Pesquisadores criam nova ferramenta para analisar carbono incorporado em mais de 1 milhão de edifícios em Chicago

O ambiente construído — que inclui a construção e operação de edifícios, rodovias, pontes e outras infraestruturas — é responsável por cerca de 40% das emissões globais de gases de efeito estufa que contribuem para as mudanças climáticas.

Embora muitos códigos de construção e benchmarks tenham se concentrado na construção de novos edifícios “mais verdes” e com maior eficiência energética, não basta buscar reduzir as emissões nas operações, disse Ming Hu, reitor associado de pesquisa, bolsa de estudos e trabalho criativo na Escola de Arquitetura de Notre Dame. Em vez disso, os formuladores de políticas e líderes da indústria devem ter uma visão mais ampla examinando o papel do carbono incorporado em edifícios existentes.

Carbono incorporado representa a quantidade de emissões de gases de efeito estufa associadas a todo o ciclo de vida de um produto, incluindo a extração, produção e transferência de materiais; a fabricação do produto ou edifício; e seu eventual descarte ou demolição. No campo da construção, materiais como asfalto, concreto e aço, em particular, têm consequências terríveis para o meio ambiente.

O impacto do carbono incorporado no ambiente construído tem sido difícil de avaliar, no entanto, devido à falta de dados. Para abordar essa lacuna de conhecimento, Hu e Siavash Ghorbany, um estudante de pós-graduação em engenharia civil e ambiental da Notre Dame, criaram uma nova maneira de analisar o carbono incorporado em mais de 1 milhão de edifícios em Chicago.

A sua investigação, recentemente publicada em Gestão de Carbonoidentifica 157 arquétipos arquitetônicos diferentes na cidade e fornece a primeira ferramenta de análise visual para avaliar o carbono incorporado em um nível granular e ajudar a informar os formuladores de políticas que buscam planejar estrategicamente a mitigação de carbono urbano.

“Antes, era frequentemente difícil visualizar esse conceito e defender o motivo pelo qual queremos preservar e reutilizar edifícios existentes”, disse Hu. “Sentimos que essa é uma maneira mais clara e direta de ajudar o formulador de políticas ou leigo a tomar decisões informadas.

“Se eu fosse o prefeito de Chicago, eu poderia olhar para isso e dizer, ‘OK, antes de derrubar este edifício, eu tenho que pensar duas vezes porque já há muito carbono incorporado nesta estrutura. Eu quero reformar e reutilizar este edifício, ou eu quero derrubá-lo e construir um novo, o que aumentará o carbono incorporado geral?’”

Hu e Ghorbany conseguiram identificar zonas geográficas intensivas em emissões e arquétipos específicos dentro da cidade — fornecendo dados acionáveis ​​para as partes interessadas no desenvolvimento urbano. Eles também descobriram que aumentar a vida útil média dos edifícios dos atuais 50 anos para 75 anos e reduzir seu tamanho em apenas 20% pode diminuir suas emissões de carbono em dois terços.

Hu enfatizou que sua pesquisa não encontrou nenhum cenário em que demolir um edifício existente para construir algo novo — mesmo que esse novo edifício seja mais eficiente em termos de energia — faça sentido, de uma perspectiva ambiental.

“Se observarmos toda a vida útil do edifício, a reforma do edifício existente tem emissões de carbono significativamente menores ao longo de todo o seu ciclo de vida, incluindo carbono operacional e incorporado”, disse Hu, que também é membro do corpo docente afiliado da Faculdade de Engenharia.

“Isso porque o ‘período de retorno’ para a construção de um novo edifício é tipicamente de 20 anos devido ao alto nível de emissões de gases de efeito estufa criadas por sua construção. Então, se pudermos estender o ciclo de vida de um edifício para 70 ou 80 anos, então reutilizar o edifício existente definitivamente faz mais sentido.

“Devemos sempre reutilizar edifícios existentes. A verdadeira questão é até que ponto queremos renová-los e modernizá-los.”

Hu e Ghorbany selecionaram Chicago por uma série de razões, incluindo sua proximidade com Notre Dame, sua história arquitetônica — e porque a cidade é classificada como a 8ª mais alta em emissões de gases de efeito estufa no mundo. No futuro, eles planejam ampliar o projeto para avaliar o carbono incorporado em cidades nos EUA

Os pesquisadores usaram aprendizado de máquina e inteligência artificial para criar um conjunto de dados integrado para sua análise, extraindo de uma variedade de conjuntos de dados existentes, incluindo o National Structure Inventory e o Cook County Open Data para Chicago.

Eles combinaram os diferentes tipos de dados usando sua geolocalização, então os codificaram e categorizaram com base em diferentes características, como materiais estruturais e tipo de telhado. A partir daí, eles multiplicaram as emissões de base do arquétipo pela pegada de cada edifício para aproximar seu carbono total incorporado.

Ghorbany, que também é bolsista de pós-graduação no Lucy Family Institute for Data & Society e tem graduação em arquitetura, disse que criar uma ferramenta de mapeamento acessível e interativa para ajudar a visualizar suas descobertas era uma prioridade.

“Nosso objetivo para o produto final era criar uma maneira amigável de acessar e interagir com esses dados”, disse ele. “Criamos este para que você possa experimentar diferentes cenários selecionando quais tipos de arquétipos você quer ver e filtrando-os por ano ou tipos de emissões. Espero que no futuro, as cidades possam usar esta ferramenta para reduzir suas emissões de carbono para que possamos ajudar a reduzir as mudanças climáticas e os impactos que estamos vendo delas.”

Hu concordou e observou que os benefícios potenciais desta pesquisa não são apenas ambientais, mas também culturais.

“Primeiro, é crucial que tenhamos um inventário claro do carbono incorporado em nosso ambiente construído”, disse ela. “É algo que nunca tivemos antes e ainda não temos em todo o país. Quando tivermos isso, poderemos tomar decisões informadas sobre como reduzir nossas emissões de carbono, em parte, estendendo a vida útil desses edifícios.

“E, além dos benefícios ambientais, há valor social e cultural na preservação dessas construções que fazem parte do caráter arquitetônico da cidade.”