La escala del desafío climático global se cuantifica por números duros que definen el entorno construido. Los edificios y la construcción representan casi el 40% de las emisiones de CO relacionadas con la energía global2, mientras que el sector del transporte representa otra parte significativa en la mayoría de las naciones industrializadas. Los ingenieros civiles no sólo operan dentro de este paisaje, lo diseñan y definen.

Redefinir los materiales estructurales para un futuro de bajo carbono

Comprender la huella de carbono de la infraestructura requiere distinguir entre el carbono operativo, las emisiones de la calefacción, el enfriamiento y el poder de una instalación, y el carbono encarnado, que incluye todas las emisiones de la extracción de materia prima, la fabricación, el transporte y la construcción. Durante décadas, la industria se centró en la eficiencia operativa. A medida que la construcción de códigos de energía se endurece y la red descarboniza, el carbono encarnado emerge como el desafío dominante.

Tecnologías de bajo contenido y cemento de carbono

El componente de la técnica de la arcilla [FLT] es el que se utiliza para la producción de carbono más alta [FLT].

La Madera de Masa y la Revolución del Edificio de la Madera

Madera mixta (CLT) y madera laminada laminada (Glulam) están desplazando acero y hormigón en construcción de altura a alta. Estos productos de madera secuestran carbono atmosférico durante toda la vida del edificio, actúan como recurso renovable cuando se generan bosques gestionados de manera sostenible, y reducen significativamente el peso estructural, permitiendo la construcción de bases más pequeñas y menos materiales en zonas sísmicas.

Evaluación de ciclos de vida y declaraciones de productos ambientales

La cuantificación del carbono encarnado se ve facilitada por herramientas de evaluación del ciclo de vida (LCA) como el Estimador de Impacto del Instituto Athena de Materiales Sostenibles. Los ingenieros civiles utilizan LCA para comparar sistemas estructurales, por ejemplo, evaluar el potencial de calentamiento global de un marco de acero versus un marco concreto frente a un marco de madera masiva para un diseño determinado.

Transporte descarbonizado A través del diseño de infraestructura

El transporte es la mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en los Estados Unidos y muchas otras economías desarrolladas. Las soluciones de ingeniería civil para reducir estas emisiones se convierten en tres estrategias principales: permitir la electrificación, optimizar los sistemas de pavimento y diseñar el cambio de modo.

Infraestructura de vehículos eléctricos e integración de agarre

La adopción generalizada de vehículos eléctricos (EVs) requiere una expansión masiva de la infraestructura de carga. Los ingenieros civiles diseñan los soportes estructurales para los depósitos de carga EV, que están cada vez más integrados con paneles fotovoltaicos para proporcionar generación renovable in situ. El diseño civil del sitio para los depósitos de carga a gran escala debe abordar la gestión de agua de tormenta para superficies impermeables, distribución de carga eléctrica y gestión térmica para el equipo.

Sistemas de pavimentación sostenible

La tecnología Warm Mix Asphalt (WMA) reduce las temperaturas de producción en 20 a 40 grados Celsius, reduciendo el consumo de combustible y apilando las emisiones en la planta asfaltada sin comprometer el rendimiento. El uso de las tecnologías de pavimento de asfalto reciclado (RAP) continúa aumentando, con mezclas de alto rendimiento que ahora superan el 50 por ciento de los materiales agregados de base y capas intermedias

Multi-Modal Connectivity and Transit-Oriented Development

Los ingenieros civiles diseñan los diseños de sitios, los paisajes callejeros y las geometrías de intersección que permiten redes peatonales, de bicicletas y de tránsito masivo seguras y eficientes. El desarrollo orientado al tránsito (TOD) concentra la alta densidad, el desarrollo de puentes mixtos en las estaciones de tránsito, que requieren experiencia en ingeniería geotécnica para bases profundas, ingeniería estructural para la gestión de tormentas compactas

Facilitar la Transición de Energía Renovable

La transición a una red de energía neta-cero es fundamentalmente un proyecto de infraestructura civil, que requiere la construcción de vastas instalaciones de generación renovable, amplios corredores de transmisión y sistemas de almacenamiento de energía a escala de utilidades. Los ingenieros civiles realizan el trabajo geotécnico, estructural y hidráulico que hace que estas instalaciones sean seguras, fiables y duraderas.

Fundaciones para energía eólica offshore

El viento fuera de la tierra es un componente crítico de las carteras de energía renovable para muchas naciones costeras. En aguas poco profundas (hasta 60 metros), la base monopila — un tubo de acero de gran diámetro impulsado en el fondo marino— es la solución más común, que requiere investigación geotécnica detallada y diseño de pilas dinámicas para resistir las cargas cíclicas de viento, olas y corrientes.

Diseño de sitio de almacenamiento de granja solar y batería

Los sistemas de control de carga de contenedores de alta resistencia deben incluir otros sistemas de control de la batería, sistemas de control de carga de materiales, sistemas de control de bombas y de control de la batería, sistemas de control de la carga de materiales, sistemas de control de bombas y de control de la energía de la batería, y sistemas de control de la carga de materiales de alta calidad.

Infraestructura de modernización y transmisión de rejillas

Los recursos energéticos renovables están a menudo lejos de los centros de población, que requieren nuevas líneas de transmisión de alta tensión. Los ingenieros civiles realizan la selección de rutas, la investigación geotécnica para las bases de torres, el diseño estructural de torres de transmisión (acero de celo, monopolio o H-frame), y el control de erosión para las carreteras de acceso.

Water Resource Engineering in a Changing Climate

El cambio climático altera el ciclo hidrológico, intensificando las sequías y los fenómenos de precipitación extrema. La gestión de los recursos hídricos es fundamental para la adaptación al clima y la mitigación. La mitigación se produce mediante la eficiencia energética en los sistemas de agua, el secuestro de carbono en los entornos costeros y el diseño de la infraestructura verde.

Infraestructura verde y desarrollo de bajo impacto

Los sistemas de transporte de agua de tormenta convencionales son intensivos en energía y a menudo abrumados por fenómenos extremos. El desarrollo de bajo impacto (LID) emplea prácticas de control de fuentes descentralizadas. Las células de bioretención, los jardines de lluvia, los pavimentos permeables y los sistemas de cosecha de agua de lluvia reducen los volúmenes de escorrentía, atenuan las corrientes de agua mediante filtración y absorción biológica.

Tratamiento de las aguas residuales neutras

El manejo de residuos de gas, la producción de residuos de alta calidad, y el funcionamiento de los residuos de la energía, la producción de residuos de energía, el manejo de los lodos y el funcionamiento de la energía de alta resistencia, el manejo de los lodos y la energía de alta resistencia.

Resiliencia costera y carbono azul

La infraestructura costera es vulnerable al aumento del nivel del mar y al aumento de tormentas. Las soluciones diseñadas van desde infraestructuras duras (sarañas, palancas, barreras de tormenta) hasta características basadas en la naturaleza (líneas de navegación, restauración de pantanos, restauración de arrecifes de ostra). Las costas de vida utilizan vegetación nativa, troncos de coir y arrecifes de concha para estabilizar las costas y reducir el riesgo de onda civil.

Normas, políticas y el marco profesional

Las decisiones de ingeniería individual se orientan y refuerzan mediante códigos, normas y sistemas de calificación. La contribución de la profesión a la mitigación del clima se codifica a través de estos marcos.

Building Energy Codes and Zoning Codes

El Código Internacional de Conservación de la Energía (IECC) y la norma ASHRAE 90.1 establecen requisitos mínimos de eficiencia energética para los edificios. Códigos de estiramiento y códigos energéticos netos impulsan el mercado, requiriendo sobres de construcción de alto rendimiento, sistemas de iluminación y mecánico eficientes, y a menudo la inclusión de energía renovable. Los ingenieros civiles deben diseñar infraestructura que se adapte a estos códigos, especificando materiales con menor código de carbono encarnado y coordinando con los arquitectos y ingenieros de tráfico

Sistemas de puntuación de sostenibilidad: Vista, LEED y SITES

Para la infraestructura horizontal (carreteras, puentes, oleoductos, puertos, plantas de tratamiento), el marco de visualización desarrollado por el Instituto de Infraestructura Sostenible proporciona un sistema de calificación de sostenibilidad integral. La visión abarca la calidad de vida, liderazgo, asignación de recursos, mundo natural y clima y resiliencia.

Promoción profesional y desarrollo de la fuerza de trabajo

Organizaciones profesionales como la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) y la Sociedad Canadiense de Ingeniería Civil (CSCE) están trabajando activamente para incorporar la alfabetización climática en los planes de estudios de ingeniería y las directrices de práctica profesional. Las declaraciones de política de la ASCE sobre cambio climático reconocen la necesidad urgente de mitigación y adaptación y abogan por un aumento de la financiación para una infraestructura resiliente y sostenible.

Conclusión: Proyecto de infraestructura definitoria del siglo

El papel del ingeniero civil en la mitigación del cambio climático se ha establecido y ampliado. Está integrado en las opciones materiales hechas en el escritorio de un ingeniero estructural, las decisiones de alineación tomadas en un corredor de transporte, los cálculos hidráulicos para un sistema de agua de tormenta, y el diseño geotécnico para una base eólica offshore. Las herramientas técnicas están disponibles y mejorando - mezclas de hormigón bajo carbono, pavimentos de alta resistencia, sistemas de madera de almacenamiento avanzado, y de calidad