城市生物环路

成长、制造和再生 关于Arup Arup是由设计师，规划师，工程师，顾问和技术专家组成的独立fiRM提供广泛的专业服务。来自38个国家的90家公司，我们的13, 000名员工以创造力和激情在世界各地提供创新项目。 本报告是多个Arup团队的共同努力，包括材料咨询和总体规划和城市设计以及我们的其他顾问，设计师和工程师全球fiCES。 联系人 Guglielmo Carra欧洲领先的材料咨询Guglielmo. Carra @ arup. com 2017年10月发布 Corso Italia 120122意大利米兰Emilan @ arup. com© Arup 2017 Contents 01.建筑材料的新范式 02.有机废物的使用现状 03.有机废物的替代开采模式 04.建筑有机废弃物 05.多层次的机会 06. A gl带局部影响的卵形伸延 01一种新的材料范式在建设中 1.1 Context 众所周知，所谓的“一切照旧”情景并不代表可持续未来的可行选择，而且必须为我们的社会确定不同的发展模式在未来继续成长和繁荣。建设工业必须重新反映这种变革的紧迫性-可能不仅仅是其他人。事实上，它仍然被一些有害的因素，如使用高冲击材料，不可逆构建解决方案、低效率fi效率流程和制造。 60% 消耗的原材料按建设和运营英国的建筑环境(2) 替代材料的开发和使用，以提高可持续性和建筑产品的质量是核心目前的辩论。 使用天然材料将触发不同的方法通过允许许多受益fits尊重传统的通过降低CO含量，减少健康来选择材料风险和成本。拦截当前低价值有机废物溪流-来自农村和我们的城市-将揭示一个机会的问题，如有机废物流，代表在经济和环境方面都存在代价高昂的问题。2 30% 施工产生的废物多达30％的欧盟废物来自从建筑(3) 循环经济的原则将提供理论基础对于从线性处理模型向圆形的移位自然废弃物价值链在哪里：(1)是主要资源。在这个可以识别和开发新的业务模型to使有机废物流的替代使用，而不是当前的价值链。这种方法也可以帮助支持对现有和新的都有好处的地方和农村经济利益相关者。 1）在本出版物中，天然废物是defiNed作为有机含量2)建筑环境循环经济WRAP, 2013 [在线]3）建筑和拆除废物欧盟委员会，2016 [在线] 以下图表由通用圆形构建或改编而成经济原则。 1.2我们的目标和愿景 本出版物旨在证明在建设是可能的。 0.6 BT 传统上，来自我们城市和乡村的有机废物通过Landfill进行管理，焚烧和堆肥可以被转移-至少部分地-成为创造的资源建筑工程和建筑产品被喂食前在其使用寿命结束时回到生物周期。 有机固体废物2012年全球生产(4) 在建筑中使用有机废物可能会允许利用其尚未开发的价值，不仅具有积极的影响从环境的角度来看，也从技术、社会的角度来看和经济观点。在这份文件中，一些有机的废物流已经被识别为fi，以及它们的应用在建筑施工中作为产品。其中一些已经certified产品在全球一级的一些市场中使用。其他一些在准备上市之前，需要进一步的研究和投资。 5% 全球温室气体来自后-消费有机废物(4) 在短期内，这些例子是设计师和从业者取代了一些传统的建筑以有机废物为资源的等效产品。 从长远来看，我们探索了我们的城市和市区可以自我维持-至少部分地-从原料的角度来看。这将是通过活性将有机废物流纳入供应链建筑建筑产品。这个愿景需要一个可以更有效地实施的辅助城市和市区将有机废物转化为来源的回收系统和工艺的价值，而另一方面，它们可以计划增长天然建筑材料。所有这些都可能产生影响促进当地经济的发展。 亚麻植物 亚麻fiBers用于制造高性能技术织物，用作生物复合材料的增强材料 1.3 Arup的背景 近年来，Arup参与了许多项目替代材料已用于实现建筑系统。这提供了足够高的fi可信度价值技术解决方案可以依靠嵌入式创建自然资源的潜力。 Year 2013 BIQ汉堡有史以来第一个藻类立面面板在一个成功实施建筑 BIQ汉堡(5)是世界上第一个fi立面系统培养微藻以产生可再生的热量和生物质能源。在这个项目中，结构玻璃照片生物反应器是用作外部包层元件和动态遮光装置。这些都完全集成在建筑服务系统中收获，在现场分配、储存和使用太阳能热能。这个系统已在国际大厦的一个试点项目中采用2013年汉堡展览（IBA）。生物反应立面从藻类生物质和太阳能热产生可再生能源热.集成系统-适用于新的和现有的建筑物-由战略科学公司Arup合作开发咨询德国（SSC）和柯尔特国际。 Year 2014 蘑菇塔使用蘑菇砖结构墙 蘑菇塔(6)是fi结构的第一个例子-尽管temporary - made by using mushes as base materials. In fact蘑菇砖被用来创造三个结构：纽约市MoMa的安装塔。菌丝体是砖块的基础材料，是一种微观的fibrous真菌本身结合到它的食物来源，创造一个强大的，有弹性的所需的任何形状的基质。生产所需的原材料他们-蘑菇和玉米秸秆（来自农场的废料）孢子以它们为食-和它们一样环保。砖块可以在短短five天内生长，并且该过程不会产生浪费或者碳排放。当结构在年底被拆除时夏天，它们可以堆肥并变成肥料。 BioBuild项目(7)探索使用天然基复合材料创建first全球结构生物复合材料系统立面。生物复合材料由天然fiBers组成，如从残留废物中提取的法克斯、大麻、黄麻和天然树脂从甘蔗和玉米收获。这些生长迅速plants that regenerate in short cycles. With appropriate processing他们可以转换成轻便耐用的产品良好的机械性能。此外，生物复合材料可以减少与建筑构件相比，建筑构件的体现能量传统的建筑材料，并且不会增加成本。同时，它们增加了建筑物。 2015年 BioBuild完成的立面模型生物复合材料中的成分 该项目是由Arup与其他12个欧洲人共同开发的机构。该项目强调了开发生物-基于比现有材料更好的材料。特别是避免影响这些机会的化学添加剂在生物环内重新引入的材料。 这三个项目示例概述了一个需要加强和支持在未来几年早期转变将应用程序阶段应用到一个很好的综合实践中。原材料的可用性和成本的考虑是关键。在并行，重要的是要考虑一些技术挑战仍部分未解决-例如低材料耐久性和物理性能。 不断实施和工程的过程将允许克服天然材料中的一些关键问题技术，并允许解决方案的再现性和缩放在建筑中广泛使用。 “是时候超越磨损了 在我们的部门。我们有野心，分离的能力和思维定式资源经济增长消费。“ 卡罗尔·莱门斯 总监兼全球领导管理咨询 有机废物的使用现状 02 2.1有机废物的数量 欧洲数据已经过审查，以确定有机废物，因此，潜在的原料供应建筑产品的生产。有机废物的defi如下所示： 43.4 MT 欧洲金额收集的干燥有机废物2014年(9) “来自食品制备和产品的植物废物，包括来自洗涤和清洁的污泥，不适合的材料消费和绿色废物。它们起源于食物和饮料生产，以及农业、园艺和林业。植物废物是无害的。” 最新统计数据-指2014年-显示约2.6欧洲已经产生了10亿吨的一般废物，大约4340万吨具有天然来源(8). Amongst欧洲国家德国是最大的有机生产国废物，其次是荷兰和英国。意大利约2.8 MT。 2.5% Landfill有机废物百分比通过Landfill管理(8) The definition of organic waste does not include the stream coming来自城市内产生的消费后有机废物作为来自西红柿加工的有害有机废物和柑橘。因此，它只代表了一部分更大的资源流。 全球消费后固体有机废物（SOW）2012年collected is equal to 0.6 billion tons. Thus this would be与有机废物相比，流量更大。对于本出版物的目的尚未讨论SOW。 8) Eurostats废物统计手册9）欧盟统计局（在线统计） 2.2目前的废物管理模式 在全球范围内，显然对生物的需求不断增长供应不同用途的原料，从生物燃料，生物材料和药物。 特别是城市正在采取程序来收集后-消费者有机废物可能显示出关键的增长所谓的生物经济。 5% Inceneration有机废物百分比当前通过焚烧(10) 另一方面，欧洲背景下的有机废物被处理如下： 1.回收。这相当于大约90%的有机废物流等于38 MT。它包括回收和回收不用作溶剂的有机物质，如堆肥和其他生物转化过程-如以及一些反向filling(9)对于此类别的可用数据不要提供明确的废物百分比与用于堆肥的溪流相反。 90% 2.焚烧。这相当于总流的约5%。它既考虑了陆地上的焚烧，也考虑了焚烧能量回收，用于后续用作燃料或其他方式产生能量。 已恢复有机废物百分比目前通过堆肥和转化(10) 3. Landfilling. This corresponds to about 2.5% of the total stream,等于约1 MT。它包括存入或存入土地-以及其他形式的处置-包括生物降解土壤中的液体或污泥丢弃物，以及表面蓄水以及释放到除海洋/海洋以外的水体中。 以下页面上的图像展示了当前的废物管理模式工作。 9) For a definition of backfilling please访问: http: / / ec. europa. eu / eurostat /documents / 342366 / 4953052 /Guidance - on - backfilling. pdf /c18d330c - 97f2 - 4f8c - badd - ba446491b47e10）欧盟统计局（在线统计） 2.3有机废物对环境的影响 生命周期评估（LCA）方法已用于评估不同废物管理流程对有机物的影响废物。与三种废物管理中的每一种有关的数据集类别已经在环境方面进行了比较footprint. The main conclusions are: 0.15kgCO2eq / kg 堆肥相关环境影响堆肥(11) •生物和绿色废物的堆肥产生约0.15kgCO2eq / kg -比Landfilling少得多。•如果废物是焚烧的，而不是土地filled的，则数据为废弃食物的焚烧-与植物最相似的数据集废物-表明可以节省2.15 kgCO2eq / kg废物。•Landfilling of organic waste generate about 2.75 kgCO2eq / kg作为欧洲国家的平均水平。如果这种浪费可以在农业中用作肥料，这一价值降低到大约0.005 kgCO2eq / kg。 2.15kgCO2eq / kg 焚烧相关环境影响焚烧(11) 2.75kgCO2eq / kg 比较环境方面的参考值时排放量似乎堆肥的影响最小，而Landfilling -当不用于农业目的时-具有最高的影响。关键是评估是否转移这种浪费在替代过程中，从环境中可以理解立场。 Landfill相关环境影响到Landfill(11) 需要考虑的一个相关方面与维护的必要性有关生物圈中营养物质的有效循环。因此，当考虑到有机废物的替代用途，这也很重要考虑这些产品-如氮，磷，钾-应返回土壤，植物和动物都可以采取它再次为自己的利益fits。 英国秸秆的生产和命运已被调查为评估这种机会的一个例子。可以得出结论，它考虑使用秸秆作为建筑资源是合理的产品的原因如下： •它已经被DEFRA确定为合适的fi(12). •在英国生产的所有秸秆中，只有不到一半用于animal beddings, and a similar amount is ploughed back. The其余的用于使胡萝卜越冬，用于发电