摘要：建筑业产生的二氧化碳排放量占全球排放量的 27%，而3D打印提供了一种潜在的解决方案，在材料和工艺对生态无害的情况下来实现可持续发展。Mighty Buildings致力于通过改变世界建造房屋的方式，来解决住房和气候危机。他们希望利用创新的材料科学、机器人技术和自动化，使碳中和住房走进千家万户。
11月9日，联合国环境署（UNEP）在第27届联合国气候变化大会（COP27）发布《2022年全球建筑建造业现状报告》（下称“《报告》”），指出2021年全球建筑物运营所产生的二氧化碳排放量达到了约100亿吨二氧化碳，比2020年的水平高出5%，比2019年新冠疫情暴发之前的峰值还高出2%。达到了历史最高水平。
建筑作为人工作和生活的主要空间载体，是能源消耗的三大领域之一，也是重要的二氧化碳排放源。建筑行业带来的二氧化碳排放包括直接排放和间接排放，其中直接排放包括建筑运行中供暖、炊事等活动所需的化石能源消耗带来的排放，间接排放则包括热电联产供暖、空调、照明、电梯、电器等外购热力、电力带来的排放。
在2021年，建筑物和建设行业占到了全球能源需求的34%以上；在与能源消耗和工艺流程相关的二氧化碳排放当中，其占比则达到37%左右。尽管全球建筑行业大力增加对能效的投资，并降低其能源强度，但建筑物与施工建设造成的能源消耗和二氧化碳排放仍然超出了新冠疫情暴发之前的水平，创下历史新高。
环境署执行主任安诺生（Inger Andersen）强调，建筑物占到欧洲能源需求的40%；而在建筑物消耗的能源当中，有80%来自化石燃料。环境署同时提出，为了减少总体的碳排放，必须改善建筑物的能源绩效，减少建筑材料的碳足迹；此外，在采取行动的同时增加政策承诺，并继续加大对能源效率的投资。
来自加利福尼亚州的建筑初创公司Mighty Buildings就致力于通过改变世界建造房屋的方式，来解决住房和气候危机。他们希望利用创新的材料科学、机器人技术和自动化，使碳中和住房走进千家万户。
2022 年 9 月，Mighty Buildings在南加州完成了世界上第一栋3D打印的净零能耗（ZNE：Zero Net Energy）住宅。这座名为Mighty House™ Quatro的两室两厅的开发项目共有20套住宅（40 个 3D 打印单元），面积为1,171平方英尺。这座建造在世界上最好的温泉含水层上的净零能耗住宅将包括一个额外的 Mighty Duo ™ ADU、游泳池、凉棚和热水浴缸等设施，一经问世便立刻引发了人们的广泛关注。
所谓的净零能耗建筑是指一种高能效的建筑，该建筑每年消耗的能源总量小于或等于现场可再生能源产生的能源。通俗来说，就是房屋配置太阳能、风能等清洁能源，可以完全自给自足。在 Mighty Buildings 的案例中，该公司将太阳能电池板安装到房屋的屋顶中，并为它们配备用于太阳能存储的电池。而使用3D打印技术来建造这栋住宅，不仅能更快地创建房屋，而且还能使用更少的材料，同时产生的废料更少，更具环保效益。
图说：Mighty House Quatro的外观
来源：Mighty Buildings
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Mighty Buildings的3D打印技术
自2017年以来，MightyBuildings一直默默在对专有的基于挤压的3D打印技术进行研发，2020年8月其在筹集了3000万美元的资金后正式曝光。
据报道，Mighty Buildings是第一家获得UL 3401认证的3D打印建筑企业或产品，这是一项重要的建筑安全资质。该公司的专有3D打印材料是基于挤压的生产技术的核心。这种轻质材料能够在紫外线固化后几乎立即硬化，同时仍然保持与底层的内聚力。该材料的固化能力能够在不依赖任何底层支撑结构的情况下打印天花板和悬挑。
图说：MightyBuildings 3D打印技术
来源：Mighty Buildings
2021年2月，MightyBuildings在B轮融资中又筹集了4000万美元，用于加速发展，扩大团队，并提高生产能力和自动化能力；同时计划创建一个以可持续发展为重点的B2B开发商平台，这笔投资将帮助实现为建筑客户提供即时生产服务。
一个月后，Mighty Buildings公司透露计划在科切拉谷附近一个五英亩的地方3D打印一个15栋的生态友好型住宅小区，采用＂Mighty Kit ＂系统以环保的方式建造这些房屋，消除99％的建筑垃圾。
图说：Mighty Buildings的模块化方法使能够在短短24小时内3D打印出一整栋房子
来源：Mighty Buildings
2021年7月，Mighty Buildings在最新一轮融资中筹集了2200万美元，融资总额达到1亿美元。本轮融资有来自现有和新投资者的参与，包括ArcTern Ventures、Core Innovation Capital、Decacorn Capital等，其目标是建立一个微型Mighty Buildings工厂网络，在存在住房缺口的地方，每年可3D打印生产200－300套住房。
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Light Stone专利材料助力减重降碳
Mighty Buildings净零能耗房屋的外部复合石墙板是在奥克兰的一家工厂进行 3D 打印的。据 Mighty Buildings 称，这种复合石墙板所采用的专利材料又名 Light Stone， 是一种混凝土替代品，由60% 的再生复合石材组成，抗拉强度和抗弯强度是混凝土的四倍，重量减轻了 30%，二氧化碳排放量也更少。Light Stone 具有石材的特性，具有更好的热性能，并且面板内部隔热以降低家庭的能源消耗。
图说：Light Stone专利材料外墙
来源：Mighty Buildings
Mighty Buildings表示，其经过认证的 Mighty Kit System™ 3D打印建筑产生的废物产生的废物仅为传统方法产生的废物的 1%。几乎可忽略不计。从长远来看，每栋3D打印房屋可以减少1100-2000公斤的二氧化碳排放。
图说：Mighty Buildings使用Light Stone专利材料进行3D模块化打印
来源：Mighty Buildings
住宅的管道和机械核心模块以及轻型钢屋顶盒都是在场外预制的，因此可以在不到一天的时间内在混凝土板基础上组装建筑物的组件。
此外，机器人涂层应用增加了对飓风、高水位、火灾、霉菌、昆虫和极端温度的抵抗力。Mighty Buildings表示：“我们的制造技术具有高度自动化和先进的机器人技术，使我们能够将完成时间缩短一半以上。通过这种方式，整个房屋可以在 4-5 个月内建成，显著加快现场完工速度，让购房者更快乐，现场工作人员更有效率，开发商的回报也更高。”
除了自身的Light Stone专利材料，Mighty Buildings也致力于寻找有助于其实现净零能耗目标的新材料。在2021年，Mighty Buildings与总部位于纽约的 Fortera开展了新型二氧化碳基水泥合作，基于Fortera 开发的新型胶凝材料，可将二氧化碳转化为水泥，将二氧化碳排放量减少 60% 以上，成本比传统水泥低 10%。
Mighty Buildings 还与 Palari Group 作为开发商在加利福尼亚州兰乔米拉奇设计了一个15 户 3D 打印社区。与此同时，在休斯敦，与设计工作室 Hannah 合作建造美国第一座现场建造的多层 3D 打印房屋。
图说：施工中的3D打印房屋
来源：Mighty Buildings
当前，人类正在住房和气候变化方面面临着两个全球性的危机。价格过快上涨导致了居高不下的通货膨胀率，与此同时，人口增长速度超过了建设速度。我们需要更多的房屋，但是传统的房屋建设产生了27%的碳排放，会不断加剧气候危机。未来越来越多的类似于Mighty Buildings的净零能耗建筑将走进千家万户，实现人类发展与地球环境的和谐统一。
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参考资料：
[1]https://interestingengineering.com/innovation/3d-printed-net-zero-house
[2]https://www.mightybuildings.com/technology
[3]https://other.caixin.com/2022-11-11/101963603.html
[4]http://iigf.cufe.edu.cn/info/1019/5925.htm
[5]https://www.weforum.org/agenda/2022/06/3d-printing-can-help-make-construction-carbon-neutral-heres-how/
[6]https://www.dezeen.com/2022/11/04/mighty-buildings-worlds-first-3d-printed-zero-net-home-california/
[7]https://www.forbes.com/sites/afdhelaziz/2021/12/13/how-mighty-buildings-is-transforming-home-construction-with-robotics-to-address-the-climate-crisis-and-housing-affordability/?sh=595730eff2e4
[8]https://sustainablebrands.com/read/chemistry-materials-packaging/mighty-buildings-now-further-reduce-carbon-footprint-of-homes-with-co2-based-cement
[9]https://www.bering3d.com/info/detail/1946.html
[10]https://www.sohu.com/a/592015025_121124372
来源：环球零碳