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

私たちが住み、働くあらゆる建物は、2種類の異なるエネルギーの物語です。一つは、明かりを灯し、部屋を暖かく保つために使われるエネルギー、つまり毎日壁の中を流れているエネルギーです。もう一つは、その建物が存在するために費やされたエネルギーです。この後者のエネルギーは、しばしば「内包エネルギー（エンボディド・エナジー）」と呼ばれ、原材料の採掘、セメントや鉄鋼の製造、そしてそれらを運び上げる重機の動きなどに由来します。数十年にわたり、建設業界における気候変動対策の焦点は、ほぼ完全に前者の種類、つまり建物が建っている間に燃料を消費しすぎないよう、建物の効率を高めることに置かれてきました。しかし、建物がより断熱性を高め、よりクリーンに運用されるようになるにつれ、材料そのものの中に隠されたエネルギーが、より大きな物語の主役となりつつあります。暖房システムがすでにクリーン化が進んでいるスウェーデンのような場所では、壁の中にあるコンクリートや鉄鋼によるカーボンフットプリントが、今や主要な排出源となっています。

これを解決する方法を理解するために、研究者たちは、個々の住宅の集合体としてではなく、一つの変化し続けるシステムとして、国家全体の建築ストックを俯瞰する方法を必要としています。彼らは、地面の中にどれだけの材料があるのか、現在どれほど使用されているのか、そして人口が増減するにつれてそれらの数値がどのように変化するかを正確に知る必要があります。これは、スウェーデンの環境研究所や大学の研究チームが取り組んだ課題です。彼らは、一軒家から巨大なオフィスビルに至るまで、あらゆるものを追跡する詳細なデジタルモデルを構築し、材料の需要とそれに伴う炭素排出量が、今日から今世紀半ばにかけてどのように進化するかを予測しました。彼らの目的は、建設業界をグリーン化するための現在の計画が、国の気候目標を達成するのに十分なのか、あるいはもっと抜本的な対策が必要なのかを見極めることでした。

研究者たちはまず、「アーキタイプ（原型）」のライブラリを作成することから始めました。これは、スウェーデンのあらゆるタイプの建物を代表するモデルです。すべての家を一つひとつ測定する代わりに、建物を築年数、規模、場所、および材質によってグループ化しました。既存の建物については、暖房や冷房にどれだけのエネルギーを使用しているかを調査しました。新しい建物については、さらに深く踏み込み、床面積1平方メートルあたりにどれだけのコンクリート、鉄鋼、木材、断熱材が投入されるかを正確に算出しました。その結果、コンクリートが建設界のヘビー級チャンピオンであることが判明しました。典型的な集合住宅では、使用されるコンクリートの量は膨大であり、他のすべての材料を合わせた量を上回ります。木造フレームが一般的な一戸建て住宅においても、主に基礎と1階の床スラブのために、重量ベースでコンセントは木材の2倍使用されています。オフィスや学校などの非居住用建物では、特にフレームや柱において、鉄鋼がより大きな役割を果たしています。

この詳細な現状を描き出した後、チームは将来何が起こり得るかを検証するためにシミュレーションを行いました。彼らはいくつかの異なる経路をテストしました。一つの経路は「現状維持（ビジネス・アズ・ユージュアル）」シナリオで、技術の緩やかな自然改善のみが行われる、現在と同じ建設が続くケースです。もう一方の経路は、材料の製造方法の変化と、材料の使用方法の変化を組み合わせた、より積極的なものでした。いくつかのシナリオは、炭素回収技術の使用や電気・バイオ燃料への切り替えなどを用いて、セメントや鉄鋼を生産する工場をクリーンにすることに焦点を当てました。他のシナリオは、そもそも材料の使用量を減らすこと、つまりコンクリートを必要としない設計にしたり、重い材料を木材のような軽い再生可能資源に置き換えたりすることに焦点を当てました。

結果は、人口増加が落ち着くにつれて建設活動の総量は鈍化する可能性があるものの、具体的な対策を講じない限り、コンクリートの需要は頑強に高いままであることを示しました。最も楽観的なシナリオにおいてさえ、コンクリートは最も多く使用される材料であり続けます。しかし、研究によれば、これらの材料の生産方法と使用方法が、気候に極めて大きな影響を与えることがわかりました。もし業界が現在の軌道をそのまま進むのであれば、建設による排出量は減少しますが、その速度は非常に緩やかです。しかし、もし産業界がよりクリーンな生産方法と、より少ない材料を使用するスマートな設計を組み合わせることができれば、新しい建物からの排出量を2045年までに90パーセント以上削減できる可能性があります。

この削減量は印象的ですが、研究者たちは決定的な落とし穴を発見しました。たとえ建設側の問題が解決されたとしても、建築セクター全体がゼロエミッションの状態に達することはないということです。その理由は、建物の全ライフサイクルを通じて暖房や冷房に使用されるエネルギーからの排出が、依然として重要であるためです。研究は、建設による排出量の90%削減が2045年までに達成可能である一方で、これだけではカーボンニュートラルには至らないことを示しました。真のニュートラルを実現するためには、業界は両方の側面に対して同時に攻めなければなりません。つまり、材料をよりクリーンにし、かつ使用量を減らすことと、建物を動かすエネルギーを完全に化石燃料フリーにすることを同時に行う必要があります。彼らのシミュレーションによれば、最も効果的な道筋は、産業生産の電化と、資源をより少なく使うための積極的な設計を組み合わせることです。

研究者たちはまた、どこに最大の機会があるのかについても調査しました。彼らは、集合住宅の床スラブと壁がコンクリートの最大の消費源であることを発見し、これらの特定の部位の建設方法を変更することが最大の節約につながる可能性を示唆しました。彼らは、こうした変更を行うための技術は存在するものの、真の障壁はしばしば業界の仕組み自体にあると指摘しました。何を作るか、どのように作るかという決定は、建築家、エンジニア、建設業者が最も効率的な解決策を見出すために早期に協力し合う前に、それぞれの専門領域（サイロ）の中で行われることが多いのです。研究は、これらの気候目標を達成するには、建物の最初のスケッチの段階から低炭素の選択肢を優先させるよう、バリューチェーン全体が連携する文化的な転換が必要であることを示唆しています。

最終的に、この論文は、必要な変革の瀬戸際にあるセクターの明確な姿を描き出しています。スウェーデンの建物のカーボンフットプリントを劇的に削減するためのツールは、すでに存在しています。シミュレーションは、建設による排出量を90パーセント削減することが技術的に可能であることを示しています。しかし、研究の結論は、これらのツールだけでは建築セクターの気候パズル全体を解くには不十分であるということです。消費パターンへのより深い変化と、私たちの家を動かすエネルギーシステムの脱炭素化を同時に行わない限り、完全に気候中立な建築ストックという目標は、手の届かないままとなるでしょう。前進するための道筋には、単なる優れた技術だけでなく、より少ない材料を使い、よりスマートに建設し、私たちの生活をクリーンなエネルギーで動かすという、調整された取り組みが必要なのです。