在建筑环境中评估体现碳的工作一直很困难，主要是由于数据不足。为了填补这一知识空白，土木和环境工程师们开发了一种新工具，分析芝加哥超过100万栋建筑的体现碳。他们最近发表的研究突出了城市中157种不同的建筑类型，并引入了一种开创性的视觉分析工具，提供了对体现碳的详细评估，协助政策制定者制定有效的城市碳减排策略。
建筑环境——包括建筑物、高速公路、桥梁及各种基础设施——贡献了全球温室气体排放的近40%，加剧了气候变化。
尽管许多建筑标准旨在创造“更绿色”、节能的建筑，但南本德大学建筑学院研究副院长胡铭表示，努力不应仅集中在运营排放上。政策制定者和行业代表需要采取更广泛的视角，融入当前结构中体现碳的影响。
体现碳是指与产品整个生命周期相关的温室气体排放。这包括材料的提取、生产、运输，产品或建筑的创建，以及其最终的处置或拆除。值得注意的是，沥青、混凝土和钢铁等材料在建筑过程中对环境的影响显著不利。
然而，由于缺乏数据，评估建筑空间中体现碳的影响一直很棘手。为了弥补这一知识空白，胡铭和南本德大学土木与环境工程研究生西亚瓦什·戈尔巴尼开发了一种评估芝加哥超过100万栋建筑中体现碳的方法。
他们的研究确定了城市中157种独特的建筑类型，并提供了用于详细分析体现碳的首个视觉工具，帮助政策制定者在城市碳减排方面做出明智决策。
“以前，这个概念常常很难可视化，也很难理解保护和重利用现有建筑的重要性，”胡解释道。“我们把它视为一种更清晰、更直接的方式来引导政策制定者和公众做出明智的选择。如果我是芝加哥市长，我会看到这些数据，想到‘在拆除这个建筑之前，我应该重新考虑，因为它已经包含了相当数量的嵌入碳。我是应该翻修并重用它，还是选择拆除并建造新建筑，这将增加整体的体现碳？’”
胡和戈尔巴尼成功确定了城市中排放高的地区，并识别出具体的建筑风格，为城市发展利益相关者提供了实用的信息。他们发现，将建筑的使用寿命从当前平均50年延长到75年，同时仅减少建筑体量20%，可以将碳排放减少三分之二。
胡强调，她的研究未发现任何情况下拆除现有建筑以建造新建筑在环境上合理——即使新建筑更节能。
“考虑建筑的整个生命周期时，翻修现有结构在其整个生命周期内产生的碳排放显著低于建造新建筑，包括运营和体现碳，”担任工程学院教职员工的胡表示。“这主要是因为新建筑的‘回报期’通常约为20年，因为其建造涉及大量温室气体排放。因此，如果我们能将建筑的生命周期延长至70或80年，重用它绝对成为更理性的选择。”
“我们应该优先考虑重用建筑。真正的问题是我们希望多大程度上翻修或改造它们。”
胡和戈尔巴尼选择芝加哥作为这项研究的城市有几个原因：其靠近南本德大学、丰富的建筑遗产，以及其在全球温室气体排放中排名第八的城市。研究人员打算将该项目扩展到全国城市中评估体现碳。
在国家科学基金会的资助下，研究人员利用机器学习和人工智能开发了一个全面的数据集进行分析，借鉴了众多现有数据库，包括国家结构清单和芝加哥库克县开放数据。
通过使用地理位置匹配不同的数据类型，并通过材料成分和屋顶设计等特征对其进行分类，他们通过将每种住房类型相关的基线排放量与其建筑面积相乘，计算出建筑的总体现碳。
戈尔巴尼也是露西家庭数据与社会研究所的研究生学者，并拥有建筑学学位，他强调了创建一个可访问的、互动的映射工具以可视化其结果的重要性。
“我们的目标是开发一个用户友好的平台，以便与这些数据互动，”他说。“我们设计这个工具使用户可以通过选择不同的建筑类型并按年份或排放类型过滤来探索各种情境。我希望城市能够利用这一点有效降低碳排放，抵御气候变化。”
胡对此表示赞同，强调该研究的优势超越了环境关切；它们也具有文化意义。
“首先，我们必须清楚地了解我们建筑环境中的体现碳，”她说。“这是我们以前从未拥有的信息，而且在全国范围内仍然缺乏。一旦我们实现这一点，就可以做出明智的选择以减少碳排放，部分通过延长这些建筑的使用寿命。”
“此外，除了环境收益，保护这些建筑在社会和文化上也具有重要价值，因为它们为城市的建筑认同做出了贡献。”
