چگونه جایگزینی CLT، کاهش کربن در صنعت فولاد و سیمان را واقع‌گرایانه می‌کند

چوب لایه‌ای صلیبی (CLT) اغلب به‌عنوان راه‌حلی برای ساخت‌وساز مسکن معرفی می‌شود—روشی برای ساخت سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر که هم‌زمان میزان کربن ذخیره‌شده در ساختمان‌ها را کاهش می‌دهد. این موضوع درست است، اما CLT بخشی از داستانی بزرگ‌تر درباره صنایع مصالح سنگین نیز هست. هر بار که یک متر مکعب CLT جایگزین بتن می‌شود، تقاضا برای سیمان و میلگرد کاهش می‌یابد. در طول دهه‌ها، این جایگزینی‌ها جمع می‌شوند. آنچه در سطح پروژه به‌نظر تغییر کوچکی در روش ساخت‌وساز می‌آید، در واقع محرکی برای تغییر منحنی تقاضای جهانی سیمان و فولاد است. با خم کردن این منحنی‌ها به سمت پایین، CLT به واقع‌گرایانه شدن کاهش کربن در سنگین‌ترین صنایع کمک می‌کند.

سه مقاله نخست این مجموعه، پایه‌های بحث را بنا کردند. مقاله اول نشان داد که CLT و ساخت‌وساز مدولار، سریع‌ترین ابزار کانادا برای مقابله با کمبود مسکن و کاهش انتشار کربن نهفته در ساختمان‌ها هستند. مقاله دوم به ابتکار «ساخت خانه‌های کانادایی» توسط مارک کارنی پرداخت و استدلال کرد که دولت باید به‌عنوان مشتری محوری کارخانه‌های CLT عمل کند تا سیاست‌ها به متراژ واقعی تبدیل شوند. مقاله سوم نقشه راه چوب انبوه را ترسیم کرد و نیاز به یک زنجیره ارزش منسجم شامل کارخانه‌های اره‌بری، زیست‌انرژی، چسب‌ها و لجستیک را توضیح داد. این مقاله بر آن پایه‌ها بنا شده و نگاه خود را به بیرون معطوف می‌کند تا بررسی کند CLT چگونه مسیر بلندمدت تقاضا برای سیمان و فولاد را شکل می‌دهد.

 سال‌ها، پیش‌بینی‌های مربوط به تقاضای سیمان و فولاد بر پایه رشدی تقریباً خطی، هم‌راستا با تولید ناخالص داخلی و روند شهرنشینی بنا شده بودند. این مدل‌ها معمولاً به اوج تقاضا در میانه قرن و سپس ثبات نسبی در نیمه دوم قرن اشاره دارند. اما ارزیابی من متفاوت است.

رونق زیرساختی و ساختمانی چین که در دو دهه گذشته محرک اصلی تقاضای جهانی بود، اکنون به اوج خود رسیده است. اقتصادهای پیشرفته نیز از مرحله گسترش به مرحله نگهداری و تعمیرات تغییر مسیر داده‌اند. دستاوردهای بهره‌وری واقعی هستند و با سرعت در حال افزایش‌اند. فشار جایگزینی از سوی چوب، کامپوزیت‌های سبک و طراحی‌های هوشمند نیز آغاز شده و تأثیرگذار است.

در مجموع، نتیجه این است که تقاضای جهانی برای سیمان و فولاد زودتر از انتظار به اوج می‌رسد، سریع‌تر به ثبات می‌رسد و سپس در ادامه قرن به‌تدریج کاهش می‌یابد.

سیمان روشن‌ترین نمونه است. در ساختمان‌های میان‌مرتبه مسکونی و بخش‌هایی از حوزه تجاری، CLT (چوب لایه‌ای صلیبی) هم‌اکنون جایگزین دال‌ها و هسته‌های بتنی شده است. مقررات ساختمانی در حال تحول‌اند تا امکان ساخت سازه‌های بلندتر با چوب فراهم شود، و سیاست‌های خرید نیز به‌تدریج کربن نهفته در مصالح را به رسمیت می‌شناسند. مواد مکمل سیمانی در سراسر جهان به ترکیب بتن افزوده می‌شوند تا نسبت کلینکر در هر متر مکعب بتن کاهش یابد.

در منحنی‌های پیش‌بینی من، تقاضای سیمان تا سال ۲۱۰۰ به‌طور پیوسته افزایش نمی‌یابد. این تقاضا در دهه ۲۰۲۰ به اوج می‌رسد، در دهه ۲۰۳۰ تثبیت می‌شود، و تا پایان قرن به حدود یک‌سوم سطح فعلی کاهش می‌یابد. عوامل این کاهش عبارت‌اند از: جایگزینی با چوب انبوه در موارد منطقی، طراحی‌های بهینه که به مصالح کمتری نیاز دارند، و محدودیت‌هایی بر کربن نهفته که گزینه‌های کم‌کربن را تشویق می‌کنند. بیشترین کاهش در ساختمان‌های مسکونی و اداری رخ می‌دهد، جایی که CLT مدولار به گزینه‌ای رایج تبدیل شده است. زیرساخت‌هایی مانند بزرگراه‌ها و سدها همچنان به سیمان نیاز خواهند داشت، اما حجم کلی آن‌ها نمی‌تواند کاهش‌های بخش ساختمان را جبران کند.

در پیش‌بینی بلندمدت خود، انجمن جهانی سیمان (World Cement Association) نیز موافق است که تقاضای جهانی سیمان—به‌ویژه برای کلینکر—مدت‌ها پیش از میانه قرن به اوج خواهد رسید و سپس به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. در گزارش سفید این انجمن آمده است که تقاضا می‌تواند از حدود ۴.۲ میلیارد تن در سال ۲۰۲۰ به حدود ۳.۰ میلیارد تن تا سال ۲۰۵۰ کاهش یابد. تا میانه قرن، تقاضای سیمان ممکن است به نصف سطح فعلی برسد، تحت تأثیر کاهش رشد در چین، استفاده گسترده‌تر از جایگزین‌ها و بهره‌وری در طراحی، و همچنین رشد گزینه‌های کم‌کربن. این چشم‌انداز با مدل‌سازی من کاملاً هم‌راستا است. در حالی که بیشتر پیش‌بینی‌ها انتظار رشد پیوسته دارند، WCA آینده‌ای را ترسیم می‌کند که با جایگزینی مصالح و بهره‌وری بازطراحی شده است—دقیقاً همان چیزی که چوب انبوه (mass timber) ارائه می‌دهد.

به‌عنوان نکته‌ای جانبی، این یکی از معدود مواردی است که پیش‌بینی من درباره کاهش تقاضا در صنایع بزرگ، به‌طور عمومی توسط خود صنعت تأیید شده است. دلایل اقتصادی وجود دارد برای آن‌که پیش‌بینی‌های عمومی همچنان رشد را نشان دهند—even اگر صنعت بداند که با کاهش یا حداقل رشد بسیار کند مواجه است. به صنعت نفت و گاز، حمل‌ونقل دریایی، و هوانوردی نگاه کنید—نمونه‌های بارز این موضوع هستند. همچنین می‌توان به پیش‌بینی‌های اغراق‌آمیز درباره رشد تقاضای هیدروژن اشاره کرد.

فولاد ارتباط نزدیکی با سیمان دارد، زیرا بخش زیادی از فولاد در قالب میلگرد و سازه‌های تقویتی در ساختمان‌های بتنی استفاده می‌شود. با کاهش استفاده از بتن، نیاز به میلگرد نیز کاهش می‌یابد. پیش‌بینی‌های من نشان می‌دهد که تقاضای جهانی فولاد نیز هم‌راستا با سیمان، روندی نزولی خواهد داشت. البته این به معنای حذف کامل فولاد نیست—زیرساخت‌ها، وسایل نقلیه و ماشین‌آلات همچنان به آن نیاز دارند—اما بخش مربوط به میلگرد به‌طور پیوسته کوچک‌تر می‌شود.

این تغییر فرصت مهمی را به همراه دارد. منحنی تقاضای صاف‌تر و رو به کاهش برای فولاد، امکان سلطه کوره‌های قوس الکتریکی با برق پاک بر تولید جهانی را فراهم می‌کند. این گذار به شرطی ممکن است که جریان ضایعات فولادی به اندازه کافی باشد تا سهم بیشتری از تقاضا را پوشش دهد.

با کاهش تقاضای کل، حجم ضایعات موجود برای تغذیه سیستم بیشتر خواهد بود. در واقع، جایگزینی CLT به‌جای بتن نه‌تنها مستقیماً باعث کاهش انتشار می‌شود، بلکه مشکل کاهش کربن در صنعت فولاد را نیز آسان‌تر می‌کند—با کاهش حجم مصرف و هم‌راستایی با مسیرهای مبتنی بر ضایعات.

سیاست راهبردی حاصل از این تحلیل کاملاً روشن است: باید در ساختمان‌هایی که چوب عملکردی برابر یا بهتر از بتن و فولاد دارد، اولویت را به استفاده از چوب بدهیم. مقررات ساختمانی و نظام‌های مالی باید مصالح با کربن نهفته پایین را ترجیح دهند. در فرآیند خرید، باید ذخیره زیستی کربن در چوب را به رسمیت شناخت—یعنی کربنی که برای دهه‌ها در صفحات چوبی محبوس می‌ماند. تعیین سقف برای کربن نهفته در مقررات ساختمانی می‌تواند طراحان و سازندگان را به سمت مصالحی سوق دهد که در تحلیل چرخه عمر امتیاز بهتری دارند. این اقدامات افراطی نیستند، بلکه ابزارهایی عملی‌اند که انتخاب‌های بهتر را تشویق کرده و روند جایگزینی مصالح را تسریع می‌کنند.

اقدامات پیشنهادی نیز کاملاً ملموس‌اند. چوب باید به گزینه پیش‌فرض برای ساختمان‌های چندواحدی مسکونی و اداری میان‌مرتبه تبدیل شود. طراحی‌های ترکیبی باید در صورت امکان مهندسی، جایگزین بخش‌هایی مانند سکوها، راه‌پله‌ها و هسته‌های مرکزی با چوب شوند. ترکیب‌های سیمانی باید به سمت حداکثر استفاده از مواد مکمل سوق داده شوند تا حجم کلینکر تا حد امکان کاهش یابد. تولیدکنندگان فولاد باید مسیر کوره‌های قوس الکتریکی را با جدیت دنبال کنند و زیرساخت‌های بازیافت و جمع‌آوری ضایعات را با تقاضای پیش‌بینی‌شده هماهنگ سازند. مجموع این اقدامات، جایگزینی سیمان و فولاد در بخش ساختمان را تثبیت کرده و چالش کاهش کربن در صنایع سنگین را قابل مدیریت می‌سازد.

ریسک‌هایی همچنان وجود دارند. اگر مقررات ساختمانی به‌ کندی تغییر کنند، روند جایگزینی مصالح نیز عقب خواهد افتاد. اگر بازارهای بیمه مقاومت نشان دهند، پذیرش عمومی کندتر خواهد بود. صنایع سنتی نیز به دفاع از بازارهای خود ادامه خواهند داد. نوسانات عرضه چوب و چالش‌های مربوط به مدیریت زمین می‌توانند در صورت عدم مدیریت مسئولانه، جایگاه چوب انبوه را تضعیف کنند.

در عین حال، عوامل تسهیل‌گر نیز قدرتمند هستند. با افزایش مقیاس تولید، هزینه‌های CLT در حال کاهش است. خرید دولتی می‌تواند با الگوسازی، مسیر را هموار کند. سرمایه‌گذاران نیز در چارچوب الزامات ESG، تمرکز خود را بر کربن نهفته افزایش داده‌اند. بازارهای صادراتی—به‌ویژه در ایالات متحده و اروپا—به‌سرعت در حال پذیرش راه‌حل‌های مبتنی بر چوب انبوه هستند.

نتیجه‌گیری این است که CLT یکی از مؤثرترین ابزارهایی است که در اختیار داریم تا تقاضای جهانی برای سیمان و فولاد را کاهش دهیم و چالش‌های مربوط به انتشار گازهای گلخانه‌ای در این صنایع سخت‌کاهش‌پذیر را قابل مدیریت کنیم. این تنها ابزار نیست، اما ابزاری قدرتمند است که اثر آن در طول دهه‌ها انباشته می‌شود. با جایگزینی بتن و میلگرد درون آن، CLT هر دو منحنی تقاضا را به سمت پایین خم می‌کند و مسیر دشوار کاهش کربن در صنایع سنگین را به شیبی قابل عبور تبدیل می‌سازد.

پیش‌بینی‌های من برای سیمان و فولاد تا سال ۲۱۰۰ بازتاب همین واقعیت است. تقاضای سیمان به‌زودی به اوج می‌رسد، به‌طور پیوسته کاهش می‌یابد، و تا پایان قرن به حدود یک‌سوم سطح فعلی می‌رسد. تقاضای فولاد تثبیت می‌شود، کاهش می‌یابد، و به صنعتی مبتنی بر کوره‌های قوس الکتریکی با برق پاک و ضایعات فراوان تبدیل می‌شود. این منحنی‌ها صرفاً اعداد نیستند—بلکه مسیرهایی هستند برای هم‌راستا کردن مسکن، اقتصاد و اقلیم به‌گونه‌ای که آینده کمتر ترسناک و بیشتر دست‌یافتنی باشد.