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Summary 循环设计如何助力2022年卡塔尔世界杯的社会可持续性和赛会遗产?以Ras Abu Aboud体育场为例

2022年卡塔尔世界杯即将到来,这个体育盛会的主要场馆之一——Ras Abu Aboud体育场(RAA)被设计成一个可重复使用的模块化集装箱体育场,在世界杯之后可拆除、重新安置和使用。这是循环设计在大型体育赛事中的应用。本研究收集RAA的相关设计施工数据,采用社会生命周期评估方法(Social Life Cycle Assessment, S-LCA),将人类健康损害作为终点指标,进行了多种预设场景的比较,以揭示集装箱体育场的建设所带来的社会效益。研究表明,在RAA仅运营1年的场景中,循环设计可以减少 60% 的人类健康损害,并大大减少物质足迹和对进口建筑材料的依赖。这项研究肯定了循环设计对提高大型体育赛事的社会可持续性的作用。

2022年11月20日,卡塔尔世界杯将在卢塞尔体育场开幕。卡塔尔向国际足联承诺,这将是一届碳中和的世界杯。而像体育场这样的大规模建设项目是全球大量碳排放的罪魁祸首。最近的统计数据显示,建筑造成了 50% 的气候变化、 23% 的空气污染和50%的垃圾填埋场废物。另有研究表明,建筑部门对全球二氧化碳排放的贡献率接近33%,使建筑成为发达国家和发展中国家中仅次于制造业的第二大碳排放部门。因此世界各地的学者,政府和企业都在积极寻求通过使用绿色建筑策略来减少建筑中的负面环境影响。以取、制、弃为基础的标准生产模式应该被最初从环境中获取资源但后来产生的废物可变成资源本身的循环方式取代。

RAA 体育场是卡塔尔2022年世界杯体育场之一,将举办小组赛和 16 强赛的比赛。与其他体育场不同,RAA体育场的主体结构由 972 个集装箱、钢制结构部件和可移动座椅构成。为了减少污染和碳足迹,RAA降低了混凝土材料的使用量,且其所有座位、集装箱和屋顶等可在世界杯赛事结束后完全拆除,重新用于其他体育和非体育设施。这开创了世界杯体育场历史上的先河,印证了卡塔尔对可持续发展和碳中和的承诺。

本研究即使用RAA的相关数据,采用社会生命周期影响评估 (S-LCIA)来了解和量化循环设计对体育场的社会效益。研究将:

使用终点影响方法(End-point impact method)进行社会生命周期影响评估,以研究与 RAA 体育场建设案例相关的人类健康相关损害。

确定生命周期的各个阶段对中点(mid-point)(中点包括:气候变化、人类毒性、电离辐射、臭氧消耗、颗粒物形成和光化学氧化剂形成)的影响大小。

进行敏感性分析,使用每个生命周期阶段中最重要贡献者的体积变化来区分最敏感的影响类别。

通过应用从摇篮到摇篮的生命周期管理方法,将 RAA 体育场的报废管理作为案例研究。

讨论与联合国可持续发展目标和国际足联赛后可持续发展战略相关的循环性和模块化设计的遗产和社会经济效益。

RAA 体育场的整个社会生命周期评估过程如图 1 所示,包括研究案例的描述、研究目标和范围的定义、生命周期库存数据、生命周期影响评估、结果和循环战略建议。

研究范围包括图 2 所示“从摇篮到摇篮”的RAA体育场生命周期的四个不同阶段:(1)材料生产阶段、(2)施工阶段、(3)运营阶段和(4)报废阶段。体育场的整个面积为 80531 平方米,将作为本研究的“功能单元”。

从卡塔尔交付和遗产最高委员会(SCDL)获取RAA 体育场生命周期库存数据,Ecoinvent v3.7 数据库用于将这些量化数据汇总为几个影响类别。在 Ecoinvent v3.7 数据库中,选择人类健康损害(伤残调整生命年,DALY)作为终点指标,使用平等主义视角,实施ReCiPe方法,并且对与人体健康损害相关的中点指标结果进行调查,以观察这些指标对终点指标的影响程度。

对RAA体育场的报废阶段进行预测情景评估。其中乐观情景考虑了可应用于体育场建设报废情况的最佳可能替代方案;悲观情景为在废物处理方面带来最坏影响的替代方案。

在分析中,在运营阶段引入了2个场景:场景1为在运营1年后拆除体育场(RAA体育场的提议案例);场景2考虑在运营50年后拆除体育场(传统体育场馆实际寿命)。

场景1中,在中点指标水平,生产阶段对六个中点指标的影响最大,其次是建设阶段,但其程度要低得多,而运营阶段没有明显的贡献。场景2中,运营阶段成为对中点指标影响第二大的生命周期阶段。在生产阶段,平均金属管产品、钢结构涂层、钢材和混凝土是六项中点指标中影响最大的材料。在施工阶段,通过船舶运输的建筑材料的影响最大。运营阶段的年废水产生量对六个中点影响类别的贡献显著高于同一阶段的其他活动。

在终点层面,场景1中,对人类健康终点的主要影响来自生产阶段,DALY 值为 8207.5,而所有阶段的DALY 值为 9539.9。场景2所有阶段的DALY 值则高达 15145.5。图5还显示,由于几种材料的重复使用和回收,可减少 5822.1 DALY,相当于减少了情景1中 61% 的人类健康损害和情景2中减少了38.4%人类健康损害。

RAA 体育场的整个社会生命周期评估过程如图 1 所示,包括研究案例的描述、研究目标和范围的定义,生命周期库存数据,生命周期影响评估,结果和循环战略建议。

人体毒性是生产阶段和施工阶段最敏感的影响类别,而在运营阶段,气候变化是最敏感的影响类别。

集装箱拆除后可能的具有创新商业理念的赛后用途,例如教育、医院、商店、食品生产单位、咖啡馆、桥梁、住宅单位、酒店、公共卫生间和存储设施。

以卡塔尔 RAA 体育场为例,这项研究针对为 FIFA 世界杯大型赛事量身定制的可重复使用的集装箱体育场进行了完整的 S-LCIA。研究结果提示我们可以使用一些替代性低能耗材料、应用预制件来减少建筑排放以及进行报废回收利用。相对于传统建筑,RAA 体育场可以轻松地拆除并重复利用,因此,该体育场的设计也可以作为未来全球任何可持续大型活动的蓝图。作者建议使用 ISO 14040:2006 标准化工具“归因 LCA”,以便在使用“从摇篮到摇篮”的方法时更好地理解系统流程。结合“过程-LCA”与“投入产出法”的“混合 LCA 模型”被建议用于确定考虑区域、国家和全球影响的体育场建设项目所产生的社会经济和环境影响。另外,与“生命周期成本计算方法”相结合的全 LCA 模型可用来量化经济成本和环境影响。概率加权似然估计可用于对报废情景进行建模。RAA 体育场中使用的集装箱还可进行各种重复利用。比如,在当地,集装箱可以作为零售单位、临时仓库等应用在城市农业生态食品生产中。将集装箱运送到其他国家,特别是难民人数多的国家,还可以为低收入人群提供廉价住房、学校和流动医疗单位。

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