Деревянные конструкции позволят нам извлекать углерод из воздуха и хранить его в наших домах и офисах, что заставит некоторых поверить, что деревянные здания – это будущее архитектуры.
Я стою на вроде бы обычной строительной площадке ничем не примечательного офисного здания в восточном Лондоне. Семиэтажное здание построено примерно на две трети-основные конструкции и лестницы на месте, штукатурка и проводка только начинаются. Но когда я прохожу вокруг, что-то другое медленно раскрывается. На стройке тихо и чисто – даже пахнет хорошо. И там ужасно много дров. Строительные площадки обычно имеют дерево в качестве формы для заливки бетона. Но здесь дерево - это бетон.
"Поскольку деревянное здание весит 20% от бетонного здания, гравитационная нагрузка значительно снижается", - восхищается Эндрю Во, архитектор, который показывает мне окрестности. “Это значит, что нам нужен минимальный фундамент, а не огромное количество бетона в земле. У нас есть деревянный сердечник, деревянные стены и деревянные плиты пола – поэтому мы уменьшаем количество стали до минимума."Сталь обычно используется для формирования основных внутренних опор или для укрепления бетона в большинстве крупных современных зданий. Однако в этом деревянном здании сравнительно мало стальных профилей. Те, что остались, скреплены болтами, как конструктор, чтобы их можно было легко разобрать в конце (или во время) жизни здания. “Если вы хотите поставить лестницу прямо здесь, - говорит во, указывая на потолок, - вы отвинтите вон ту [стальную] балку, возьмите бензопилу и прорежьте отверстие в деревянном [полу].”
Во всем мире каждый год заливается достаточное количество бетона, чтобы покрыть всю Англию.
Наша зависимость от бетона и стали, чтобы построить все, от домов до спортивных стадионов, приходит с серьезными экологическими издержками. Бетон отвечает за 4-8% мировых выбросов углекислого газа (CO2). Уступая только воде, это наиболее широко используемое вещество на Земле, на долю которого приходится около 85% всей добычи и которое связано с тревожным истощением мирового песка. Во всем мире каждый год заливается достаточно бетона, чтобы покрыть всю Англию.
Древесина не только удаляет из атмосферы больше CO2, чем добавляет при производстве, но и, заменяя углеродоемкие материалы, такие как бетон или сталь, она удваивает свой вклад в снижение CO2. В недавнем консультативном докладе правительству Великобритании об использовании "биомассы в низкоуглеродной экономике “было установлено, что" наибольшие уровни сокращения выбросов [парниковых газов] из биомассы в настоящее время происходят, когда древесина используется в качестве строительного материала... как для хранения углерода, так и для вытеснения высокоуглеродистого цемента, кирпича и стали.”
От 15% до 28% новых домов, построенных в Великобритании, ежегодно используют деревянные каркасные конструкции, в результате чего улавливается более миллиона тонн CO2 в год. Увеличение использования древесины в строительстве может утроить эту сумму, говорится в докладе. "Экономия аналогичного масштаба может быть также возможна в коммерческом и промышленном секторах за счет использования новых инженерных систем древесины, таких как поперечно-слоистая древесина.”
Поперечно-слоистый брус, или CLT, является основным материалом на строительной площадке, которую Эндрю Во показывает мне в восточном Лондоне. Поскольку он описывается как "инженерная древесина", я ожидаю увидеть что-то похожее на ДСП или фанеру. Но CLT просто выглядит как обычные 3М (10 футов) доски из дерева, толщиной в один дюйм, изобилующие сучками и щепками. Изобретательность заключается в том, что доски делают прочнее, склеивая их в три слоя, причем каждый слой перпендикулярен другому. Это означает, что CLT “не сгибается и не сгибается, он обладает интегральной силой в двух направлениях”, говорит во. "[CLT] стена поддерживает пол выше, с горизонтальной прочностью, чтобы нести нагрузку над ним, действуя как длинная балка". Это, по его словам, "меняет архитектуру".
Построив с CLT уже десять лет, во считает, что он может достичь всего, что может бетонное и стальное здание, и даже больше. Он был изобретен в 1990-х годах, частично в ответ на “смерть мебельной и бумажной промышленности”, говорит во. - Шестьдесят процентов территории Австрии занимают леса, и им нужно было найти новую торговую точку. Итак, они придумали поперечно-слоистый брус.”
Другие инженерные породы древесины, такие как фанера и МДФ, содержат около 10% клея (клея), часто карбамидоформальдегида, который может производить опасные химические вещества во время переработки или сжигания. CLT, однако, имеет адгезив менее 1% и обычно использует полиуретан на био-основе. Доски скрепляются вместе под действием тепла и давления, чтобы сплавить это небольшое количество клея, используя влагу древесины. На вид, на запах и на ощупь это чистое дерево, как детский домик на дереве-сучки и все такое.
Многие заводы CLT в Австрии даже работают на возобновляемой биомассе, используя обрезки, ветки и сучья. Некоторые заводы производят достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить энергией окружающие населенные пункты.
Несмотря на то, что CLT был изобретен в Австрии, Лондонская архитектурная практика во, во Тистлтон, была первой, кто использовал его для строительства многоэтажного здания. Murray Grove, в остальном обычный девятиэтажный жилой дом с серой облицовкой, вызвал "шок и ужас в Австрии", когда он был построен в 2009 году, говорит во. CLT когда-либо использовался только для “хороших и простых двухэтажных домов”, тогда как все более высокое возвращалось к бетону и стали. Но для Murray Grove вся конструкция над плитой первого этажа состоит из панелей CLT, причем все стены, плиты пола и лифтовые стержни образованы из древесины, как сотовый блок.
С тех пор проект вдохновил сотни архитекторов на строительство tall with CLT, от 55-метрового дома Brock Commons Tallwood House в Ванкувере, Канада, до 84-метровой 24-этажной "HoHo Tower", которая в настоящее время строится в Вене, Австрия.
С 2001 года леса Канады выделяют больше CO2, чем поглощают
В последнее время раздаются призывы к посадке деревьев в колоссальных масштабах для улавливания CO2 и сдерживания изменения климата. Однако, в то время как молодые деревья являются эффективными и эффективными поглотителями углерода, то же самое не так верно для зрелых деревьев. Земля поддерживает сбалансированный углеродный цикл-деревья (наряду со всеми другими растениями и животными) растут, используя углерод, они падают и умирают, и снова высвобождают этот углерод. Этот баланс был нарушен, когда люди обнаружили древние запасы углерода в виде угля и нефти, которые были захвачены во время предыдущих углеродных циклов, и начали сжигать их, высвобождая полученный CO2 в нашу атмосферу намного быстрее, чем может справиться текущий цикл.
Многие сосны в управляемых лесах, такие как европейская ель, достигают зрелости примерно за 80 лет, будучи чистыми поглотителями углерода в течение этих лет роста, но как только они достигают зрелости, они выбрасывают примерно столько же углерода через разложение хвои и упавших ветвей, сколько они поглощают. Как и в Австрии в 1990-е годы, резко упавший спрос на бумагу и древесину привел к тому, что огромные площади управляемых лесов во всем мире вышли из употребления. Вместо того чтобы вернуться в первозданную дикую природу, эти монокропы покрывают лесную подстилку кислыми сосновыми иглами и мертвыми ветвями. Например, огромные леса Канады с 2001 года выделяют больше углерода, чем поглощают, благодаря тому, что зрелые деревья больше не подвергаются активной вырубке.
Возможно, лучшей формой связывания углерода является вырубка деревьев: восстановление наших устойчивых, управляемых лесов и использование полученной древесины в качестве строительного материала. Управляемые леса, сертифицированные лесным Попечительским советом (FSC), как правило, сажают два – три дерева на каждое срубленное дерево-это означает, что чем больше спрос на древесину, тем больше рост как лесного покрова, так и молодых деревьев, голодных до CO2.
Необходимо восстановить и защитить девственные леса. Но неуправляемые монокропы никому не помогают, и полы, полные сухих сосновых игл, также являются основной причиной лесных пожаров – то, что Северная Америка и многие части мира испытывают теперь ежегодно. Управляемый сбор урожая значительно снижает этот риск.
Эти преимущества не были упущены американскими властями. Мелисса Дженкинс из Федеральной лесной службы США объяснила на недавнем заседании Института экологических и энергетических исследований (EESI), что “у нас есть ситуация с избыточным запасом леса: если дует лесной пожар, эти пожары горят жарче, они горят быстрее, и они требуют гораздо больше усилий, чтобы потушить... если мы сможем построить рынки для этих лесных продуктов, землевладельцы будут более вероятно устойчиво управлять или устойчиво истощать свои земли. Она подчеркивает, что CLT, в частности, обладает потенциалом для снижения "риска лесных пожаров [и] поддержки экономического развития сельских районов и создания рабочих мест".
Рынок, похоже, с этим согласен. Менее чем через пять лет после его прибытия на американские берега, в настоящее время проекты CLT осуществляются почти в каждом материковом штате США. Что еще более важно, в отличие от Великобритании, которая в настоящее время импортирует весь свой CLT, США инвестируют в отечественное производство CLT, с заводами в Монтане и Орегоне, и еще больше планируется в Мэне, Юте, Иллинойсе, Техасе, штате Вашингтон, Алабаме и Арканзасе. Новое здание Amazon "tech-hub" в Миннеаполисе сделано из ламинированной древесины гвоздей (как CLT, но с использованием гвоздей, а не клея). Закон об инновациях в области древесины 2018 года также включал положения о научных исследованиях и разработках в области массовой древесины.
Конструкции, использующие деревянные материалы, также имеют тенденцию быть более быстрыми и простыми в строительстве, что снижает затраты на рабочую силу, транспортировку топлива и использование энергии на месте. Элисон ринг, директор AECOM, инфраструктурной компании, цитирует жилой блок CLT из примерно 200 квартир, который “занял всего 16 недель [для строительства] ... в то время как если бы это было сделано традиционно с бетонным каркасом, это заняло бы по крайней мере 26 недель."Точно так же,-говорит во, недавнее здание CLT площадью 16 000 квадратных метров, над которым он работал,-потребовалось бы около 1000 поставок цементовозов только для рамы. Чтобы доставить весь CLT, нам нужно было всего 92 поставки.”
Другие страны также обращаются к древесине. Моника Лебеничник, инженер по продажам Ledinek Engineering, австрийско-словенской фирмы, производящей прессы для заводов CLT, прислала мне свой лист заказа, относящийся к 2013 году. Он начинается с потока заказов из Австрии и Скандинавии. Но начиная с 2017 года, есть внезапный захват из Японии, Франции, Австралии, Латвии и Канады. ” Годовая мощность таких линий колеблется от 25 000 до 50 000 кубометров [ХЛТ]", - объясняет Лебеничник. Данные показывают, что 1000 кубических метров ХЛТ соответствует примерно 500 собранным деревьям; таким образом, заводы, перерабатывающие 50 000 кубометров углерода, улавливают 25 000 деревьев в год.
Есть даже преимущества, которые делают этот материал особенно привлекательным для таких стран, как Япония, поскольку было обнаружено, что он хорошо работает при испытаниях на землетрясение. Совместная итало-японская исследовательская группа построила семиэтажное здание CLT и протестировала его на "дрожащем столе" (крутое, но жуткое видео этого существует на Youtube). Они обнаружили, что он может выдержать землетрясение 1995 года в Кобе, Япония, которое разрушило более 50 000 зданий. По счастливой случайности, говорит во, " американцы посадили много деревьев в Японии в рамках Плана Маршалла-это было более 60 лет назад, и сейчас они достигают зрелости”.
Вопреки здравому смыслу, CLT также хорошо работает в пожарах. Он предназначен для того, чтобы выдерживать нагрев до 270С, прежде чем он начнет обугливаться – обугливание снаружи затем действует как защитный слой для структурной плотности древесины за ним. В отличие от этого, при одинаковых температурах бетон может рассыпаться и треснуть, а сталь теряет свою прочность.
Однако не все верят, что будущее-это CLT. Когда я спрашиваю Криса Чизмена, профессора материаловедения в Имперском колледже Лондона, может ли дерево узурпировать бетон в качестве основного строительного материала, он отвечает прямо. “Нет. Этого не произойдет. Это может произойти локально с некоторыми небольшими схемами. Но вы должны оценить массовое использование бетона и огромное значение бетона для инфраструктуры и общества. Это исключительно хороший материал из-за своей функциональности и своей прочности.”
Существует также вопрос о "конце жизни". Углерод остается в древесине только до тех пор, пока здание стоит или используется повторно в другом здании – если оно гниет или сжигается для получения энергии, то весь накопленный углерод высвобождается. Дуг Кинг, дипломированный инженер и консультант по вопросам устойчивого развития в строительстве, говорит мне: "если мы не займемся утилизацией древесных материалов в конце их жизненного цикла, нет никакой гарантии, что общий цикл приносит пользу обществу."Предыдущая исследовательская работа Arup в 2014 году показала, что половина всей строительной древесины попадает на свалку, 36% перерабатывается, а оставшиеся 14% сжигаются для получения энергии биомассы.
Несмотря на эти проблемы, во остается амбициозным. Средний срок службы здания составляет 50-60 лет – этого, по его мнению, более чем достаточно для архитекторов и инженеров, чтобы проработать вопросы повторного использования и утилизации. Превращение его в биочар может быть одной из возможностей. Здания во сделаны так, чтобы их было легко разобрать для повторного использования будущими поколениями.
Принципиально он-вместе с растущей группой международных архитекторов-убежден, что массовое внедрение CLT является важным оружием в борьбе с изменением климата. “Это не прихоть и не мода, - говорит он мне, когда мы заканчиваем экскурсию по его зданию в восточном Лондоне, и я делаю последний, неуместный вдох лесного воздуха. "Крупнейший коммерческий девелопер в Великобритании только что купил это здание. Для меня это то место, где вы хотите быть... я хочу, чтобы это было мейнстримом. Все должны строить с этим.”
Я возвращаюсь к своему первоначальному вопросу: можем ли мы реально вернуться к дереву в качестве основного строительного материала? “Это не только реалистично, это необходимо”, - утверждает Во. - Это должно случиться. В архитектуре вы всегда возвращаетесь к эскизу: эскиз-это изменение климата.”
На этом все. Надеюсь вам было интересно. Написал Максим Гладышев (MG).