建設業界は、カーボンフットプリントを削減しながら生産量を伸ばさなければなりません。
両方の課題に対する解決策は、CO2そのものかもしれません。
その仕組みと実現の方法をご紹介します。
建設関連の支出は年間11兆ドル超に上り、世界のGDPの約13%を占めています。しかし、他の産業と比較すると、生産性と成長が遅れをとっています。同時に、環境への影響も、たとえば、セメントの生産だけで世界のCO2排出量の8%を占めているという事実から見て取れます。この分野の生産性とCO2フットプリントは、建設需要の増加に対応しつつ環境への被害を抑えるために、早急に取り組むべき重要な課題です。
両方の問題を解決する鍵は、まさにCO2そのものにあるのかもしれません。
生産性の制約は、自動化を業界に迅速かつ大規模に導入することで解決できる可能性があります。従来、多くの産業では自動化によって生産性が向上してきましたが、それは通常、雇用の喪失を伴ってきました。しかし、現在、世界的な労働力不足に直面している建設業界では、状況は異なります。自動化ツールの導入により、コンクリート材料の3Dプリンティング、建築モジュールのより優れたプレハブ化が可能になり、建造物全体の組み立てにも役立てることができます。全体として、これにより低コストで新しい建築デザインが可能になり、建設作業員の身体的負担が軽減されるとともに、ツールの導入と運用のための新たな雇用も生まれます。
コンクリートの3Dプリンティングは以前から追求されてきましたが、構造的完全性を維持しながら施工速度を高めるなど、より優れた造形性を実現するためのコンクリート材料の進歩の恩恵を受けるでしょう。加えて、先進的なコンクリートには、より高い機械的安定性、スマートな熱挙動、空気ろ過、自己修復能力といった特性が求められます。しかし何よりもまず、現状において、これらの材料はより優れた製造性と、より低いカーボンフットプリントを実現する必要があります。
新素材は、建設分野の進歩を可能にする重要な要素となるでしょう。回収されたCO2を成分として組み込んだコンクリートおよびコンクリート類似の複合材料に、研究開発を集中させる機会があります。このCO2は空気中から直接取り出すこともできますが、発電所やセメント工場から回収することも可能です。いずれの場合も、CO2は鉱物化された形で恒久的に除去されるため、そうした取り組みは気候変動の影響への対処に役立ちます。
CO2は、建設業界をはじめとする様々な分野で、有用な原料となり得ます。第一に、従来は水を用いていたセメントの養生にCO2を利用することが可能です。すでに、プレキャストモジュールや、建設現場で打設されるコンクリートにおいて、商業化に向けた実証が進められています。第二に、製鋼スラグ、火力発電所のフライアッシュ、鉱山の尾鉱などの産業廃棄物を、CO2と反応させて炭酸塩材料を生成することができ、これはコンクリートの適切な原料となります。第三に、植物繊維や植物由来のポリマーを、コンクリートの構成要素として開発することができます。
コンクリートは汎用性の高い素材であり、特定の用途に応じて、その特性は今後も進化を続けるでしょう。エンジニアリング・セメント複合材料（ECC）は、コンクリートの強度と金属の延性を兼ね備えたコンクリート材料の一種です。これは、部分的には、コンクリート混合物へのポリマー繊維の導入によって実現されています。他のコンクリートと同様に、ECCは前述のようにCO2を組み込むことができ、ポリマー繊維の代わりに植物繊維を用いることで、炭素隔離の追加的な機会をもたらす可能性があります。
CO2を基にした複合材料を、競争力のある建設方法に採用し、本格的な展開へとつなげるには、大きな障壁が存在します。必要な取り組みには、新素材の設計と試験、ならびにサプライチェーンの再構築と拡大が含まれます。また、従来リスクを避ける傾向の強い環境において、これらの材料に対する適切な需要を創出することも含まれ、そのため、適切な政策支援が必要となります。
教訓は、第四次産業革命から得られたものが建設業界にも役立ちます。環境面、経済面、そして延いては社会面における恩恵は、取り組む価値があります。総じて、CO2を基にした建設材料は、数十億トンのCO2を除去する機会をもたらします。この種の回収炭素製品は、他のCO2利用事例とは異なり、恒久的な除去の機会を提供する唯一のものです。これらは、炭素を含む燃料、化学品、ポリマーなどの材料を、システムに新たな炭素を加えることなく生産できるため、全体としての炭素中立な地球の実現にとって依然として極めて重要です。
