建筑减排有方法，新技术最高可减少90%建筑温室气体排放

　　美国正在进入一个建筑热潮。从2017年到2050年，它的建筑量将相当于纽约市的20倍以上。然而，为了实现气候目标，美国还必须大幅减少其建筑物的温室气体（GHG）排放，这些建筑物占全国总排放量的27%。

　　一个由麻省理工学院混凝土可持续发展中心（CSHub）的现任和前任研究人员组成的团队正在解决这些矛盾的需求，目的是为政策制定者提供采取行动的工具和信息。他们在最近发表在《应用能源》杂志上的一篇论文中详细介绍了他们的合作成果，该论文预测了全美所有建筑在两种温室气体减排方案下的排放量。

　　他们的论文发现，尽管有大量的建筑，但 "体现的 "排放--那些来自材料生产和建筑的排放--将占2016年至2050年排放量的四分之一左右。

　　此外，许多地区将有不同的温室气体减排重点；一些地区，如西部地区，将从减少体现性排放中获益最多，而其他地区，如中西部地区，将从干预能源消费的排放中看到最大的回报。如果这些地区的优先事项得到积极解决，建筑部门的排放量在2016年至2050年之间可以减少约30%。

　　量化矛盾

　　现代建筑比它们的前辈要复杂得多，也高效得多。由于新技术和更严格的建筑法规，它们可以提供更低的能源消耗和运营排放。然而，更高效的材料和改进的建筑标准也会产生更大的内含排放。

　　混凝土，在许多方面，是这种权衡的缩影。虽然它的耐用性可以在建筑物的运行寿命中最大限度地减少能源密集型的维修，但它的生产规模意味着它在建筑业中造成了很大一部分的体现影响。

　　因此，该团队在分析中以混凝土的温室气体减排量为中心。

　　"我们采取了一种自下而上的方法，在一套住宅和商业建筑模型的基础上开发参考设计，这些设计因屋顶和楼板隔热、暖通空调效率和建筑材料（主要是混凝土和木材）而不同。"内华达大学里诺分校的助理教授、CSHub的前博士后Ehsan Vahidi解释道。

　　在测量了每个参考设计的运行和体现的温室气体排放后，该团队将他们的结果放大到县级，然后根据建筑存量预测，放大到国家层面。这使他们能够估计2016年至2050年期间整个建筑部门的排放量。

　　为了了解各种干预措施如何能够减少温室气体排放，研究人员在他们的框架中运行了两种不同的情景--"预测 "和 "雄心勃勃 "的情景。

　　预计方案与当前的趋势相对应。它假设电网脱碳将遵循能源信息署的预测；广泛采用新的能源法规；提高照明和电器的效率；对于混凝土，在所有新的混凝土建筑中实施50%的低碳水泥和粘合剂，并对所有水泥和混凝土排放物采用完全的碳捕获、储存和利用（CCUS）。

　　我们雄心勃勃的方案旨在反映一个采取更积极的行动来减少温室气体排放和实现目标的未来，因此，雄心勃勃的方案采用了预测方案的相同策略，但为其实施设定了更积极的目标。

　　例如，它假设到2050年电网排放量减少33%，并将照明和电器以及隔热的预计最后期限分别提前5年和10年。具体的去碳化也发生得更快。

　　减排和变化

　　美国建筑行业的广泛增长预测将不可避免地产生相当数量的排放。但是，这个数字能被最小化多少呢？

　　如果不实施任何温室气体减排策略，研究小组发现，在2016年至2050年期间，建筑部门将排放62千兆吨二氧化碳当量。这相当于156万亿乘用车行驶里程产生的排放量。

　　但是，两种温室气体减排方案都可以大大减少这种未缓解的、一切照旧的情况下的排放。

　　在预计的情况下，排放量将下降到45千兆吨二氧化碳当量--在分析期内减少27%。雄心勃勃的方案将比预测方案进一步减少6%，达到40千兆吨二氧化碳当量，就像在这一时期从道路上消除大约55万亿英里的客运车辆。

　　在两种情况下，对减排贡献最大的是能源网的绿化，其他值得注意的减排机会是来自于提高照明、暖通空调和电器的效率。这四个属性加在一起，在分析期间贡献了85%的排放量。对它们的改进提供了最大的潜在减排量。

　　其余的属性，如隔热和低碳混凝土，对排放的影响较小，因此，提供的减排机会也较小。这是因为在分析中，这两个属性只适用于新建筑，而在整个时期内，新建筑的数量超过了现有结构。

　　针对新建筑和现有建筑的策略之间的影响差异，强调了一个更广泛的发现。尽管在此期间进行了大量的建设，但在2016年至2050年期间，体现的排放量仅占累计排放量的23%，其余部分主要来自于运营。

　　CSHub的博士后、马萨诸塞大学洛厄尔分校即将上任的助理教授Jasmina Burek解释说："这是现有结构的数量远远超过新结构的结果。在2016年至2050年期间，所有新的和现有的结构所产生的运营排放将总是在任何特定时间大大超过新结构的体现排放，即使建筑物变得更有效，电网变得更绿色。"

　　然而，两种情况下的减排量并没有在全国范围内均匀分布。研究小组确定了几个地区的差异，这些差异可能对政策制定者必须如何采取行动来减少建筑部门的排放产生影响。

　　Vahidi说他们发现，美国西部地区将看到干预住宅排放的最大减排机会，这将占该地区分析期内总排放量的90%。

　　住宅排放的主导地位源于该地区持续的人口激增和随后的住房增长。建议的解决方案将包括CCUS和混凝土生产的低碳粘合剂，以及针对住宅建筑的能源法规的改进。

　　与西部地区一样，东南地区的理想解决方案将包括CCUS、低碳粘合剂和改进的能源法规。

　　Burek解释说："就东南地区而言，干预措施应同样针对商业和住宅建筑，我们发现商业和住宅建筑在建筑总量中的比例比较平均，由于这两个地区都有严格的能源法规，对操作性排放的干预措施比对体现性排放的干预措施影响要小。"

　　中西部的大部分地区看到的是相反的结果。它的能源结构仍然是全国碳密集度最高的地区之一，改善能源效率和电网将有很大的回报--特别是在密苏里州、堪萨斯州和科罗拉多州。

　　新英格兰和加利福尼亚将看到最小的减排量。由于他们已经很严格的能源法规将限制进一步的操作性减少，因此，减少体现的排放的机会将是最有影响的。

　　麻省理工学院团队发现的这种巨大的地区差异，在许多方面反映了整个国家的巨大人口和地理多样性。而且还有更多的变量需要考虑。

　　除了温室气体排放，未来的研究可以考虑其他环境影响，如水消耗和空气质量。其他需要考虑的缓解策略包括延长建筑寿命，改造，屋顶太阳能，以及回收和再利用。

　　在这个意义上，他们的研究结果代表了建筑领域可能的下限。而且，即使进一步的改进最终是可能的，他们已经表明，区域差异将不可避免地影响这些环境影响的减少。