建设生物质能：美国的新收获

用生物质建造：一个新美国收获 如何从国内采购的再循环生物质中制造建筑材料能够创造更多就业机会和负担得起的健康住房 作者和致谢 作者 Aurimas BukauskasTracy Huynh Chris Magwood Victor Olgyay 作者按字母顺序排列。除非另有说明，所有作者均来自RMI。 额外贡献者 陈静宜，RMI 实习生，2024 联系人 维克多·奥利盖伊volgyay@rmi.org克里斯·马古德，cmagwood@rmi.org 版权与引用Chris Magwood, Aurimas Bukauskas, Tracy Huynh, Victor Olgyay,用生物质建造：一个新美国 收获RMI, 2025,https://rmi.org/insight/building-with-biomass-a-new-american-harvest. RMI重视合作，并旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许有兴趣的各方通过Creative Commons CC BY-SA 4.0许可引用、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 封面照片左侧和右上角由Durra Panel提供。所有其他图片除非另有说明，均来自iStock.com。 致谢 我们谨向以下个人表示衷心的感谢，感谢他们宝贵的洞察力和对本工作的贡献： 奥黛丽·雷姆珀尔，RMI马特·容克劳斯，构建洞察Gloria See,RMI 关于RMI RMI是一家成立于1982年的独立非营利组织，原名落基山研究所，通过市场驱动的解决方案来转变全球能源系统，以适应1.5°C的未来，并为所有人确保一个清洁、繁荣、零碳的未来。我们在世界上最重要的地理区域开展工作，并与企业、政策制定者、社区和NGO合作，以确定和扩大能源系统干预措施，到2030年至少减少50%的气候污染。RMI在科罗拉多州的巴斯尔和博尔德、纽约市、加利福尼亚州的奥克兰、华盛顿特区、尼日利亚的阿布贾和北京设有办事处。 目录 摘要……………4生物基产品在住宅领域的气候影响……………8引言：一场经济与气候革命……6基于生物的建筑材料……………………………………………………8 模型建筑…………………………………………………10 气候影响结果…………………………………………13 按材料类型/类别的影响……………………………………………………预测生物基建筑产品的增长……………第14页……产品成本影响……………第15页……17 生物基建筑材料制造业的经济影响。21 生物材料将工作带回家…………………………………21制造业复兴，以振兴社区……………………23少而精：小型制造商………………………………………25 以生物基建筑材料为基础的预制和模块化制造 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 生物质原料供应情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 通过升级改造生物质减少环境危害…………………31 附录……………35 附录A：构建模型结果……………35 附录B：制造业经济计算方法……35 附录C：生物质原料结果……36附录D：采用场景………………………………………………………37 脚注...... ...... ...... 38 执行摘要 普遍认为，美国需要显著增加健康、负担得起的住房、高质量的工作，以及清洁的空气、水和土壤。气候的恶化与不可预测性加剧了这些问题，并要求立即采取行动减少排放并从大气中去除二氧化碳。如果我们能一次性解决所有这些问题怎么办？这项研究探讨了具有惊人有效性和规模的跨领域解决方案：从回收的生物质制造建筑产品，将价值低估的副产品转变为美国家居建筑商所需的有价值碳储存产品。 生物质到建筑，一种跨领域的解决方案s 到建筑，一个跨领域解决方案 展示 1 住房供应 美国需要400万到700万套新房，这些房子须是经济实惠且健康舒适的。 乡村经济增长 我们需要制造业的工作，同时增加农场和森林管理的收入。 污染 新建住宅每年目前排放3000万吨的温室气体排放。此外，未充分利用的生物物质增加了森林火灾及空气和水污染的风险。 RMI Gr RMI 图形。来源：RMI 分析 aphic。来源：RMI 分析 循环再利用的生物质——我们称之为新美国 harvest——能够持久存储数百万吨的碳，满足日益增长的住房需求，并通过将低价值的生物质转化为有价值的可持续建筑材料来促进地方经济的增长。 使用生物基材料原料 扩大规模制造业 预防数百万吨 制造广泛的一系列健康的建筑材料产品，此类作为绝缘材料、地板、墙体装饰板和隔断。 关于建筑材料至支持增加经济适用的住房存量以及就业创造方面该国 从新建住宅建设中的固碳排放中，并且长期存储数百万吨碳在生物基建筑产品中。 建筑产品由回收生物质制成，已在美國进行商业生产，在其他地区也有更大程度的普及。这些生物基建筑产品的市场准备程度远超过典型二氧化碳去除（CDR）解决方案的市场和技术准备程度；大型生产建筑商和定制住宅建筑商都热衷于使用这些产品。自2024年以来，超过50家美国建筑公司、近100家家庭能源评级系统（HERS）评估员和顾问，以及超过250个人已经加入了RMI的房地产开发商可以 具有明确意图解决建筑及其材料生命周期相关排放（即固碳）的方案。 主要发现 本报告详细说明了我们的方法和发现，展示了回收生物质的多重好处如何推动广泛的认可和市场需求——从住宅建设者、制造商和废物处理者，到农民、林业工作者和政策制定者。它提供了一套全面的解决方案，由高级量化支持，以激发扩大这一新型美国收成的路线图。 通过将未充分利用的生物量升级回收为建筑材料，到2050年： 公吨的二氧化碳e可能以盈利方式存储2接下来25年在低普及率情景下新增住宅建筑。 100M 新国内制造机会的创造可能将产生42,000个新的国内制造行业就业岗位。 7 9B 大量未被充分利用的生物质，来自我们的农场、森林和垃圾填埋场，可以被转化为健康、实惠的产品，以满足不断增长的住房需求。 400M RMI 图形。来源：RMI 分析RMI 图形。来源：RMI 分析 引言：一场经济与气候革命 照片由Bensonwood提供。 美国正面临住房短缺、推动新制造业就业以及迫切需要减少温室气体（GHG）排放的问题。本报告强调了应对这三个领域的罕见三赢解决方案：将数以百万吨计的低估值生物质资源升级改造为经济实惠且环保的建筑产品。我们的分析量化了该策略的益处，并解释了实现重大进展、为数百万人提供经济实惠和健康材料的必要步骤。 抓住这个机会需要我们建立四个先前被视为不相连的、被广泛理解的行动领域之间的联系： 将每年由新建住宅建设产生的5,500万吨隐含碳排放量减少，以满足美国的气候目标。1 鼓励美国制造业的复兴以推动地方经济和良好就业——特别是在农村地区2——并建立强大的区域供应链以支持住宅建设的增加 释放创新解决方案以应对美国住房短缺，预计短缺量介于150万至730万套之间。3 寻找一种有效利用美国每年产生的11亿吨未被充分利用生物质的方法，这些生物质目前几乎没有市场价值，其中一些还可能带来重大环境危害。4 如果我们能够将这些需求和机会对齐，潜在的收益将是巨大的。为了确定积极影响的大小，我们结合了三种不同的分析方法： 1 .生命周期分析(LCA) 新住宅建设与传统和生物基建筑产品的生活周期评估，以了解美国住宅积极气候效应的规模。 2 .经济分析关于满足日益增长的生物基建筑产品需求所需的新增制造能力，以及与之相关的就业和经济增长。 3 .数量分析为了了解美国可利用的低价值生物质的类型和量，从而支持生物质建筑产品的生产。 在本报告中，我们展示了使用我们在建模中介绍的生物材料建造的实惠新房的案例研究，以及在美国各地新建的此类产品制造设施实例。 此外，该团队调查了此方法对可能加速生物基建筑产品采用速度的几个协同效益的影响，包括： •从使用低估的生物量中减少废物负担。•更多新的经济适用房采用生物基建筑材料建造•健康效益：采用生物基建筑材料建造的新房 通过提供一个关于转向更大程度使用生物基建筑产品所带来的积极效果的合理估计，我们希望激发进一步的研究和行动，以实现这一“新的美国收获”。 箱 1什么是含碳量？ 术语体现碳指产品或建筑在其生命周期内产生的温室气体排放，从原始材料的初始收获到制造、运输、安装、使用和处置。通过根据国际标准进行的生命周期分析（LCA）可以实现固碳量的量化。5本研究分析了产品阶段（生命周期模块A1-A3）产生的固碳和生物碳储存。 住房中生物基产品的气候影响 正在进行中的努力贯穿美国建筑业，以衡量和减少建筑物中的固态碳。初步估计，新低层住宅建设产生的固态碳每年在5500万至8000万吨（ Mt）之间。6相当于挪威（42Mt）、匈牙利（51Mt）和奥地利（66Mt）等国家的整个经济体。7一种主要的减少固碳的方式是使用基于生物的建筑材料，这些材料在原材料中的碳储存量高于在制造产品过程中排放的碳，从而在产品的功能寿命期间实现碳储存。8碳存储在耐久、持久的建筑材料中可以减少大气中的二氧化碳含量以及与地球过热相关的现象。9（见框4：）评估建筑材料中耐久性碳储存的价值). 生物基建筑材料 在本研究中，我们分析了用生物基产品替代典型建筑产品所带来的固碳影响。模型住宅中产品选择遵循了以下四个标准： 1. 产品必须目前在大规模市场上可供使用。 2 .产品必须符合当前版《国际住宅规范》中规定的适用要求（包括规定性和/或性能要求）。使用该产品的建筑示例必须存在于拥有现代建筑规范的地区（美国、加拿大、欧盟、英国或澳大利亚）。 3 .第三方验证的环境产品声明（EPDs）必须适用于本研究中使用的产品。全球变暖潜力（GWP）的EPD数据用于估计排放和碳储存。 4 .产品必须使用目前在美国规模生产且未充分利用的生物质原料（见生物质原料可获得性). 这些选择标准导致我们模型中包括了广泛基于生物的建筑产品。现有的产品，如纤维素绝热材料和亚麻地板，与具有重大历史先例的产品（如稻草、亚麻、大麻和芦苇）以及多种回收纤维（包括纸板、纸张和纺织品废物）一起应用（见展示5）。 许多可用的生物基建筑产品符合四项选择标准中的三项，但由于缺乏有效的EPD数据，无法量化排放和储存潜力，因此没有被纳入分析。展示5包括一列没有EPD的生物基产品，以展示今天正在生产的更广泛的产品类型。虽然不是详尽的，这份替代品清单的加入是为了表明生物基产品的范围远超本研究的评估范围，指出了更大规模的原料（见展示17）和产品类型，并暗示本研究的结论可能过于保守。 我们同样排除了那些在美国生长的原材料不足的产品，例如软木和竹子，尽管这些类型的产品目前进口到美国，并且可能会进一步提高结果。 多种基于生物的建筑产品已经在美国进行商业化生产，在世界的其他部分，这一比例更高。实现建筑产品生物转型的技术和制造知识在很大程度上已经准备好进入市场。这种技术准备程度使该提案与大多数二氧化碳去除（CDR）解决方案区别开来，后者通常在进入市场之前需要进一步的开发。 模型建筑 本报告聚焦于新建单户住宅建设，因为这种建筑类型代表了美国所有新建建筑面积的60%以上。10单体住宅长期以来为创新型制造商提供了一个低风险的进入市场的切入点，因为定制住宅建筑师通常愿意尝试新产品，这些新产品随后可以在市场上得到验证并被更广泛地采用。在这项研究中，许多基于生物的产品也遵循这条路径，但如果它们也用于多层住宅和低层商业建筑，那么它们的影响可能会超过我们的估计。 四十种单户型房屋模型在建筑材料排放核算（BEAM）生命周期评估软件中创建。11使用美国能源部（DOE）原型建筑模型的几何形状和规格的单户独立基础原