替代建筑材料

制造混凝土占全球碳排放量的5%，所以有更好的方法选择吗?克里斯·史密斯和剑桥大学的达希尔·沙阿奠定了基础。

Darshil:嗯，围绕钢铁已经有了一个成熟的产业，而且钢铁具有高强度和刚度，因此承载能力强，你可以把它做成复杂的形状，从而有效地转移负载。我认为混凝土的优点之一是这种材料在很多地方都很丰富，你可以把它做成各种大小的不同形状。

Chris -所以这是一种很好的材料，但它可能不如天然材料好?

达希尔:是的，只是方式不同。三种主流的建筑材料是混凝土、钢材和木材。例如，在英国，高达25%的新房是基于轻型框架木材，在这方面，木材的优势在于它是一个碳汇……

克里斯:因为它从大气中吸收二氧化碳，将其转化为树木的木材?

Darshil -是的。如果你采用一个闭环循环，在这个循环中，燃料是通过所生产的木材的边角产生的，那么生产过程本身就可以是碳中和的……

Chris:这就是为什么我问你关于天然材料的问题，因为一方面，如果我们用木材建造建筑，这听起来不错，因为它们会吸收二氧化碳₂来自大气层。它们将是一种坚固的材料，我们从几千年的建筑中知道它似乎是有效的。但是我们需要多快地更新木制建筑因为建造建筑显然会有能源成本，用木头建造听起来不错但是如果我必须每20年做一次-不太好?那么数学和方程是如何平衡的呢?

Darshil:所以我们的设计寿命在50到100年之间，这与木材的采伐周期或轮作周期非常吻合。所以一旦你有了新的收获，一旦你有了新的木材，你就可以建造新的房子，取代现有的房子。

Chris:现在你正在进行的一个项目是研究或探索使用转基因木材或竹子的可能性，以便更好地满足建筑师和工程师的要求，谈谈这个问题吧?

达希尔:我认为我们首先需要了解木材作为一种材料。我们正在通过拟南芥等植物研究细胞水平，拟南芥是植物界的老鼠，它们的基因序列是众所周知的。我们的宿主生物化学家，Paul Dupree教授的团队，能够修改这些植物，改变细胞壁的多糖成分和茎的微观结构。有趣的是，木材的结构是这些微小的茎(直径1毫米，甚至更小)类似于硬木，例如杨树。因此，通过研究这些转基因茎观察木聚糖含量的微小变化，或者纤维素含量的微小变化，甚至是小的官能团的变化以及多糖变化之间的相互作用如何影响材料的性质。因此，我们可以朝着转基因杨树的方向努力，更好地了解木材的特性是如何产生的，我们可以做些什么，也许，来改善木材的特性。

克里斯:好的，我们这里有一个项目，你实际上是从细胞一直到成熟的植物、有机体、树木等等。因此，你实际上可以，潜在地，培育出一棵树，它将产生木材，这些木材将具有特定建筑项目所需的特性——我的意思是，这就是你在做的吗?

达希尔:在某种程度上，是的。我认为这一点很重要，因为树木不是用来在干燥的状态下使用的。在自然界中，树木是很湿的，它不是一种真正的建筑材料，我们把它作为建筑材料使用，所以如果我们想把它作为建筑材料使用，我们可能需要根据这些特性来设计它。

克里斯-对，所以因为我们把木头弄干，把它变成木板，它就失去了作为湿木头时自然形成的一些特性?

达希尔:是的。

克里斯:你在那里吗?你解决问题了吗?你快解决了吗?

Darshil:这不仅是一个从细胞层面到建筑层面甚至城市层面的多尺度项目，而且这项工作是在基础层面上进行的。所以我们仍然在努力理解，在细胞壁的尺度上，这些特性是如何衍生出来的，在另一个极端，我们正在努力开发概念和产品，这些概念和产品可以实际应用于实际建筑的设计中。你必须记住，树木的生长有一个生命周期，只有在50年左右的时间里，你才能收获这棵树。因此，你必须为这类项目做很多长期规划，我认为，我们离这个目标还有很长的路要走，但这是朝着正确方向迈出的一个良好开端。

克里斯:换句话说，你可以确保你种植的是未来可持续的木材来源，因为，在一天结束的时候，我们想让这里的人们放心，你说的不是去最近的森林，砍伐大量的树木，获得木材，然后把它们变成房子?你说让我们有可持续的木材供应但是让我们现在种植一些东西，考虑到50年后的情况，这实际上是符合目的的?

达希尔:是的，绝对的。森林砍伐仍然是一个问题，尽管森林砍伐率一直在下降。对我们来说重要的是，大量的木材可以在不消耗或退化森林的情况下可持续地采伐。自20世纪90年代以来，平均而言，亚洲和发达国家，北美和大洋洲，欧洲每年开采约38亿立方米的木材，而森林覆盖面积每年增加100万公顷。因此，您可以有效和可持续地提取木材资源。

考虑到我们之前提到的麦肯锡报告说，到2025年，有非常迫切的需求，有4.4亿家庭的条件非常差，或者需要更高质量的住房。考虑到种植这种可持续的木材资源需要50年的时间，你会足够快地完成这项工作吗?

达希尔:到2050年，我们将有额外30%的木材资源，只是新的生长资源。这可能会很困难，但如果我们仔细想想，想想我们实际上是如何设计房屋的，因为使用木材，我们将不得不考虑使用这些新材料重新设计房屋，而不是基于钢结构或混凝土结构的设计。所以资源的有效利用是关键，就像在能源行业一样，你想要一个多样化的能源组合，你想要有效地使用多样化的材料组合。

克里斯:我想如果它确实需要一些DIY，那么你可以在花园里种植原材料，不是吗?