Stavebný priemysel je jedným z najväčších prispievateľov ku globálnym uhlíkovým emisiám, pričom predstavuje 37 % environmentálnych emisií, z čoho 10 % pochádza priamo z výstavby budov. Kľúčovým, no často prehliadaným faktorom je stelesnený uhlík – emisie, ktoré vznikajú pri ťažbe materiálov, výrobe, preprave, inštalácii, údržbe a demolácii. Hoci výskum a regulácie pokročili v oblasti operačnej energetickej účinnosti budov, stále existuje kritická medzera v chápaní celého životného cyklu stelesneného uhlíka v budovách na úrovni celého mesta, najmä v rozvinutých krajinách. Riešenie klimatickej krízy a dosiahnutie uhlíkovej neutrality si vyžaduje kvantifikáciu všetkých uhlíkových emisií z budov a implementáciu stratégií na ich zníženie.

Nový výskum predstavuje systematický rámec pre hodnotenie emisií stelesneného uhlíka v budovách v mestskom meradle. Jeho cieľom je vytvoriť dataset emisií životného cyklu budov vo vysokom rozlíšení pre mestské oblasti, vyhodnotiť rôzne stratégie zmierňovania a identifikovať najvplyvnejšie faktory ovplyvňujúce mestské stelesnené uhlíkové emisie. Štúdia sa zameriava na fázy „od kolísky po hrob“ (fázy A–C) životného cyklu budovy, s vylúčením operačného uhlíka z fázy B, aby sa sústredila výlučne na stelesnený uhlík. Tento výskum, uskutočnený na príklade metropolitnej oblasti Chicaga, simuloval viac ako milión budov a 350 000 iterácií, čím poskytol hlboký pohľad na emisie CO2 v rámci rôznych scenárov mestského plánovania. Pre dosiahnutie vysokého rozlíšenia údajov boli použité metódy „bottom-up“, ktoré analyzujú jednotlivé budovy, materiály alebo technológie pred ich rozšírením na širší pohľad na celú budovu.

Kľúčové zistenia zo simulácie v Chicagu

Simulácia v Chicagu, ktorá zahŕňala 1 010 840 budov, odhalila zásadné poznatky o emisiách stelesneného uhlíka. Priemerná celková zmenená emisia mesta bola 5,49 × 10^9 kg CO2, s rozsahom od 1,93 × 10^9 kg CO2 do 1,62 × 10^10 kg CO2, čo poukazuje na obrovský rozdiel a potrebu informovanej politiky.

Medzi najdôležitejšie závery patria:

• Životnosť budov: Štúdia zistila, že budovy s 50-ročnou životnosťou emitujú približne trikrát viac CO2 ako tie, ktoré majú životnosť 80 rokov. Predĺženie životnosti budovy je spojené so znížením rizík súvisiacich s očakávanými emisiami v scenároch mestského plánovania. Tento exponenciálny efekt životnosti budov na emisie zdôrazňuje naliehavú potrebu stratégií, ktoré uprednostňujú dlhovekosť budov.
• Plocha budovy: Okrem životnosti má na emisie zásadný vplyv aj plocha budovy. Zmena plochy budovy o 20 % môže negovať výhody predĺženej životnosti alebo zmierniť negatívne dopady krátkej životnosti. To znamená, že hybridný prístup k zmierňovaniu emisií, ktorý zahŕňa predĺženie životnosti aj zmenšenie plochy budov, je nevyhnutný.
• Renovácia vs. nová výstavba: Vplyv novej výstavby v Chicagu je v priemere približne 5,42 × 10^5 kg CO2, zatiaľ čo vplyv výmeny a renovácie je približne 4,09 × 10^9 kg CO2. To znamená, že výstavba nových budov emituje 7 500-krát viac stelesneného uhlíka ako renovácia a opätovné použitie existujúcich budov. Budúce politiky rozvoja miest by mali uprednostňovať zachovanie a renováciu existujúcich budov pred výstavbou nových.
• Predvídateľnosť stratégií: Renovačné stratégie zamerané na predĺženie životnosti budov sú nielen preferovateľné, ale aj predvídateľné a spájajú sa s nižším rizikom pre stratégie kontroly emisií. Naopak, výmenné scenáre sú oveľa náchylnejšie na vyššie emisie a majú širšie pásmo pravdepodobnosti, čo ich robí rizikovejšími. V súčasnosti sa renovuje len približne 1 % budov ročne.

Odporúčania pre budúcnosť

Výsledky simulácie a citlivostnej analýzy jasne naznačujú, že pre minimalizáciu emisií je optimálny hybridný prístup. Ten spočíva v počiatočnom použití kratších životností s menšou zastavanou plochou, po ktorom nasledujú predĺženia životnosti prostredníctvom renovácií. Pre úspešné zmierňovanie mestských emisií je naliehavo potrebné, aby mestskí plánovači prijali normy a predpisy, ktoré uľahčujú renovácie budov, najmä s pribúdajúcim vekom budov. Tieto zistenia sú cenným nástrojom pre mestských a urbanistických plánovačov, tvorcov politík v stavebníctve, environmentálnych inžinierov a celú komunitu stavebného inžinierstva pri efektívnom zmierňovaní mestských uhlíkových emisií. JaroR

Zistenia sú publikované v časopise npj Urban Sustainability .