Gebäude und die Gestaltung von Bauwerken unter Berücksichtigung von Dauerhaftigkeit, Belastbarkeit und Anpassungsfähigkeit erreicht werden, um den Wiederaufbaubedarf zu minimieren. Es gibt eine Möglichkeit.滭/p>

Diese Studie beantwortet das Paradoxon im Bereich Nachhaltigkeit. Damit die Welt gerechter wird, bedarf es weiterer Entwicklung. Dennoch könnte genau dieselbe Entwicklung mehr Emissionen ankündigen.

Das MIT-Team hat herausgefunden, dass dies nicht immer der Fall ist. Auch wenn die Vereinigten Staaten immer mehr Spezifika verwenden, können die Vorteile des Materials selbst und die darin enthaltenen Interventionen die Erreichung der Klimaziele verbessern.

Mit coolem Pflaster dem Klimawandel entgegenwirken

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