执行摘要:
绿色建筑设计有很多可行的方法,例如利用自然原理(如白蚁和斑马的气候控制)以及使用竹子(我们将在后续文章中讨论)。其中一种方法是将废旧瓶子转化为玻璃泡沫,然后将其用作建筑结构材料。玻璃泡沫不仅具有隔热和防潮功能,还能使废弃玻璃发挥功能和价值,并可用于多种用途。玻璃通常最终被填埋,但实际上它可以以各种形式不断重复利用。除了作为建筑材料外,它还可以用作水培的种植介质。因此,玻璃回收利用可以创造多种产品和现金流,并创造就业机会。
关键词:绿色建筑设计、玻璃泡沫、隔热、住房、资源效率、水培、垃圾填埋场、现金流、就业。
绿色建筑设计的突破:一切始于一家工厂
如果我高中时数学成绩好,我可能会从事建筑设计方面的工作。我的脑海中灵感源源不断,虽然我并不擅长绘画,但行动确保了这些构想的实现。我第一次直接参与大型建设项目是在我接手一家濒临破产的比利时小型洗涤剂制造商时。我果断地决定建造欧洲第一家环保工厂,从而使公司起死回生。当时公司营业额只有1.2亿比利时法郎,却要投入1亿比利时法郎,这无疑是一场豪赌。1992年10月,欧盟环境专员卡洛·里帕·迪·梅阿纳和世界观察研究所创始人兼时任所长莱斯特·布朗为工厂揭幕,CNN在黄金时段新闻报道中对此进行了专题报道。这使它在生态设计史上留下了浓墨重彩的一笔。工厂的宣传册免费发放,其中利用公开资料详细介绍了所有材料、成本和决策。.
热带医院
两年后,我有幸在保罗·卢加里(Paolo Lugari)的指导下,负责哥伦比亚维查达省拉斯加维奥塔斯市第一家自给自足医院的设计和建造。从温带气候下的工业木结构建筑到炎热潮湿的热带气候下的公共服务建筑,这种巨大的反差让我迅速学会了如何利用现有资源和当地气候条件设计生态建筑。团队完全不受任何法规甚至保险公司的约束,但却面临着严格而雄心勃勃的目标:在30万美元的预算限制下,打造第一家实现水电自给自足的医院。这个15人的团队中只有一位建筑师。外科医生手术室的设计堪称建筑设计领域的一大亮点。传统的风洞与地下隧道相结合,并安装了铝杆来冷凝水分。由于持续的负压作用,管道内不间断的气流提供了湿度始终低于17%的新鲜干燥空气,无需泵或能源。每个系统都利用自然气流驱动。罗马俱乐部成员卡尔-戈兰·赫登(Carl-Göran Hedén)向我介绍了瑞典建筑师本特·瓦尔内(Bengt Warne),他设计了“信封屋”(也称“自然屋”),能够像哥伦比亚的医院一样自我调节温度和湿度。这次经历鼓励我进行第三次突破:设计并建造现代史上最大的竹制建筑。但有一个难题:它必须获得德国的建筑许可。众所周知,德国的工程和建筑规范是世界上最严格的。2000年世博会全球项目总监萨宾·姆福(Sabine Mpho)女士通过当时的联合国大学校长埃托尔·古尔古利诺·德·索萨(Heitor Gurgulino de Souza)了解到了ZERI在联合国大学开展的项目。她为我们提供了在世博会上展示零排放企业先锋案例的机会。当第七个项目获得批准并入选世博会时,萨宾提出了一个大胆的建议:她建议我们建造自己的展馆。我没有和团队商量就接受了挑战。.
一份德国竹结构建筑许可证
我立即邀请哥伦比亚竹建筑界的标志性人物西蒙·贝莱斯(Simon Velez)负责设计。瑞士慈善家斯特凡·施密特海尼(Stephan Schmidtheiny)一个电话就表示愿意支付在德国各大学进行的众多昂贵实验室测试的首笔费用。审批流程进展迅速。然而,要在14个月内组织建造两座展馆——一座在哥伦比亚,另一座在汉诺威——却让我对建筑设计和规划有了深入的了解。马尼萨莱斯工商会主席马里奥·卡尔德隆·里维拉(Mario Calderon Rivera)是不可或缺的合作伙伴,他独自承担了马尼萨莱斯竹展馆的全部费用,加布里埃尔·赫尔曼·隆多尼奥(Gabriel German Londoño)和内斯托尔·布伊特拉戈(Nestor Buitrago)也提供了支持。这座展馆至今依然屹立,已成为该地区的象征。我负责德国展馆的建设,这得益于路易吉·比斯塔尼诺(Luigi Bistagnino)教授的不懈支持,使我受邀担任都灵理工大学的客座教授。我在温带气候下从事木工工作,在热带地区参与医院建设,以及参与当时最大的竹结构建筑项目,这些经历让我积累了足够的经验,到2000年,我开始独立进行实验。在哥伦比亚建筑师卡罗琳娜·萨拉萨尔·奥坎波(Carolina Salazar Ocampo)的支持下,我在哥伦比亚马尼萨莱斯建造了一座名为“La Miñoca”的生物气候住宅,这成为了我个人的标杆之作。2003年,当新房的客人抱怨卧室太冷时,我知道我已经掌握了基于物理学的设计方法,甚至可能将其运用到了极致。
学术界开始关注这个项目,首先是加州大学洛杉矶分校(UCLA)负责研究的副校长罗伯托·佩切伊(Roberto Peccei)出人意料地邀请我来做一场关于我的建筑实验的讲座。从美国到澳大利亚再到南非,各个绿色建筑委员会都开始关注我的一些方案。然而,我并非建筑师,不懂那些专业术语,所以我采取了不同的设计方法。我的目标并非创造最佳设计,也并非通过建造房屋发家致富,而是将住房和设计理念拓展到一个更广泛的层面,从而刺激当地经济发展,鼓励社区满足自身的基本需求。家不仅仅是遮风避雨的场所,它还包含水、食物、健康、能源,以及创造大量就业机会的能力。
斯堪的纳维亚设计
理论上,将建筑与其他基本需求联系起来并不难,但我需要一个地方,让我能够亲眼目睹建筑设计的创新如何带动新兴产业集群的发展。我自豪地看到,在哥伦比亚,围绕竹子产业的倡议催生了250家新企业,创造了约7000个新的就业岗位。后来,我了解到越南的杭都(Hang Doa)和他的团队如何借鉴哥伦比亚的经验,将竹产业发展到超出我们预期的程度,创造了约10万个就业岗位,并在竹制自行车等新兴领域实现了快速增长。但我需要更深入的了解。在瑞典于默奥,我参加了由戈兰·卡斯泰特(Göran Carstedt)和彼得·圣吉(Peter Senge)共同组织的一次研讨会,在那里我结识了安德斯·尼奎斯特(Anders Nyquist),这位瑞典建筑师发明并建造了生态循环住宅(EcoCycle House)。2004年我们第一次见面时,安德斯给我留下了深刻的印象,以至于我改变了和儿子们的暑假旅行计划,去拜访他,并参观他自20世纪60年代以来构思并建造的生态村——伦潘(Rumpan)。受德克兰·肯尼迪(Declan Kennedy)的生态网络启发,我曾走访过世界各地的生态村,但从未听说过鲁潘生态村。其他村庄竟然没有注意到它,这反而更加激发了我的兴趣。在鲁潘,我亲眼见证了创新建筑设计如何降低成本、改善健康,并构建社区。安德斯和他的妻子英格丽德显然全身心投入到他们所创立的事业中,并将其奉为商业哲学。围绕安德斯,一个由创新者组成的网络逐渐形成,他们同样受到他的启发,并不断突破现状。我的发现令人耳目一新,让我更深刻地理解了,如果企业家们坚信可持续发展,社会和经济发展就能实现可持续性。我意识到,我找到了我的导师。迈克尔·雷蒙多制作了九个视频短片,讲述了安德斯·尼奎斯特实施的卓越而又简单的创新,这些创新催生了新的产业。安德斯与我分享了他的经验和挫折。他还向我介绍了构成这一地区变革者核心网络的企业家们。我在瑞典蒂姆罗社区中心地带偶然发现了一所标志性的绿色学校。我还参观了精心设计的GreenZone5项目,其中包括一家汽车修理厂、一个加油站和一家快餐店。他们将水和能源整合在一起,并集成了连美国专家都闻所未闻的技术,最终实现了惊人的水资源、能源和效率水平。围绕着安德斯的开创性工作,数十家公司如雨后春笋般涌现,它们都在远离建筑和科学中心的地方,不断拓展可持续性、健康和生活质量的边界。我由此得出结论:正因为身处边缘,人们才能拥有更大的自由去行动和思考,突破常规。.
玻璃和建筑设计
冗长的介绍至关重要,它有助于传播必要的知识和经验,从而为机遇的出现创造条件。这不仅仅是发明一项卓越的技术,或是获得投资者的资金支持;而是一个活跃且不断扩展、日益复杂的网络,它使我们能够引导社会走向可持续发展。迈克尔·雷蒙多记录了九项创新,而瑞典中部地区一位充满活力的协调员拉尔斯·林则发布了九个关于围绕安德斯·尼奎斯特的创新项目的视频短片。其中一项商业发展尤为引人注目:玻璃、隔热材料和垃圾填埋场的整合。安德斯向我介绍了奥克·马尔德,他是科尔耶恩预制建筑的设计大师。起初,我不明白自己为什么会对预制建筑感兴趣,但我知道我必须相信安德斯·尼奎斯特。很快,我就意识到奥克提出了一个革命性的理念:用回收汽车挡风玻璃制成的玻璃泡沫作为房屋框架的核心。虽然这听起来可能有些荒谬,但我参观了施工现场,并被深深打动了。参观完工的房屋时,室内空气质量和环境温度都令人印象深刻。
这种玻璃泡沫97%都是空气,主要成分是二氧化碳,它能将二氧化碳封存约一百年,为减少大气中的二氧化碳提供了一种切实可行的方法。数百万个微小气泡不仅能调节温度,还能防止水分渗入。此外,这种玻璃的熔点仅为1100摄氏度,且不可燃,因此无需或至少大大减少了对防火材料的需求。在分析一项创新时,我首先会关注其强劲的开端。而这项创新就拥有一个强劲的开端。后来我了解到,它的原材料可以是废旧玻璃。位于比利时泰森德洛的供应商匹兹堡康宁公司(Pittsburgh Corning)自1965年开始生产这种玻璃泡沫,他们使用废旧汽车的挡风玻璃。这意味着这种玻璃泡沫在资源利用效率方面表现出色。玻璃无法被摧毁,只能被转化。这种轻质泡沫不仅具有隔热性能,还具备结构强度。它所展现的一系列特性使其能够带来“多重效益和多重现金流”,这正是蓝色经济的关键要素。当Åke Mård解释玻璃泡沫的原理时,我意识到这又是一个经典案例,说明创新产品如何以“无”取代“有”。蓝色经济的这个基本概念常常引来初次听到的人的嘲笑。但玻璃泡沫很快就成为我最喜欢的案例,它能充分展现一种产品如何通过其独特的设计和系统性应用,取代多种产品。这赋予了可持续性新的维度。它并非仅仅是将资源利用效率提高4倍或10倍,而是提高100倍甚至1000倍。我在瑞典的经历再次让我意识到,我必须在幻想与现实之间找到平衡。但现实摆在眼前:科学和商业案例分析都站得住脚。我们位于波罗的海国家的研究团队,由来自拉脱维亚里加的Janis Gravitis博士领导,指出俄罗斯科学家早在20世纪30年代就在莫斯科的门捷列夫化学技术大学发明了泡沫玻璃。而美国公司匹兹堡康宁则声称自己发明并实现了泡沫玻璃的工业化生产。我们注意到,戈梅利玻璃公司(现位于白俄罗斯戈梅利市)自上世纪30年代起就开始生产泡沫玻璃,至今已有50年历史,产品销往白俄罗斯和俄罗斯市场。尽管这家公司是苏联时期的遗留企业,但远未过时。格奥尔基·卡扎克(首席执行官)和阿纳托利·米宁(总裁)显然是公司的掌舵人,他们继续向白俄罗斯和俄罗斯市场供应泡沫玻璃。
玻璃钱包的成功:
Åke Mård 的建筑设计理念及其背后的逻辑促使我向我们在日本的 ZERI 网络寻求评估这一突破。日本最大的住宅建筑商大和住宅的高级副总裁石桥民夫先生(该公司每年建造约 4 万套住宅)派遣了一个团队前往瑞典进行评估,评估结果令人满意。他对 Anders Nyquist 的工作印象深刻,并邀请他前往日本,在其位于仙台的办公楼中演示自然空气循环的原理。日本合作伙伴的信任让我们确信我的直觉是正确的。随后,在 2005 年,我们在位于比利时的匹兹堡康宁欧洲总部举行了一次会议。高管们礼貌地接待了我,但当时的管理层未能意识到这项技术在区域范围内可能产生的经济影响。因此,领导权从一家跨国公司转移到一系列创新型公司也就不足为奇了。参观了位于比利时泰森德洛的玻璃泡沫工厂后,我得以将其技术流程与年轻的美国公司 Earth Stone 的流程进行比较。Earth Stone 由 Gay Dillingham 和 Andrew Ungerleiter 于 1995 年在新墨西哥州圣达菲创立。匹兹堡康宁公司致力于实现更大的规模经济效益,并不断降低边际成本。而 Dillingham 和他的团队则专注于设计用于我闻所未闻的用途的定制玻璃泡沫。传统的以核心竞争力为基础的业务模式蒙蔽了匹兹堡康宁公司的双眼,我意识到匹兹堡康宁公司和 ZERI 并非完美契合,因此我们没有继续推进合作。然而,Åke 公司坚持其设计理念,数十年的实践经验最终促成了一项专利,这项专利彻底改变了其供应商的处境:由于 Koljern(Åke 的建筑系统)采用了泡沫玻璃,这家跨国公司开始展现出超越传统供应商-客户关系的兴趣。 Koljern 成为节能住宅设计中的关键组成部分,并为 Åke Mård 赢得了当之无愧的 2013 年瑞典建筑创新奖。
与此同时,Gay Dillingham(左图)围绕另一种泡沫玻璃建立了独特的专利组合:其 95% 的原材料来自垃圾填埋场。她从阿尔伯克基垃圾填埋场建立了供应链。玻璃被研磨得像面粉一样细,并衍生出四条产品线。创建这一专利组合的初衷是用回收玻璃替代开采的原材料。根据蓝色经济的原则,这些制成品的价值超过了其来源的普通玻璃瓶。Earth Stone 仍然在隔热、轻质、环保和结构建筑材料的市场运营,但其核心业务已转向园艺。玻璃回收
已成为一项平台技术,渗透到多个行业。这是建立一个框架的先决条件,在这个框架中,一个创新的商业模式可以激励其他数十个企业进行创新。一种新兴的应用是将泡沫玻璃用作温室中番茄和草莓的栽培基质。泡沫玻璃具有高孔隙率,不含任何化学物质,能够为土壤通气,同时确保根系所需的水分平衡。这种生产技术使得栽培基质可以根据不同的植物种类和农业实践进行定制。考虑到大多数水培基质是由珍珠岩或陶粒制成的,这种创新应用使玻璃进入了一个永续循环。泡沫玻璃可以回收利用,成为下一季的栽培基质。这表明,只要努力构建闭环系统,即使是不可生物降解的产品也可以非常环保。“Growstone”的成功促使Gay和他的团队将这项业务转型为一个独立的部门。Earth Stone的创意团队设计了两条新的产品线:面向消费者的清洁和个人护理产品,以及面向工业的研磨剂、骨料和过滤介质。“QuickSand”砂块比砂纸更耐用,而且每个砂块都是用啤酒瓶制成的。泳池和厨房清洁产品是基于物理原理的有毒化学品替代品。Earth Stone 的四大业务板块和研发经验,使其在缺乏相关领域经验的基础上,打造出高度灵活的泡沫玻璃生产设计,几乎可以满足任何客户的技术要求。比利时高度标准化的批量生产模式与美国高度灵活的小批量生产模式形成了鲜明对比。Harvey
Stone © Stone。2002
年,我在美国新墨西哥州圣达菲开始组织一系列蓝色经济培训课程。在第一期课程中,我的学员在 Harvey Stone 的指导下,有机会学习 Earth Stone 的商业模式,并基于原材料、工业流程、市场营销和废旧材料回收,对泡沫玻璃的当前和未来发展机遇进行详细评估。我们根据欧美经验分析了该公司的财务数据,并得出了一些令人瞩目的结论:使用回收的垃圾
填埋场塑料瓶生产的泡沫玻璃,只需 520 万个塑料瓶即可实现盈亏平衡;而使用挡风玻璃,盈亏平衡点所需的塑料瓶数量大约是前者的两倍。当我们开始将这种模式应用于葡萄酒生产时,我们意识到我们为围绕玻璃瓶和塑料瓶的争论提供了一种全新的系统性方法。波尔多葡萄园每年分销4.5亿个瓶子,而法国每年消耗38亿个瓶子
。
工厂链条
2010年,美国消费者首次超越法国,成为全球最大的葡萄酒消费国,葡萄酒总消费量达40亿瓶。我们计算得出,仅基于葡萄酒瓶废弃物,美国就可建立多达750家玻璃回收厂,法国则可建立700家。当我们开始拓展这一新兴产业时,其逻辑已不再局限于传统的玻璃回收模式——即简单地将一个瓶子转化为另一个瓶子。我们知道,这种模式缺乏竞争力,因此只有在法律强制要求并产生额外成本和费用的情况下才能实施。但我们发现了一种更优的方案:企业家可以通过注入二氧化碳来提升废旧玻璃的价值,从而创造远超传统玻璃行业所能提供的就业机会。这可以产生多元化的现金流,从而提供具有竞争力的产品价格。原本难以盈利的再生产品(用玻璃瓶制成的玻璃瓶)可以转化为一系列能够产生多元化现金流的再生产品。这正是蓝色经济的绝佳例证。瑞士是玻璃市场的独特之处,因为它是全球玻璃回收的领军者。瑞士的玻璃回收率高达98%,位居世界第一:每年有32万吨废弃玻璃被转化为原材料。因此,瑞士玻璃的价值创造水平高于世界其他地区也就不足为奇了。Misapor AG是市场领导者,自1995年起担任首席执行官的Daniel Engi制定了清晰的区域增长战略,旗下拥有四家工厂。Misapor在瑞士拥有两家生产工厂,年产20万立方米泡沫玻璃;在德国年产24万立方米;在意大利年产3万立方米。为了确保其专业技术的快速国际化,该公司将其泡沫玻璃生产技术授权给了位于瑞士库尔的工程集团ENCO。ENCO(瑞士)的董事Jakob Federspiel以Misapor®的品牌提供交钥匙生产项目,目前他们正在开展数十个项目。我们在大西洋两岸观察到的产品组合和生产技术表明,这不仅仅是替换一个瓶子那么简单,而是多种不同产品的替代,其资源利用效率有望提高百倍甚至更多。玻璃始终可以翻新和回收利用。在资产负债表上,它应该被视为一项资产,而不是一项成本。当市场领导者错失这样的机会,而创业者展示了可以取得的进展时,就会刺激更激烈的竞争。在ZERI,信息始终以开源形式共享。由于泡沫玻璃等产品是本地生产的,并且能够渗透到许多细分市场,因此世界各地的新举措不会相互竞争。匹兹堡康宁公司后来居上,在捷克共和国克拉斯特茨建立了一家新的生产工厂。如今,正如下文所述,随着压力的增加,该公司正在中国建厂以满足不断增长的需求。地球石公司在继续专注于庞大的美国市场的同时,也将其用于园艺和温室的种植石产品线引入了荷兰市场。这鼓励了其他人,例如番茄种植户,成为积极主动的企业家。.
未来的泡沫玻璃:
欧盟认识到利用玻璃废料制造泡沫玻璃的潜力,并资助在立陶宛德鲁斯基宁凯成立了Stikloporas股份公司(www.stikloporas.lt)。自2012年以来,首席执行官埃德加拉斯·克鲁萨斯(Edgaras Krusas)聘请了24名泡沫玻璃专家,确保全天候不间断生产。该公司已将业务拓展至波兰、俄罗斯、白俄罗斯和波罗的海国家的轻型房屋建造领域。其直接竞争对手是芬兰泡沫玻璃制造商Uusioaines有限公司(www.foamit.fi),该公司在总裁亚里·斯滕贝格(Jari Stenberg)
和首席执行官拉西·尤林(Lassi Julin)的领导下,于2011年投产,年产能达15万立方米。我们目前对欧洲市场的评估是,在具有竞争力的产品和服务组合的推动下,欧洲至少已有10家工厂建成或正在建设中。总投资已超过1亿欧元,我们目前创造了1200个直接就业岗位。然而,如果我们把源头玻璃收集和分拣相关的间接就业岗位也算进去,就能额外创造3000个工作岗位。
虽然目前欧洲的玻璃泡沫产量勉强超过100万立方米,但其增速正以两位数的速度增长。我们预计到2020年,欧洲大陆将有25家工厂投入运营,亚洲市场也将迎来爆发式增长。在瑞士等玻璃回收率已达极限的国家,用玻璃容器替代塑料容器是泡沫玻璃市场稳步增长的必然策略。增加玻璃供应的唯一途径就是用玻璃容器替代塑料容器,而如今,随着家庭隔热需求达到新高,我们认为这种转变将成为未来的发展趋势。这预示着瓶装行业的根本性重组。我们认为,玻璃泡沫是少数几个由资源效率提升驱动的再工业化项目之一。玻璃不能堆肥或焚烧,但可以以更高的价值进行再利用。饮料塑料的有效使用寿命以天计算,而半衰期却长达数十年甚至数百年。凭借这项创新,我们可以引领经济走上创业的蓝色道路。
冈特寓言译本
第 52 则寓言故事《水晶宫》描绘了玻璃贸易。这则寓言故事献给 Åke Mård,他早在 2004 年就以其 Koljern 技术启发了这组作品的创作。.
文档
www.youtube.com/watch?v=BIvFA7WwxFw
vimeo.com/album/2916248。www.earthstoneinternational.com/our-company/our-technology
www.misapor.ch/files/kurzportrait-misapor.pdf

