Whole-life carbon emissions and material demand in the Swedish building stock: an archetype-based stock dynamics assessment

كل مبنى نعيش أو نعمل فيه هو قصة لنوعين مختلفين من الطاقة. أحدهما هو الطاقة التي نستخدمها لإبقاء الأضواء مضاءة والغرف دافئة، وهي الطاقة التي تتدفق عبر الجدران في كل يوم. والنوع الآخر هو الطاقة التي استُهلكت لمجرد جعل المبنى موجوداً في المقام الأول. هذا النوع الثاني، الذي يُسمى غالباً "الطاقة المجسدة"، يأتي من تعدين المواد الخام، وتصنيع الإسمنت والصلب، والآلات الثقيلة التي ترفعها إلى مكانها. لعقود من الزمن، كان التركيز في العمل المناخي في قطاع البناء منصباً بالكامل تقريباً على النوع الأول: جعل المباني أكثر كفاءة بحيث تستهلك وقوداً أقل أثناء تشغيلها. ولكن مع تحول المباني لتصبح أكثر عزلاً ونظافة في التشغيل، بدأت الطاقة المخفية داخل المواد نفسها تصبح هي الجزء الأكبر من القصة. ففي أماكن مثل السويد، حيث أصبحت أنظمة التدفئة أنظف بالفعل، باتت البصمة الكربونية للخرسانة والصلب في الجدرب هي المصدر المهيمن للانبعاثات.

لفهم كيفية إصلاح ذلك، يحتاج الباحثون إلى وسيلة للنظر إلى إجمالي المخزون الوطني للمباني ليس كمجموعة من المنازل الفردية، بل كنظام واحد متغير. إنهم بحاجة لمعرفة بالضبط ما هي المواد الموجودة في الأرض، وكم منها يُستخدم الآن، وكيف ستتغير هذه الأرقام مع نمو السكان أو انخفاضهم. هذا هو التحدي الذي تولاه فريق من الباحثين من المعاهد والجامعات البيئية السويدية. لقد بنوا نموذجاً رقمياً مفصلاً لقطاع البناء السويدي بأكمله، يتتبع كل شيء من المنازل العائلية المنفردة إلى المجمعات المكتبية الضخمة، وتوقعوا كيف سيتطور الطلب على المواد وما يترتب على ذلك من انبعاثات كربونية من اليوم وحتى منتصف القرن. كان هدفهم هو معرفة ما إذا كانت الخطط الحالية لجعل صناعة البناء "خضراء" كافية لتحقيق الأهداف المناخية للبلاد، أم أن هناك حاجة لشيء أكثر جذرياً.

بدأ الباحثون بإنشاء مكتبة من "النماذج الأصلية" (archetypes)، وهي في الأساس نماذج تمثيلية لكل نوع من أنواع المباني في السويد. وبدلاً من محاولة قياس كل منزل على حدة، قاموا بتجميع المباني حسب عمرها، وحجمها، وموقعها، ومادة صنعها. بالنسبة للمباني القائمة، بحثوا في مقدار الطاقة التي تستخدمها للتدفئة والتبريد. أما بالنسبة للمباني الجديدة، فقد تعمقوا أكثر، حيث حسبوا بدقة كمية الخرسانة والصلب والخشب والعزل التي تدخل في كل متر مربع من مساحة الأرضية. ووجدوا أن الخرسانة هي "البطل الثقيل" في عالم البناء؛ ففي مبنى سكني نموذجي، تكون كمية الخرسانة المستخدمة هائلة لدرجة أنها تفوق جميع المواد الأخرى مجتمعة. وفي المنازل العائلية المنفردة، حيث تشيع الهياكل الخشبية، لا تزال الخرسانة تُستخدم بضعف وزن الخشب، خاصة في الأساسات وبلاطة الطابق الأرضي. أما بالنسبة للمباني غير السكنية مثل المكاتب والمدارس، فيلعب الصلب دوراً أكبر بكثير، لا سيما في الهياكل والأعمدة.

مع هذه الصورة التفصيلية للحاضر، أجرى الفريق عمليات محاكاة لرؤية ما قد يحمله المستقبل. لقد اختبروا عدة مسارات؛ أحد المسارات كان سيناريو "العمل كالمعتاد"، حيث يستمر البناء كما هو اليوم، مع تحسينات تكنولوجية بطيئة وطبيعية فقط. والمسارات الأخرى كانت أكثر جرأة، حيث جمعت بين التغييرات في كيفية تصنيع المواد والتغييرات في كيفية استخدامها. ركزت بعض السيناريوهات على تنظيف المصانع التي تنتج الإسمنت والصلب، باستخدام تقنيات مثل احتجاز الكربون أو الانتقال إلى الكهرباء والوقود الحيوي. بينما ركزت سيناريوهات أخرى على استخدام مواد أقل في المقام الأول، عبر تصميم مبانٍ تحتاج إلى خرسانة أقل أو استبدال المواد الثقيلة بمواد أخف وأكثر تجدداً مثل الخشب.

أظهرت النت النتائج أنه بينما قد يتباطأ إجمالي نشاط البناء مع انخفاض نمو السكان، فإن الطلب على الخرسانة سيظل مرتفعاً بعناد ما لم تُتخذ إجراءات محددة. وحتى في أكثر السيناريوهات تفاؤلاً، تظل الخرسانة هي المادة الأكثر استخداماً. ومع ذلك، وجدت الدراسة أن الطريقة التي ننتج بها ونستخدم هذه المواد تحدث فرقاً هائلاً في المناخ. فإذا استمرت الصناعة ببساطة في مسارها الحالي، فإن الانبعاثات الناتجة عن بناء المباني ستنخفض، ولكن ببطء شديد. أما إذا جمع القطاع بين طرق الإنتاج الأنظف والتصميم الذكي الذي يستخدم مواد أقل، فيمكن خفض الانبعاثات من المباني الجديدة بأكثر من 90 بالمائة بحلول عام 2045.

هذا الانخفاض مثير للإعجاب، لكن الباحثين اكتشفوا عقبة حاسمة؛ فحتى لو تم حل جانب البناء في المعادلة، فإن قطاع البناء ككل لن يصل إلى حالة انعدام الانبعاثات. والسبب هو أن الانبعاثات الناتجة عن الطاقة المستخدمة لتدفئة وتبريد المباني طوال دورة حياتها لا تزال كبيرة. أظهرت الدراسة أنه بينما يمكن تحقيق خفض بنسبة 90% في انبعاثات البناء بحلول عام 2045، فإن هذا لا يؤدي بعد إلى الحياد الكربوني. وللوصول إلى الحياد الحقيقي، يجب على الصناعة مهاجمة جانبي المشكلة في آن واحد: جعل المواد أنظف واستخدام كميات أقل منها، مع ضمان أن الطاقة التي تشغل المباني خالية تماماً من الوقود الأحفوري. والمسار الأكثر فعالية، وفقاً لمحاكاتهم، هو الجمع بين كهربة الإنتاج الصناعي والتصميم الهجومي للمباني لاستخدام موارد أقل.

نظر الباحثون أيضاً إلى أين تكمن أكبر الفرص. وجدوا أن بلاطات الأرضيات والجدران في المباني السكنية هي أكبر مستهلك للخرسانة، مما يشير إلى أن تغيير كيفية بناء هذه الأجزاء تحديداً قد يحقق أكبر الوفر. وأشاروا إلى أنه بينما تتوفر التكنولوجيا لإجراء هذه التغييرات، فإن الحاجز الحقيقي غالباً ما يكون في طريقة عمل الصناعة. فقرارات ما يتم بناؤه وكيفية بنائه تُتخذ غالباً في "صوامع" منعزلة، حيث لا يتعاون المعماريون والمهندسون والبناؤون في وقت مبكر بما يكفي لإيجاد الحلول الأكثر كفاءة. وتقترح الدراسة أن تحقيق هذه الأهداف المناخية سيتطلب تحولاً في الثقافة، حيث يعمل كامل سلسلة القيمة معاً لإعطاء الأولوية للخيارات منخفضة الكربون منذ أول رسم تخطيطي للمبنى.

في النهاية، ترسم الورقة البحثية صورة واضحة لقطاع يقف على أعتاب تحول ضروري. إن الأدوات اللازمة لتقليل البصمة الكربونية للمباني السويدية بشكل جذري متاحة بالفعل. وتظهر عمليات المحاكاة أن خفض انبعاثات البناء بنسبة 90 بالمائة هو أمر ممكن تقنياً. ومع ذلك، تخلص الدراسة إلى أن هذه الأدوات وحدها ليست كافية لحل لغز المناخ الكامل لقطاع البناء. فبدون تغييرات أعمق في أنماط الاستهلاك وتزامن مع إلغاء الكربون من نظام الطاقة الذي يغذي منازلنا، سيظل هدف الوصول إلى مخزون مبانٍ محايد مناخياً بالكامل بعيد المنال. إن الطريق إلى الأمام لا يتطلب تكنولوجيا أفضل فحسب، بل يتطلب جهداً منسقاً لاستخدام مواد أقل، والبناء بذكاء أكبر، وتغذية حياتنا بالطاقة النظيفة.