Το δομημένο περιβάλλον, το οποίο περιλαμβάνει την κατασκευή και λειτουργία κτιρίων, αυτοκινητοδρόμων, γεφυρών και άλλων υποδομών, είναι υπεύθυνο για σχεδόν το 40% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου που συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή.
Η Ming Hu, Καθηγήτρια στο Notre Dame’s School of Architecture, υποστηρίζει ότι «Παρόλο που πολλοί οικοδομικοί κώδικες έχουν επικεντρωθεί στην κατασκευή «πιο πράσινων», πιο ενεργειακά αποδοτικών νέων κτιρίων, αυτό δεν αρκεί. Πιο σημαντικό είναι να εξετάσουμε το ρόλο του ενσωματωμένου άνθρακα στα υπάρχοντα κτίρια».
Ο ενσωματωμένος άνθρακας αντιπροσωπεύει την ποσότητα των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου που σχετίζεται με ολόκληρο τον κύκλο ζωής ενός προϊόντος, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης, παραγωγής και μεταφοράς υλικών. την κατασκευή του προϊόντος ή του κτιρίου και την τύχη των υλικών μετά το τέλος του κύκλου ζωής.
Στον κατασκευαστικό τομέα, υλικά όπως η άσφαλτος, το σκυρόδεμα και ο χάλυβας, ειδικότερα, έχουν σημαντική επίδραση στο περιβάλλον. Ωστόσο, λόγω έλλειψης δεδομένων, ο αντίκτυπος του ενσωματωμένου άνθρακα στο δομημένο περιβάλλον ήταν δύσκολο να εκτιμηθεί. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το κενό γνώσης, η Καθ. Hu Ming και ο Siavash Ghorbany, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής στην ίδια Σχολή, δημιούργησαν έναν νέο τρόπο ανάλυσης του ενσωματωμένου άνθρακα σε περισσότερα από 1 εκατομμύριο κτίρια στο Σικάγο.
Η πρόσφατα δημοσιευμένη έρευνα τους εντοπίζει 157 διαφορετικούς αρχιτεκτονικούς τύπους κατοικιών στην πόλη και παρέχει το πρώτο εργαλείο οπτικής ανάλυσης για την αξιολόγηση του ενσωματωμένου άνθρακα με μεγάλη λεπτομέρεια και βοηθά τους υπεύθυνος χάραξης πολιτικής στους σχεδιασμούς για τον περιορισμό του άνθρακα στις πόλεις. «Παλιότερα, ήταν συχνά δύσκολο να οπτικοποιήσουμε αυτή την ιδέα και να εξηγήσουμε γιατί θέλουμε να διατηρήσουμε και να επαναχρησιμοποιήσουμε τα υπάρχοντα κτίρια», εξηγεί η Hu.
«Πιστεύουμε ότι αυτός είναι ένας πιο ξεκάθαρος, άμεσος τρόπος για να βοηθήσουμε τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής, ή ακόμη και τους πολίτες, να λάβουν τεκμηριωμένες αποφάσεις. Αν ήμουν ο δήμαρχος του Σικάγο, θα μπορούσα να το κοιτάξω και να πω: «Εντάξει, προτού γκρεμίσω αυτό το κτίριο, ίσως πρέπει να λάβω υπόψιν μου τον ενσωματωμένο άνθρακα. Θέλω να μετασκευάσω και να ξαναχρησιμοποιήσω αυτό το κτίριο ή θέλω να το γκρεμίσω και να χτίσω νέο, το οποίο θα αυξήσει τον συνολικό ενσωματωμένο άνθρακα;».
Η Hu και ο Ghorbany μπόρεσαν να προσδιορίσουν γεωγραφικές ζώνες με ένταση εκπομπών και ανέπτυξαν δεδομένα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους αρμόδιους, για την αστική ανάπτυξη, φορείς. Διαπίστωσαν επίσης ότι η αύξηση της μέσης διάρκειας ζωής των κτιρίων από τα σημερινά 50 χρόνια στα 75 χρόνια και η μείωση του μεγέθους τους κατά μόλις 20%, μπορεί να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα κατά σχεδόν 70%.
Η Hu τόνισε ότι η έρευνα δεν εντόπισε κανένα σενάριο στο οποίο να προκρίνεται η κατεδάφιση ενός υπάρχοντος κτιρίου για να χτιστεί κάτι νέο - ακόμα κι αν αυτό το νέο κτίριο είναι πιο ενεργειακά αποδοτικό - από περιβαλλοντική άποψη. «Αν κοιτάξουμε ολόκληρη τη διάρκεια ζωής του κτιρίου, η ανακαίνιση ενός υπάρχοντος κτιρίου έχει σημαντικά χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του, συμπεριλαμβανομένου του λειτουργικού και του ενσωματωμένου άνθρακα», είπε η Hu, η οποία ανήκει επίσης στο διδακτικό προσωπικό του College of Engineering.
«Αυτό συμβαίνει επειδή η «περίοδος απόσβεσης» για την κατασκευή ενός νέου κτιρίου είναι συνήθως 20 χρόνια λόγω του υψηλού επιπέδου εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από την κατασκευή του. Έτσι, εάν μπορούμε να επεκτείνουμε τον κύκλο ζωής ενός κτιρίου στα 70 ή 80 χρόνια, τότε η επαναχρησιμοποίηση του υπάρχοντος κτιρίου σίγουρα έχει περισσότερο νόημα. Θεωρώ ότι θα πρέπει πάντα να επαναχρησιμοποιούμε τα υπάρχοντα κτίρια. Το πραγματικό ερώτημα είναι ακριβώς σε ποιο βαθμό θέλουμε να τα ανακαινίσουμε και να τα μετασκευάσουμε».
Η Hu και ο Ghorbany επέλεξαν το Σικάγο για διάφορους λόγους, λόγω της αρχιτεκτονικής του ιστορίας και επειδή η πόλη κατατάσσεται ως η 8η υψηλότερη για τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στον κόσμο. Στο μέλλον, σχεδιάζουν να κλιμακώσουν το έργο για την αξιολόγηση του ενσωματωμένου άνθρακα σε πόλεις σε όλες τις Η.Π.Α.
Οπτική απεικόνιση της αξιολόγησης του ενσωματωμένου άνθρακα σε περισσότερα από 1000 κτίρια στο Σικάγο από την ομάδα της Ming Hu και του Siavash Ghorbany
Οι ερευνητές, οι οποίοι έλαβαν χρηματοδότηση από το National Science Foundation, χρησιμοποίησαν μηχανική μάθηση και τεχνητή νοημοσύνη για να δημιουργήσουν ένα ολοκληρωμένο σύνολο δεδομένων για την ανάλυση τους, αντλώντας στοιχεία από μια ποικιλία υπαρχόντων συνόλων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένου του National Structure Inventory και του Cook County Open Data για το Σικάγο.
Ταίριαξαν τους διαφορετικούς τύπους δεδομένων χρησιμοποιώντας τη γεωγραφική τους θέση, στη συνέχεια τα κωδικοποίησαν και τα κατηγοριοποίησαν με βάση διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως τύπος δομικού υλικού και τύπος στέγης. Στη συνέχεια, συσχέτισαν τις βασικές εκπομπές του τύπου κατοικίας με το αποτύπωμα κάθε κτιρίου για να προσεγγίσουν τον συνολικό ενσωματωμένο άνθρακα του.
Ο Ghorbany, ο οποίος είναι Graduate Scholar στο Lucy Family Institute for Data & Society και έχει πτυχίο στην αρχιτεκτονική, θεωρεί ότι η δημιουργία ενός προσβάσιμου, διαδραστικού εργαλείου απεικόνισης για να βοηθήσει στην οπτικοποίηση των ευρημάτων τους ήταν κορυφαία προτεραιότητα.
«Ο στόχος μας για το τελικό προϊόν ήταν να δημιουργήσουμε έναν φιλικό προς τον χρήστη τρόπο πρόσβασης και αλληλεπίδρασης με τα διαθέσιμα δεδομένα. Με το εργαλείο μας μπορείτε να δοκιμάσετε διαφορετικά σενάρια επιλέγοντας ποιους τύπους υλικών θέλετε να δείτε και φιλτράροντας ανά έτος ή τύπους εκπομπών. Ελπίζω ότι στο μέλλον, οι πόλεις θα μπορούν να χρησιμοποιούν αυτό το εργαλείο για να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, ώστε να βοηθήσουμε στη μείωση της κλιματικής αλλαγής και των επιπτώσεων που βλέπουμε από αυτήν».
Η Hu επισήμανε ότι τα πιθανά οφέλη αυτής της έρευνας δεν είναι μόνο περιβαλλοντικά, αλλά και πολιτιστικά. «Πρώτον, είναι σημαντικό να έχουμε ένα σαφές κατάλογο του ενσωματωμένου άνθρακα στο δομημένο μας περιβάλλον. Είναι κάτι που δεν είχαμε ποτέ πριν και δεν έχουμε ακόμα σε εθνικό επίπεδο. Μόλις το έχουμε αυτό, μπορούμε να λάβουμε τεκμηριωμένες αποφάσεις σχετικά με τον τρόπο μείωσης των εκπομπών άνθρακα, εν μέρει, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής αυτών των κτιρίων. Και, εκτός από τα περιβαλλοντικά οφέλη, υπάρχει κοινωνική και πολιτιστική αξία στη διατήρηση αυτών των κτιρίων που αποτελούν μέρος του αρχιτεκτονικού χαρακτήρα της πόλης».
Με πληροφορίες από news.nd.edu
