Embodied Carbon Benchmarking for Low-Carbon Smart Buildings in Saudi Arabia Waqar Hussnain

Elk gebouw laat een CO2-voetafdruk achter lang voordat de deuren voor het publiek worden geopend. Hoewel veel aandacht is uitgaan naar de energie die een gebouw verbruikt om zijn kamers te verwarmen, te koelen en te verlichten tijdens de levensduur, vindt een aanzienlijk deel van de totale emissies plaats nog voordat de constructie zelfs begint. Deze verborgen kosten, bekend als belichaamde koolstof (embodied carbon), komen voort uit de winning van grondstoffen, hun productie, hun transport naar de bouwplaats en de fysieke handeling van het samenvoegen ervan. Nu gebouwen energie-efficiënter worden en hun operationele emissies dalen, wordt deze voorafgaande koolstoflast een groter deel van de totale milieu-impact. Voor het Koninkrijk Saoedi-Arabië, waar onder de Vision 2030-initiatief snel nieuwe steden en toeristische knooppunten worden opgericht, is het begrijpen en meten van deze voorafgaande kosten cruciaal. Zonder een duidelijke manier om dit te meten, kunnen ontwerpers en bouwers het niet effectief verminderen.

In een nieuwe studie heeft onderzoeker Waqar Hussnain de eerste stap gezet naar het oplossen van dit probleem voor het Koninkrijk door een praktisch kader te creëren om de belichaamde koolstof van grootschalige commerciële gebouwen te meten en te vergelijken. Het werk adresseert een specifieke kloof: hoewel er internationale gegevens bestaan voor gebouwen in Europa of Noord-Amerika, is er niets dat is afgestemd op de unieke materialen, het klimaat en de constructiepraktijken van Saoedi-Arabië. De studie richt zich op de "giga-projecten" die het landschap hervormen, zoals enorme hotels, gemengde woontorens en toeristische complexen. Door echte projectgegevens te analyseren, stelt het onderzoek een reeks referentiepunten vast waarmee architecten en ontwikkelaars kunnen zien hoe hun ontwerpen zich verhouden tot de huidige standaarden, best practices en toekomstige doelen.

De onderzoeker benaderde het probleem door naar de levenscyclus van een gebouw vanaf het begin te kijken. De scope werd gedefinieerd om de periode te dekken van de winning van grondstoffen tot het moment dat het gebouw praktisch voltooid en klaar voor gebruik is. Deze tijdspanne omvat de levering van grondstoffen, hun transport naar fabrieken, het productieproces, het transport naar de bouwplaats en de uiteindelijke installatie. De onderzoeker koos voor dit specifieke venster omdat dit de fase is waarin ontwerpbeslissingen de meest directe impact hebben op de emissies, en het is het deel van het leven van een gebouw dat het meest consistent wordt gemeten in internationale studies. De emissies van de dagelijkse exploitatie van het gebouw en de uiteindelijke sloop werden uitgesloten, met de focus op de voorafgaande kosten van het creëren van de structuur zelf.

Om de metingen bruikbaar te maken, gebruikte de studie een standaard vergelijkbare eenheid: de hoeveelheid CO2-equivalent die wordt uitgestoten voor elke vierkante meter van het totale vloeroppervlak van het gebouw. Deze aanpak maakt een eerlijke vergelijking tussen gebouwen van verschillende groottes mogelijk. De gegevens kwamen rechtstreeks uit de gedetailleerde materiaallijsten, ook wel 'bills of quantities' genoemd, van daadwerkelijke commerciële en gemengde projecten die momenteel in ontwikkeling zijn in Saoedi-Arabië. Deze lijsten detailsden de enorme hoeveelheden beton en staal die in deze constructies worden gebruikt. De onderzoeker kruisverwees deze hoeveelheden met bestaande databases over de koolstofintensiteit van materialen, waarbij specifiek werd gekeken naar de belangrijkste ingrediënten: Portlandcement, aanvullende materialen zoals vliegas en silica fume, en wapeningsstaal.

De studie concludeerde dat, hoewel er nog geen perfecte, lokaal afgestemde database van milieugegevens voor elk materiaal in het Koninkrijk bestaat, er nog steeds een werkbaar kader kan worden opgebeld. De onderzoeker stelde een vierlagig systeem voor om de prestaties van gebouwen te categoriseren. De eerste laag stelt een minimaal acceptabel limiet vast, in lijn met de huidige bouwvoorschriften. De tweede laag vertegenwoordigt de typische prestaties van huidige projecten en dient als nulmeting voor wat er nu gebeurt. De derde laag weerspiegelt de 'best practice', wat laat zien wat mogelijk is wanneer bouwers geavanceerde materialen gebruiken, zoals supplementaire cementproducten, om de koolstofvoetafdruk van beton te verlagen. De laatste laag stelt een ambitieus doel vast, dat stuurt naar de maximale reductie die mogelijk is in lijn met de langetermijnambities van het Koninkrijk op het gebied van decarbonisatie.

Een belangrijke bevinding is dat de specifieke materiaalsamenstelling die in Saoedi-Arabië wordt gebruikt, die zwaar leunt op cement, zijn eigen unieke benchmarks vereist in plaats van simpelweg waarden uit andere delen van de wereld te kopiëren. De studie benadrukt dat het wijdverbreide gebruik van aanvullende materialen, die de koolstofkosten van beton kunnen verlagen, al een factor is in sommige projecten en erkend moet worden als een pad naar betere prestaties. De onderzoeker merkte echter ook een aanzienlijke hindernis op: het gebrek aan gedetailleerde milieugegevens voor lokaal geproduceerde materialen. Veel van de huidige analyse moest vertrouwen op generieke gegevens uit internationale databases omdat specifieke milieudeklaraties (Environmental Product Declarations) voor regionale materialen nog schaars zijn. Dit introduceert een mate van onzekerheid, wat betekent dat de huidige benchmarks een sterk startpunt zijn maar verfijning zullen vereisen naarmate er meer lokale gegevens beschikbaar komen.

Het uiteindelijke doel van dit werk is om deze benchmarks te integreren in het nationale certificeringssysteem voor groene gebouwen, bekend als Mostadam. Door deze vier lagen in het certificeringsproces te verwerken, suggereert de studie dat Saoedi-Arabië een duidelijk, praktisch pad kan creëren voor de bouwsector om te decarboniseren. Dit zou de industrie verplaatsen van het gissen naar prestaties naar een gestructureerde, transparante manier om vooruitgang te meten. Het kader biedt een manier voor ontwikkelaars om tijdens de ontwerpfase concrete doelen te stellen, waardoor wordt gewaarborgd dat de enorme gebouwvoorraad die wordt gegenereerd door de Vision 2030 giga-projecten vanaf de allereerste dag met een lagere koolstofvoetafdruk wordt gebouwd.

Hoewel de studie niet beweert alle dataproblemen te hebben opgelost, biedt het een essentieel fundament. Het demonstreert dat het, met de juiste systeemgrenzen en een focus op de materialen die er het meest toe doen, mogelijk is om een gelokaliseerde benchmark te creëren voor de unieke constructieomgeving van het Koninkrijk. Het werk vult een kritiek gat in de wereldwijde literatuur, die zich historisch gezien meer heeft gericht op residentiële gebouwen en andere klimaten. Door een structuur te bieden die is afgestemd op de commerciële en gemengde typologieën die de Saoedische giga-projectenlijn domineren, voegt dit onderzoek een waardevol stuk toe aan de wereldwijde puzzel van de decarbonisatie van gebouwen. Toekomstig werk zal specifieke gegevens uit de regio moeten verzamelen om de nauwkeurigheid van deze cijfers te vergroten, maar het kader zelf biedt een duidelijke, actiegerichte weg naar voren voor een groenere gebouwde omgeving in het Koninkrijk.