智库观察︱碳，并非敌人

在晨雾的笼罩下，园艺师在加拿大温哥华会议中心生态屋顶上将草耙起来

● 威廉•麦克唐纳极力主张：精心利用自然循环去进行设计，确保将碳终结于合适的场所中。

碳有着坏名声。2015年在巴黎达成的气候协议要求释放到大气中的二氧化碳跟沉积于地球中的二氧化碳取得平衡。“气候中立现在时”是联合国发起的一项行动，鼓励企业和个人自愿参与测量、减少并抵消到2050年自身的温室气体排放。美国建筑师协会已经向全世界的建筑行业发起挑战，到2030年做到碳中性。碳中性城市联盟是一个城市可持续发展主导的国际网络，其目标是到2050年将成员城市的温室气体排放降低80%。

“低碳”“零碳”“脱碳”“负碳”“中性碳”，甚至“碳战争”，都是讨论话题的一部分，主导思想是：如果我们可以降低碳排放，减少碳足迹，那么我们就可以降服碳敌人。因此，企业、机构和决策部门都在努力应对碳排放。

但是，碳作为一种元素，并非敌人。气候变化是由于我们破坏了碳循环而造成的，这属于设计上的失败。人类活动产生的温室气体释放到大气中，使空气中的碳成为一种以过高浓度、过长时间停留在不合适场所的材料。是我们自己使碳有了毒性，结果就像我们饮用水中的铅或我们河流中的硝酸盐。在合适的场所中，碳是一种资源，也是一种工具。

二氧化碳是光合作用的“通行证”，是地球再生能力的来源。土壤中的碳是健康生态系统以及粮食安全和水安全的保障。碳原子是构成生命的基础材料，羊毛、棉花和丝绸是碳化合物，许多工业聚合物也是碳化合物，像金刚石和石墨烯之类的纯“超级碳”也是碳构成的。

至于碳管理，设计了30年的可持续建筑和景观之后，我认为现在正是在气候对话中注入新生机的好时机。我们不是要对碳排放进行宣战，而是要对各种形式的碳进行合理利用。为了能够跟碳建立一种新的关系，我提出了一种新型语言——生物碳、持久碳和短期碳——用来界定利用碳的方式，以安全的、富有成效的、有利的方式去利用碳。这种语言志向远大，目的明确，标志着我们拥有积极的意图，要求我们去多做有益的事，而不是简单地少做有害的事。

语言驱动行为

在气候对话中，人们很容易迷失方向。几乎所有的术语都没有明确的定义，人们对其也没有一个清晰的认识。以“碳中性（carbon neutral）”为例吧，欧盟把燃烧木材发电当作碳中性，似乎这样发电根本不释放二氧化碳。这种碳中性概念是有问题的，因为它依赖树木的生长和更新换代，这往往需要几十年至几百年的精心管理才能做到。另外一种战略是，通过可再生能源来弥补化石燃料的使用，但这仍然意味着全球大气二氧化碳浓度的升高。

一个有4层楼高的中庭，内外墙上都种着绿色植物，有助于为荷兰20/20公园的博世西门子体验中心提供清新的空气

更加含糊不清的术语是“碳消极(carbon negative)”。这个术语有时用来说明从大气中去除二氧化碳的行为。例如，不丹总理表示，他们的国家是碳消极国家，因为该国现有的森林吸收的二氧化碳比全国释放的二氧化碳还要多，而且不丹还出口水力发电。然而，难道说树木对大气中的二氧化碳不是有正面影响的吗？水力发电不是碳中性的吗？

碳封存是个长期追求的目标，该技术需要两个要素：一个是要找到办法从大气中或烟囱中捕获碳，另一个是要有办法将碳安全地、永久地存储起来。但是，一些所谓的碳存储方法也是有矛盾的。例如，提高采油量，将二氧化碳注入岩层中，将残余的原油冲出来，而这些油最终是要被烧掉的。

同时，企业开始宣布它们希望做到“碳积极(carbon positive)”，比如说，通过生产超过自身运行所需要的可再生能源，或者通过植树吸收碳，去实现这个愿望。

这样的术语突出了在二氧化碳的特点和价值方面存在混乱。在美国，这种气体被土地管理局归类为商品，被环境保护局归类为污染物，而在芝加哥气候交易所却被当作一种金融工具。

一种新型碳语言可以识别出碳的原料属性和品质属性，使我们能够想象出向前发展的新方法，并对这些新方法加以贯彻执行(见下面的“新型碳语言”示意图)。新型碳语言将碳分为3个类别：生物碳、持久碳和短期碳；从3种碳中细分出来一种特性，被称为循环碳(working carbon)。这种碳语言还可以区分跟碳管理和气候变化相关的3个战略——碳积极、碳中性和碳消极。

从土壤开始

为了保持和加强碳循环自然提供的益处，我们该怎样利用碳循环呢？答案是，从土壤开始。

碳是土壤健康的核心。在健康的生态系统中，当植物将二氧化碳转化为碳基糖——液态碳的时候，一些碳流入植物的苗、根和花中，其余的碳滋养土壤食物网，从植物的根部流出，到土壤微生物群体中。反过来，微生物中含有健康植物所必需的矿物质和微量营养成分。微量营养成分被吸收到植物的叶子中，提高了光合作用的速率，这样又能够为微生物产生更多的液态碳，进而为真菌和植物创造更多的微量营养成分。在地下，液态碳通过食物网循环，在食物网中转化为土壤碳——这种碳蕴藏丰富、稳定可靠，具有赋予生命的作用。这种有机物质还能够使土壤呈现海绵状结构，提高土壤的肥沃度，加强土壤的蓄水能力和滤水能力。

健康的碳循环就是这样支持植物生长的。在10000年的时间里，这种健康的循环将碳以合适的浓度保存在合适的场所中，调节气候，加快植物生长，促进了人类社会的发展。

许多土壤研究人员认为碳循环仍然能够做到这些。生态学家兼土壤科学家克里斯汀•琼斯（Christine Jones）是“惊奇碳工程”的创始人，她描述了大气碳和液态碳之间的“光合桥梁”以及植物和生物活性之间的“微生物桥梁”，她认为富碳土壤是健康景观和恢复土壤的双基石。

新墨西哥州立大学拉斯克鲁斯分校能源和环境研究所的大卫•约翰逊（David Johnson）研究了作为微生物桥梁的碳。他发现，促进植物生长、培养土壤碳的最重要的因素不是增加氮或磷，而是通过其他植物增加的碳输入。

为生活而设计

让我们在所有的地区，不管是农村还是城市，都要使这些碳桥梁保持开放的状态；让我们利用大气中的碳来促进生物的生长，建造土壤碳，使气候变化发生逆转；让我们采用再生农业，进行城市设计实践以提高光合能力，改善生物活性，建造城市食物系统，培养闭合的碳营养圈；让我们把污水处理厂变为化肥厂；让我们认识到，碳是一种资产，赋予生命的碳循环是人类设计的一种模式。

从工业产品到建筑物、城市和农场，对这些进行全部设计，可能会产生碳积极。这可能需要一个世纪的时间，但也正是在一个世纪的时间里我们使自己陷入了目前的碳灾难中。行动得越早越好！到2030年，我们地球上热火朝天的城市化可望将更多的动物栖息地和农田变成市区，这比以前所有的城市扩容加起来还要多。20多亿城市居民将要居住的房子、上的学校以及工作的工厂都还没有建造起来。尽管这些挑战是存在的，但是也仍然存在充满希望的设计方案。

1989年，我的建筑公司在德国的法兰克福设计了一种日托设施，该设施基于一种“建筑物像树木”的观念，可以由儿童操作——他们可以移动太阳能百叶窗，可以开关窗户，可以在屋顶露台上种粮食，可以用雨水浇灌花园。

“建筑物像树木”和“城市像森林”的观念延续下来，我们开始把我们的产品、建筑物和城市设计成能够进行光合作用的、具有生物活性的作品——可以积累太阳能、循环营养成分、释放氧气、固定氮气、净化水源、提供多种栖息地、滋养土壤，且随季节而变化。

我们设计的俄亥俄州欧柏林学院亚当•约瑟夫•刘易斯环境研究中心就是基于这种理念的一个建筑典范。该中心能够通过一个现场系统净化自身产生的废水和污水，这个系统可以生产出富碳的有机混合肥料。2016年，这个项目生产的太阳能超出了其自身年需求量的40%。当太阳能不可用时，这栋建筑仍然可以依靠电网供电。很快，随着低价位的新型现场热存储系统和电池存储系统的问世，像这样的建筑物会兼具碳积极和能源积极。

在荷兰，阿姆斯特丹附近的20/20公园在园区规模上应用了碳积极的设计策略。与之相邻的斯希普霍尔贸易公园谷地是该国的国家循环经济中心，这里将要推广应用这些设计策略和许多其他的创新，要创建一种具有工作空间、供应链空间和协作空间的城市生态。该中心开发出来之后将会成为建筑、景观和技术系统的综合网络，作为一个互相连接的整体来运行。每栋建筑都朝向阳光射来的方向，在冬季最大限度地接触阳光，在夏季最大限度地遮蔽阳光。光伏阵列和绿色屋顶相当于该系统的叶子和根系，能够在生机勃勃的、可持续发展的商业社区中收获可再生能源，吸收和过滤水，生产粮食，为其他生物提供栖息地。

能源生产部门也可以大力实施碳积极策略。总部位于加州圣何塞的太阳能源（SunPower）公司和其他太阳能供应商正在开发“太阳能果园”——能够作为农场来运行的发电厂。高架太阳能电池板阵列旋转着遮挡地面，为草地中的生物提供栖息地，草地又能够捕获水、氮和碳来增进土壤的健康状况，还可以通过种植豆类来固氮，为吃草的动物提供食物，而这些动物又能够为人类提供蛋白和毛织品。通过设计，这样的发电厂能够产生多重利益：可再生能源、生物多样性、食物、土壤恢复、营养循环、碳封存、节水、纤维产品、农业和制造业方面的工作岗位等。这种持久循环碳会产生和支持生物碳，同时也会减少短期碳。从经济方面来说，这些都是在可靠的、有益的模式中运行的。

这样的设计为气候行动提供了一个鼓舞人心的模式，而这一切都是开始于我们谈论碳方式的改变。我们的目标是简单而积极的：建设一个令人愉快的世界——一个多样化、安全、健康、合理的世界，一个有着新鲜空气、洁净土壤、清洁水源和绿色能源的世界，一个为我们提供经济利益、生态文明、优雅环境、公正公平的世界。

原文作者威廉•麦克唐纳（William McDonough）是一位建筑师兼作家，专门研究可持续发展。他是威廉•麦克唐纳公司和麦克唐纳创新公司创始人以及设计化学企业MBDC公司的联合创始人。

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