胡德良/編譯

碳，并非敵人

胡德良/編譯

在晨霧的籠罩下，園藝師在加拿大溫哥華會議中心生態(tài)屋頂上將草耙起來

● 威廉·麥克唐納極力主張：精心利用自然循環(huán)去進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保將碳終結(jié)于合適的場所中。

碳有著壞名聲。2015年在巴黎達(dá)成的氣候協(xié)議要求釋放到大氣中的二氧化碳跟沉積于地球中的二氧化碳取得平衡?！皻夂蛑辛F(xiàn)在時”是聯(lián)合國發(fā)起的一項(xiàng)行動，鼓勵企業(yè)和個人自愿參與測量、減少并抵消到2050年自身的溫室氣體排放。美國建筑師協(xié)會已經(jīng)向全世界的建筑行業(yè)發(fā)起挑戰(zhàn)，到2030年做到碳中性。碳中性城市聯(lián)盟是一個城市可持續(xù)發(fā)展主導(dǎo)的國際網(wǎng)絡(luò)，其目標(biāo)是到2050年將成員城市的溫室氣體排放降低80%。

“低碳”“零碳”“脫碳”“負(fù)碳”“中性碳”，甚至“碳戰(zhàn)爭”，都是討論話題的一部分，主導(dǎo)思想是：如果我們可以降低碳排放，減少碳足跡，那么我們就可以降服碳敵人。因此，企業(yè)、機(jī)構(gòu)和決策部門都在努力應(yīng)對碳排放。

但是，碳作為一種元素，并非敵人。氣候變化是由于我們破壞了碳循環(huán)而造成的，這屬于設(shè)計(jì)上的失敗。人類活動產(chǎn)生的溫室氣體釋放到大氣中，使空氣中的碳成為一種以過高濃度、過長時間停留在不合適場所的材料。是我們自己使碳有了毒性，結(jié)果就像我們飲用水中的鉛或我們河流中的硝酸鹽。在合適的場所中，碳是一種資源，也是一種工具。

二氧化碳是光合作用的“通行證”，是地球再生能力的來源。土壤中的碳是健康生態(tài)系統(tǒng)以及糧食安全和水安全的保障。碳原子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)材料，羊毛、棉花和絲綢是碳化合物，許多工業(yè)聚合物也是碳化合物，像金剛石和石墨烯之類的純“超級碳”也是碳構(gòu)成的。

至于碳管理，設(shè)計(jì)了30年的可持續(xù)建筑和景觀之后，我認(rèn)為現(xiàn)在正是在氣候?qū)υ捴凶⑷胄律鷻C(jī)的好時機(jī)。我們不是要對碳排放進(jìn)行宣戰(zhàn)，而是要對各種形式的碳進(jìn)行合理利用。為了能夠跟碳建立一種新的關(guān)系，我提出了一種新型語言——生物碳、持久碳和短期碳——用來界定利用碳的方式，以安全的、富有成效的、有利的方式去利用碳。這種語言志向遠(yuǎn)大，目的明確，標(biāo)志著我們擁有積極的意圖，要求我們?nèi)ザ嘧鲇幸娴氖?，而不是簡單地少做有害的事?/p>

語言驅(qū)動行為

在氣候?qū)υ捴?，人們很容易迷失方向。幾乎所有的術(shù)語都沒有明確的定義，人們對其也沒有一個清晰的認(rèn)識。以“碳中性（carbon neutral）”為例吧，歐盟把燃燒木材發(fā)電當(dāng)作碳中性，似乎這樣發(fā)電根本不釋放二氧化碳。這種碳中性概念是有問題的，因?yàn)樗蕾嚇淠镜纳L和更新?lián)Q代，這往往需要幾十年至幾百年的精心管理才能做到。另外一種戰(zhàn)略是，通過可再生能源來彌補(bǔ)化石燃料的使用，但這仍然意味著全球大氣二氧化碳濃度的升高。

更加含糊不清的術(shù)語是“碳消極（carbon negative）”。這個術(shù)語有時用來說明從大氣中去除二氧化碳的行為。例如，不丹總理表示，他們的國家是碳消極國家，因?yàn)樵搰F(xiàn)有的森林吸收的二氧化碳比全國釋放的二氧化碳還要多，而且不丹還出口水力發(fā)電。然而，難道說樹木對大氣中的二氧化碳不是有正面影響的嗎？水力發(fā)電不是碳中性的嗎？

碳封存是個長期追求的目標(biāo)，該技術(shù)需要兩個要素：一個是要找到辦法從大氣中或煙囪中捕獲碳，另一個是要有辦法將碳安全地、永久地存儲起來。但是，一些所謂的碳存儲方法也是有矛盾的。例如，提高采油量，將二氧化碳注入巖層中，將殘余的原油沖出來，而這些油最終是要被燒掉的。

同時，企業(yè)開始宣布它們希望做到“碳積極（carbon positive）”，比如說，通過生產(chǎn)超過自身運(yùn)行所需要的可再生能源，或者通過植樹吸收碳，去實(shí)現(xiàn)這個愿望。

一個有4層樓高的中庭，內(nèi)外墻上都種著綠色植物，有助于為荷蘭20/20公園的博世西門子體驗(yàn)中心提供清新的空氣

這樣的術(shù)語突出了在二氧化碳的特點(diǎn)和價(jià)值方面存在混亂。在美國，這種氣體被土地管理局歸類為商品，被環(huán)境保護(hù)局歸類為污染物，而在芝加哥氣候交易所卻被當(dāng)作一種金融工具。

一種新型碳語言可以識別出碳的原料屬性和品質(zhì)屬性，使我們能夠想象出向前發(fā)展的新方法，并對這些新方法加以貫徹執(zhí)行（見下面的“新型碳語言”示意圖）。新型碳語言將碳分為3個類別：生物碳、持久碳和短期碳；從3種碳中細(xì)分出來一種特性，被稱為循環(huán)碳（working carbon）。這種碳語言還可以區(qū)分跟碳管理和氣候變化相關(guān)的3個戰(zhàn)略——碳積極、碳中性和碳消極。

從土壤開始

為了保持和加強(qiáng)碳循環(huán)自然提供的益處，我們該怎樣利用碳循環(huán)呢？答案是，從土壤開始。

碳是土壤健康的核心。在健康的生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)植物將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳基糖——液態(tài)碳的時候，一些碳流入植物的苗、根和花中，其余的碳滋養(yǎng)土壤食物網(wǎng)，從植物的根部流出，到土壤微生物群體中。反過來，微生物中含有健康植物所必需的礦物質(zhì)和微量營養(yǎng)成分。微量營養(yǎng)成分被吸收到植物的葉子中，提高了光合作用的速率，這樣又能夠?yàn)槲⑸锂a(chǎn)生更多的液態(tài)碳，進(jìn)而為真菌和植物創(chuàng)造更多的微量營養(yǎng)成分。在地下，液態(tài)碳通過食物網(wǎng)循環(huán)，在食物網(wǎng)中轉(zhuǎn)化為土壤碳——這種碳蘊(yùn)藏豐富、穩(wěn)定可靠，具有賦予生命的作用。這種有機(jī)物質(zhì)還能夠使土壤呈現(xiàn)海綿狀結(jié)構(gòu)，提高土壤的肥沃度，加強(qiáng)土壤的蓄水能力和濾水能力。

健康的碳循環(huán)就是這樣支持植物生長的。在10 000年的時間里，這種健康的循環(huán)將碳以合適的濃度保存在合適的場所中，調(diào)節(jié)氣候，加快植物生長，促進(jìn)了人類社會的發(fā)展。

許多土壤研究人員認(rèn)為碳循環(huán)仍然能夠做到這些。生態(tài)學(xué)家兼土壤科學(xué)家克里斯汀·瓊斯（Christine Jones）是“驚奇碳工程”的創(chuàng)始人，她描述了大氣碳和液態(tài)碳之間的“光合橋梁”以及植物和生物活性之間的“微生物橋梁”，她認(rèn)為富碳土壤是健康景觀和恢復(fù)土壤的雙基石。

新墨西哥州立大學(xué)拉斯克魯斯分校能源和環(huán)境研究所的大衛(wèi)·約翰遜（David Johnson）研究了作為微生物橋梁的碳。他發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)植物生長、培養(yǎng)土壤碳的最重要的因素不是增加氮或磷，而是通過其他植物增加的碳輸入。

為生活而設(shè)計(jì)

讓我們在所有的地區(qū)，不管是農(nóng)村還是城市，都要使這些碳橋梁保持開放的狀態(tài)；讓我們利用大氣中的碳來促進(jìn)生物的生長，建造土壤碳，使氣候變化發(fā)生逆轉(zhuǎn)；讓我們采用再生農(nóng)業(yè)，進(jìn)行城市設(shè)計(jì)實(shí)踐以提高光合能力，改善生物活性，建造城市食物系統(tǒng)，培養(yǎng)閉合的碳營養(yǎng)圈；讓我們把污水處理廠變?yōu)榛蕪S；讓我們認(rèn)識到，碳是一種資產(chǎn)，賦予生命的碳循環(huán)是人類設(shè)計(jì)的一種模式。

從工業(yè)產(chǎn)品到建筑物、城市和農(nóng)場，對這些進(jìn)行全部設(shè)計(jì)，可能會產(chǎn)生碳積極。這可能需要一個世紀(jì)的時間，但也正是在一個世紀(jì)的時間里我們使自己陷入了目前的碳災(zāi)難中。行動得越早越好！到2030年，我們地球上熱火朝天的城市化可望將更多的動物棲息地和農(nóng)田變成市區(qū)，這比以前所有的城市擴(kuò)容加起來還要多。20多億城市居民將要居住的房子、上的學(xué)校以及工作的工廠都還沒有建造起來。盡管這些挑戰(zhàn)是存在的，但是也仍然存在充滿希望的設(shè)計(jì)方案。

1989年，我的建筑公司在德國的法蘭克福設(shè)計(jì)了一種日托設(shè)施，該設(shè)施基于一種“建筑物像樹木”的觀念，可以由兒童操作——他們可以移動太陽能百葉窗，可以開關(guān)窗戶，可以在屋頂露臺上種糧食，可以用雨水澆灌花園。

“建筑物像樹木”和“城市像森林”的觀念延續(xù)下來，我們開始把我們的產(chǎn)品、建筑物和城市設(shè)計(jì)成能夠進(jìn)行光合作用的、具有生物活性的作品——可以積累太陽能、循環(huán)營養(yǎng)成分、釋放氧氣、固定氮?dú)狻艋?、提供多種棲息地、滋養(yǎng)土壤，且隨季節(jié)而變化。

我們設(shè)計(jì)的俄亥俄州歐柏林學(xué)院亞當(dāng)·約瑟夫·劉易斯環(huán)境研究中心就是基于這種理念的一個建筑典范。該中心能夠通過一個現(xiàn)場系統(tǒng)凈化自身產(chǎn)生的廢水和污水，這個系統(tǒng)可以生產(chǎn)出富碳的有機(jī)混合肥料。2016年，這個項(xiàng)目生產(chǎn)的太陽能超出了其自身年需求量的40%。當(dāng)太陽能不可用時，這棟建筑仍然可以依靠電網(wǎng)供電。很快，隨著低價(jià)位的新型現(xiàn)場熱存儲系統(tǒng)和電池存儲系統(tǒng)的問世，像這樣的建筑物會兼具碳積極和能源積極。

在荷蘭，阿姆斯特丹附近的20/20公園在園區(qū)規(guī)模上應(yīng)用了碳積極的設(shè)計(jì)策略。與之相鄰的斯希普霍爾貿(mào)易公園谷地是該國的國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)中心，這里將要推廣應(yīng)用這些設(shè)計(jì)策略和許多其他的創(chuàng)新，要創(chuàng)建一種具有工作空間、供應(yīng)鏈空間和協(xié)作空間的城市生態(tài)。該中心開發(fā)出來之后將會成為建筑、景觀和技術(shù)系統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)，作為一個互相連接的整體來運(yùn)行。每棟建筑都朝向陽光射來的方向，在冬季最大限度地接觸陽光，在夏季最大限度地遮蔽陽光。光伏陣列和綠色屋頂相當(dāng)于該系統(tǒng)的葉子和根系，能夠在生機(jī)勃勃的、可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)社區(qū)中收獲可再生能源，吸收和過濾水，生產(chǎn)糧食，為其他生物提供棲息地。

能源生產(chǎn)部門也可以大力實(shí)施碳積極策略。總部位于加州圣何塞的太陽能源（SunPower）公司和其他太陽能供應(yīng)商正在開發(fā) “太陽能果園”——能夠作為農(nóng)場來運(yùn)行的發(fā)電廠。高架太陽能電池板陣列旋轉(zhuǎn)著遮擋地面，為草地中的生物提供棲息地，草地又能夠捕獲水、氮和碳來增進(jìn)土壤的健康狀況，還可以通過種植豆類來固氮，為吃草的動物提供食物，而這些動物又能夠?yàn)槿祟愄峁┑鞍缀兔椘?。通過設(shè)計(jì)，這樣的發(fā)電廠能夠產(chǎn)生多重利益：可再生能源、生物多樣性、食物、土壤恢復(fù)、營養(yǎng)循環(huán)、碳封存、節(jié)水、纖維產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)和制造業(yè)方面的工作崗位等。這種持久循環(huán)碳會產(chǎn)生和支持生物碳，同時也會減少短期碳。從經(jīng)濟(jì)方面來說，這些都是在可靠的、有益的模式中運(yùn)行的。

這樣的設(shè)計(jì)為氣候行動提供了一個鼓舞人心的模式，而這一切都是開始于我們談?wù)撎挤绞降母淖?。我們的目?biāo)是簡單而積極的：建設(shè)一個令人愉快的世界——一個多樣化、安全、健康、合理的世界，一個有著新鮮空氣、潔凈土壤、清潔水源和綠色能源的世界，一個為我們提供經(jīng)濟(jì)利益、生態(tài)文明、優(yōu)雅環(huán)境、公正公平的世界。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：絲 絲]

本文作者威廉·麥克唐納（William McDonough）是一位建筑師兼作家，專門研究可持續(xù)發(fā)展。他是威廉·麥克唐納公司和麥克唐納創(chuàng)新公司創(chuàng)始人以及設(shè)計(jì)化學(xué)企業(yè)MBDC公司的聯(lián)合創(chuàng)始人。