2022-11-18
吳欣珊
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淨零碳排目標在即,多數傳統產業仍舊相當依賴人工執行,例如林業,而在面臨低碳化的要求下,除了永續經營,執行智慧林業,該如何以木造建築需求達成未來所需的淨零生態?
在建材的使用上,使用木材相對比鋼筋或塑膠水泥較不消耗能源,也因此與其他材料相比能降低碳排放,但台灣森林面積占60%,木材自給率卻僅1%,每年從國外進口約440萬立方公尺木材,不僅增加碳足跡,也可能成為他國非法伐木的幫兇。
木材產品的碳足跡,其計算流程從產地進口、運輸到港口、船運到台灣港口,再送至加工廠、加工完畢送至通路、送至消費者手上、最後到廢棄回收此一流程。但光是產地來源所造成的碳足跡就有相當差距:從亞洲地區送來的木材約增加18kg的CO2排放量,從北美或紐澳地區送來的木材增加約50kg的CO2排放量,從中南美洲地區送來的木材增加約105kg的CO2排放量,對比台灣自有產地,進口木材增加不少碳足跡,也因此推動木材自給率提升也是未來進行節能減碳的目標之一。
林務局近年積極振興本土林業,推動國產木材,預計在2027年將木材自給率提高到5%,但1991年政府宣告「全面禁伐天然林」政策,總量管制林業生產量,也間接導致林業陷入衰退,而維持生態循環與林場存亡的重點在於植樹造林的人工林種植與伐木數量的平衡。
永續經營並妥善維護私有林地,不開闢成民宿、露營區或其他違規使用;另利用人工林來滿足木材市場的消費需求,更可以避免天然林被違法砍伐。
林業生產不僅能帶來經濟效益,也具有減碳效果。樹木在生長過程中會行光合作用,把二氧化碳固定在樹木中,稱為「固碳」。樹木與人類一樣,在特定的年紀會快速長高,青壯年的樹木的吸碳效益也較高,到達一定樹齡後,吸碳效果就會減緩,因此聯合國氣候變遷委員會(IPCC)認為,管理良好的人工林會比天然林更能有效吸收二氧化碳。
根據林務局估算,每立方公尺的柳杉樹幹,約可固定640公斤的二氧化碳,而同樣重量的塑膠、水泥或鋼鐵,碳排放比木材高出20~120倍;同樣1立方公尺的木材,中南美洲進口材較台灣國產材的碳排放高出105公斤,因此更常使用本地的木材,才有助於邁向淨零碳排。
日本林業也面臨了與台灣相同的困境,木材需求降低、進口國外木材競爭、木材售價不斷下降的問題外,另外林場收益下滑與高齡化的問題也讓林業人員等勞動力不足,擁有國土面積6成的的豐富林業資源無法活用,如何於生產管理中導入資通訊技術提升林業生產效率,進而實現林業發展達成智慧永續經營模式,是日本林業的重要課題。
日本大型移動通訊公司SoftBANK與國立研究開發法人森林綜合研究所於2022年6月28日發表,為實現智慧林業與淨零碳排,已開始進行將四足機器人用於搬運物品的驗證實驗,使用四足步行機器人應對林場的嚴苛作業環境,目標是2050前採伐完全自動化。
日本山林陡急坡面多,採伐後樹根遍佈,地表面也散落著集材時剩餘端材等,導致現有機械難以進入林地,因此無法推動再造林的機械化,為了解決這些的問題,需要具備優越走行能力與多元使用性,且為小型、有助於減碳的新型電動移動設備。本次驗證實驗中所使用的是美國Boston Dynamics的「SPOT」。採用理由是因其具備可攀爬達30度的斜坡、可跨越30cm障礙物、可自動步行等適合林業的高性能。
而在森林綜合研究所的智慧林業路線圖中,訂定2050年前實現含伐木在內的完全自動化與AI生產管理,因此需在2030年前研發能在陡斜面等不平整地面移動操作的設備,以達到林業源頭運輸的淨零碳排。
日本許多低樓層住宅相對以木造建物較多,但因應節能減碳議題,如何兼具安全與環保建造有助於減碳的大樓也是目前日本建築業的挑戰。
不同於使用大量水泥與鋼骨結構的建物,現今日本實行的純木造建築工地,不產生粉塵、不須水泥灌漿、工程噪音較低,除了實現良好建築作業環境,也降低周圍環境負擔;減少鋼筋水泥等工程的檢查程序,也讓整體作業省力更有效率,再配合藉由種植、培育使用的再造林業資源循環,將有助於實現減碳、推進永續發展社會。
木造高層建築須克服耐火性與結構強度問題,已有日本建材商研發出滿足建築法規中高層建築可耐火2小時以上的基準建材,樑柱結合處使用獨家研發剛結合榫單元確保高剛性、高耐性與高韌性,節此不需要水泥的養護作業,可減輕現場負擔與節省人力,與現有鋼構建築成本相比高出3~4成,但仍有不少企業詢問。
即使四層樓以上的中高層建築與非住宅具有相當的市場潛力,但如何搭配再造林業並推動木材使用,其未來需要統包業者、建材製造商與官方攜手合作,以商業需求搭配彈性法規,才能創造推動人工林業的永續生態圈。
未來木頭會是輔助節能減碳相對重要的建材之一,如何從源頭自給自足降低碳足跡,人造林業的砍伐智慧運輸,到建案現場的人造木使用率,碳排放的的影響都是環環相扣的,而淨零碳排的實現,將是林場業者、木材處理商、建商與政府一同努力並合作的成果,也是能達成林業資源循環發展的未來。
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