近代産業時代は文字通り、鋼鉄とコンクリートという入手しやすい材料の上に築かれ、建物は数百階建てにもなれるほどの強度を誇りました。木材とは異なり、鋼鉄やコンクリートはランタンを落としただけでは燃えません。1906年のサンフランシスコや1871年のシカゴのような、都市を焼き尽くす大火事は、やがて過去のものとなりました。少なくとも、気候変動がカリフォルニアの山火事を激化させるまでは。
古くなった木材は、住宅のような小規模な建物にしか使われていませんでした。しかし、環境科学者たちが、誰もが見落としているあることに気づき、声を上げ始めたのです。鉄鋼やコンクリートの製造は、製造に必要なエネルギーと、材料が形成される際の化学反応で排出される二酸化炭素の両方から、大気中に大量の炭素を排出します。一方、木材は、少なくとも生きている間は、光合成によって葉が二酸化炭素を吸収することで、炭素を吸収します。木材の中に閉じ込められた炭素は、大気中に放出されることはありません。
地球が気候破滅へと突き進む中、建築家たちは近年、木材の優れた特性、特に超高強度複合材料としてのメリットに注目し、最新鋭の木材素材を活用し、高さ275フィート（約83メートル）にも及ぶ高層建築を木材で建築する技術を磨いてきました。これらは巨大な丸太小屋ではありません。そして本日、環境科学者と建築家からなるチームが、学術誌「ネイチャー・サステナビリティ」に論文を発表し、木造都市建築が気候変動の緩和にどれほどの力を発揮しうるかを定量化しました。
「地球規模でこの戦略が本当に理にかなっていることを初めて示すことができました」と、イェール大学の環境科学者で筆頭著者のガリーナ・チャーキナ氏は述べています。「排出量と炭素貯留量を定量化することができました。また、木造都市への移行に必要な木材が十分にあることも示すことができました。」
イラスト: パーキンス・アンド・ウィル・アーキテクツ
研究の著者らは、生活水準の向上が続き、人々がより広い空間を求め、コンクリートや鉄鋼で建物を建設し続けた場合、関連する排出量は2050年までに年間6億トンに達する可能性があると結論付けました。しかし、新たな都市居住者向けの木造建築物の建設は、年間最大6億8000万トンの炭素を吸収する可能性があります。木造建築物を建設すればするほど、より多くの炭素を吸収することができます。さらに、鉄鋼やコンクリートの製造を省略することで、さらに多くの炭素を大気中に放出しないよう抑制できます。
これらの数値を得るために、研究者たちは大幅なスケールアップを行いました。1トンの鉄鋼やコンクリートの製造に伴う排出量と、1トンの木材の生産によって隔離される排出量について、広く受け入れられている数値を使用しました。次に、それを建物に必要な資材の量にスケールアップし、さらに新しい建物を建設するために一人当たりに必要な資材の量にスケールアップしました。研究チームは人口増加に加え、世界中の人々が中流階級や上流階級へと上昇するにつれて増加する空間需要も考慮に入れました。
「この移行は、2つの条件の下で実現可能です。伐採された森林が持続可能な方法で管理されること、そして森林から都市へ輸送され、建物に蓄積された炭素が、建物の解体後も何らかの形で保存されることです」とチュルキナ氏は言います。つまり、森林を無計画に伐採したり、建物を解体した後に燃やしたりすることはできないということです。そうすると、炭素が大気中に放出されてしまうからです。その代わりに、木材はリサイクルされ、例えば新築住宅の床板として再利用される必要があります。
ここで話題になっているのは、ただのツーバイフォー材で20階建てのビルを建てるという話ではない。現代の木造高層ビルでは、クロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）と呼ばれる大型合板が使われている。これはツーバイフォー材を接着して一枚の板を作り、それを90度反転させてさらにツーバイフォー材を接着して作られる。「最終的に得られるのは、サイズも設計や施工方法もコンクリート板と非常によく似た一枚の木板です」と、ケンブリッジ大学天然素材イノベーションセンター所長のマイケル・ラメージ氏は語る。ラメージ氏は今回の研究には関わっていない。「重さはコンクリート板の5分の1しかないんです」（この重量要素に留意してほしい。これは後で安全性について話す際に重要になる）。
建築家は鋼鉄の類似物として、集成材（GLT）も使用します。原理は同じですが、最終的に鋼板ではなく梁になります。集成材は構造を支えるだけでなく、曲げてドームのような装飾を施すこともできます。
クロスラミネーテッド材とグルーラミネーテッド材の両方の優れた点は、木材本来の強度を最大限に活かしながら、その有機的な弱点をある程度解消していることです。製造工程では、木材の各構成部材をスキャンし、節など、素材の強度を低下させる可能性のある欠陥がないか確認します。そして、接合前にこれらの欠陥を取り除きます。
皮肉なことに、ここ20～30年でこうした複合材の製造が進み、古代の建築材料が、前世紀で唯一の新しい構造材料へと変貌を遂げたとラメージ氏は言う。「建物規模の新しい構造材料を求めるなら、19世紀末の鉄筋コンクリートと構造用鋼の出現まで遡らなければなりません。」
図: PLPアーキテクチャ
それでも、こうした新しい素材は、木造建築の規模を本質的に制限してしまう。10階建ての鉄骨建築は、木造建築の2～3倍の重さになる。「そのため、高層化すればするほど、木造建築は直感に反して、鉄骨やコンクリートよりも剛性が高くなければならないのです」とラメージ氏は言う。これは人間の責任だ。建物は風や地震で揺れなければ倒壊しないが、あまり急激に揺れると居住者が船酔いしてしまう。木造建築は鉄骨やコンクリートの建物よりもはるかに軽いため、風によってはるかに速く揺れるのだ。
「私たちが影響を受けやすいのは、動きの量ではなく、動きの速さです」とラメージ氏は付け加える。「まるで揺れる船の甲板にいるようなものです」。そのため、建築家は軽量木造建築を従来の超高層ビルよりも頑丈に設計する必要がある。しかし、硬すぎると風で倒壊してしまうため、設計には限界がある。そのため、建物の高さは制限される。しかし、良い面もある。木造建築は軽い材料で作られているため、作業員はより速く組み立てることができ、クライアントのコストを削減できるのだ（積層材のコストは依然として高いが、価格は下落しつつある）。鉄骨を溶接したりコンクリートを流し込んだりする必要がないのだ。
木材について語るなら、火について語らなければなりません。確かに、木材の薄い部分は火で燃えますが、厚い木材は芯まで燃えず、焦げるだけで済みます。暖炉の薪に、火種が足りず、燃え尽きてしまう場合を考えてみてください。建築家たちは、どんな建築材料にも弱点があると指摘しています。「鉄は火に弱いので、石膏ボードなどの不燃性素材で覆います」と、イェール大学建築学部とグレイ・オルガンシー・アーキテクチャーに所属し、今回の論文の共著者でもあるアラン・オルガンシー氏は述べています。「コンクリートは熱伝導率が非常に高いので、冷気や熱がコンクリートを伝わらないように、周囲を断熱する必要があります。」
こうした新しい高級木材素材を研究する建築家が増えるにつれ、炭素隔離居住空間としても機能する精巧な木造建築物の設計技術も向上しています。つまり、木を見て森を見ず、さらにそれ以上のことを行っているのです。
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