マスティンバーで木製超高層ビルを建設可能にする

炭素集約型の鉄鋼とコンクリートの置き換え

現代の建物は、コンクリートと鉄骨を前提に建設されています。これは、これらの材料が安価で設計が容易であるためです。しかし、深刻な欠点も伴います。

コンクリート、特に鉄筋コンクリートは、数十年しか持たず、全体を取り壊して再建する必要があります。ヘンプやグラフェンコンクリートなど、これらの問題を解決する新技術があるかもしれませんが、まだ世界規模で展開できるほど成熟していません。

耐久性に加えて、鉄鋼とセメントの生産に伴う炭素排出も深刻な懸念です。鉄鋼とセメントは合わせて、世界の温室効果ガス排出の158％を占めています。ここでも、グリーン水素や炭素フリーセメント技術が選択肢となり得ますが、成熟するまでには時間がかかります。

幸いなことに、今日から使用できる炭素負（炭素を捕捉）建築手法があり、恐らく人類が知る最も古い建築材料である木材を利用します。

木材の限界

木材は何千年もの間、世界の多くで建築の基盤となってきました。再生可能でありながら構造内に炭素を固定する資源であるため、今日でも大規模に使用し続けることは理にかなっています。

現在、木材は主に住宅や小規模建築に使用されています。これは、いくつかの問題により、大規模建築において石やレンガ、そして現在ではコンクリートや鉄鋼に比べて不利になったためです。

• 可燃性が高く、古い木造建築は火災に極めて脆弱です。
  • 都市全体が木造であると、壊滅的な大火災が常に危険となります。例えば、1666年にロンドン全体が焼失したロンドン大火災は、4日間続きました。
• 木材は建物の高さを制限し、現代の都市は他の材料を好むようになっています。
• 多くの古代建築技術は湿気に弱く、木造構造のカビや腐朽を招きます。

したがって、木材を主要な建築材料として復活させるには、これらすべての課題に対処する必要があります。幸いなことに、”マスティンバー” と呼ばれる新技術がまさにそれを実現します。

マスティンバー

基本的な概念では、マスティンバーは一般的な合板に非常に似ていますが、はるかに大規模に使用されます。これは、木材の板を接着・圧着するさまざまな技術によって実現されます。現在、マスティンバーで主に使用されているのは、強固な構造強度を持つクロスラミネート材（CLT）です。

出典: Naturally Wood

この手法の大きな利点は、何世紀もかけて樹木が成長するのを待つ必要なく、非常に大きな梁を作れることです。これにより、経済的に実行可能であり、原生林の伐採も回避できます。

約30年前、ドイツとオーストリアの建設業者は、この入手しやすい木材から巨大な木材部材を作る技術を試み始めました。彼らは釘、ダボ、接着剤を使用して小さな木片を結合し、巨大で強固な塊を作り出しました。これにより、大きな原生林を伐採する必要がなくなります。Knowlable Magazine

驚異的な性能

マスティンバー技術を用いることで、最大50メートル（164フィート）長さの梁を作ることができます。現在コンクリートで作られている床や壁には、厚さ最大50センチメートルのCLTパネルを使用できます。

出典: Stora Enso

これらの木質複合材は、重量当たりでは実際に鉄よりも強度が高いです。唯一の制限は、密度が鉄より低いため、より多くの体積が必要になることです。

つまり、最も高いマスティンバー建築では、構造梁のサイズを削減するために、鉄とマスティンバーの混合が使用されます。

高層木造建築

現在、最大のマスティンバー建築は、2022年に完成したミルウォーキーの25階建て「Ascent」超高層ビルです。

出典: Thornton Tomasetti

現在、世界中で8階以上のマスティンバー建築は、建設済みまたは建設中で84棟、さらに55棟が提案されています。

現時点では、これは主に欧州の現象であり、マスティンバー建築の70％がこの地域で建てられています。北米では、鉄とマスティンバーのハイブリッド建築がより一般的です。

この手法に大きな追い風を与える可能性があるのは、2021年に国際コード協議会（ICC）がマスティンバー建築を最大18階まで認可したことです。ICCは、世界中の建築管轄が使用するテンプレートであるInternational Building Codeを発行しています。

したがって、この技術は毎回手間のかかる特別許可が必要なカスタム設計から脱却し、標準的な建築手法になるはずです。

マスティンバーは産業用建築にも利用でき、例えばMicrosoftのデータセンターがCLTで建設されています。 (MSFT )

防火安全性

高層マスティンバー建築がICCの承認を得た大きな要因は、火災に対して安全であることが実証されたことです。これは特に高層構造物において重要で、火災がゆっくりと拡大し、内部の人々が避難でき、消防士が消火できる時間が確保される必要があります。

例えば、従来の超高層ビルでは、材料は火災時に3時間以上その強度を保つことが求められます。そのため、最近まで多くの地域の安全基準では、木材の高層建築への使用が禁止されていました。

では、マスティンバーはどのようにこれを実現できるのでしょうか？ 主に木材でできているものの、通常の木梁とは異なる点があるからです。

これは、ガス燃焼室でマスティンバーをテストしたり、マスティンバー建築の模型に火をつけて結果を記録したりすることで実証されました。これらの実証が行われた後、ICCは十分に安全な材料であると認めました。

これは、マスティンバーの部材が非常に厚く、同時に極めて密度が高いために機能します。これにより、可燃性が大幅に低減されます:

• 外層が迅速に厚い炭化層を形成し、内部を熱から遮断します。
• 材料の密度と厚さにより、木材の大部分が燃焼に必要な酸素が不足します。

マスティンバーの機会

マスティンバーの主な約束は、コンクリートや鉄鋼建築に必要なエネルギーと砂の持続不可能な消費を、再生可能資源で置き換えることです。さらに、いくつかの利点もあります。

軽量建築

マスティンバーは同等の質量で鉄よりも実際に強く、コンクリートよりもはるかに軽いため、従来は非常に重くなる建物スタイルが、マスティンバーで作ると大幅に軽くなります。

例えば、Stora Enso社はマスティンバーを使用してE4高速道路上に12階建ての建物を建設しましたが、より重い設計では実現できませんでした。

出典: Stora Enso

熱絶縁

木材は一般的に優れた熱絶縁材です。そのため、建物のエネルギー効率を向上させることができますが、追加の断熱層が不要になるわけではありません。

炭素捕捉

建設業界の炭素排出削減におけるマスティンバーの可能性の好例として、ブリティッシュコロンビア州の18階建てBrock Commonsビルがあります。

同様のコンクリート・鉄骨建築と比較して、2,432メトリックトンのCO2排出を削減しました。削減された排出量の約4分の1は、鉄とセメントの製造によるもので、残りは木材自体に固定されたCO2です。

適切に管理・リサイクルすれば、都市を永久的な炭素吸収源に変えることができます。これは、劣化した鉄筋コンクリート建築を50〜70年ごとに再建する際に新たな炭素排出サイクルが必要となるコンクリートとは大きく異なります。

美観

一般的に、人々はコンクリートや金属の冷たく工業的な感触よりも、自然素材の温かみを好みます。

ブルータリズム的な現代建築への反発が高まっているため、木造建築が増えることで市中心部がより活気に満ち、親しみやすくなり、不動産価格の上昇につながる可能性があります。

“People get sick and tired of steel and concrete. With its warm, soothing appearance and natural variations, timber can be more visually pleasing. People actually enjoy looking at wood.”

Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

マスティンバーの課題

マスティンバーは従来の多層建築とは大きく異なるため、再考が必要です。

建設方法

マスティンバーはまず専用工場で製造されるため、対応する建物のために事前にマスティンバー部材を設計する機会が生まれます。

これは「統合設計」と呼ばれる新しい建設モデルの一部です。建築家は施工業者や工場と連携し、部材の正確なサイズと形状を事前に決定します。

IKEAの家具のように、強度ポイントや穴は高度なコンピュータ制御機械で事前に穴あけや切断が可能で、建物内の将来の位置に合わせられます。

この手順ははるかに詳細で、最終設計の建築家により多くのコントロールを提供します。また、従来の作業フローや建設方法に比べて施工が40％速くなる可能性があります。

「マスティンバー建築は自動車のように製造され、すべての部品が最終現場へ輸送されて組み立てられます。現場にマスティンバー建築が到着すると、実質的に大型のIKEA家具のようです。」Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

湿気と害虫

火災以上に、木造建築で深刻な懸念は菌類や害虫による材料の損傷です。

したがって、マスティンバー建築の設計において湿気管理は非常に重要です:

• 材料は輸送中や設置時に濡れてはいけません。
• 湿気がたまらない広範な暖房・換気システムを建物に設置する必要があります。
• 水漏れや洪水などの水害リスクを、マスティンバー建築を選択する際に考慮する必要があります。

木材を農薬で特別処理することで害虫を防げます。さらに、マスティンバーが地面に接する部分にメッシュなどの物理的バリアを設置することも可能です。

音響

木材は音を非常によく伝えるため、数百戸やオフィスがある大規模建築では深刻な問題となり得ます。

そのため、マスティンバーを使用する建築家は、防音材の追加に特別な配慮が必要です。また、壁間に空間を設けたり、床を高床式にしたりすることで音の伝播を減らし、音響絶縁性を高めることができます。

大量採用へ向けての動きは？

マスティンバー技術の登場により、木材は近い将来、都市の建築物の大部分で大規模に復活する可能性があります。これにより、軽量でありながらあらゆる面で持続可能な建物が実現できます。

しかし、好奇心的な段階から新築のかなりの割合へと転換するには、いくつかのステップが必要です:

• 新しい国際基準を考慮した地方建築コードの改革。
• この新素材を最適に活用するための建築家や施工者の訓練。
• 十分なマスティンバーを生産できる製造施設の大規模展開。
• 木材が持続可能に育成されていることを保証する堅牢な認証システムの維持。

これらは少なくとも数年はかかりますが、技術は既に整っており、炭素税が導入される可能性もあるため、予想よりも早く進むかもしれません。

マスティンバーへの投資

現在、この手法に特化したマスティンバーの製造業者や建設会社で上場しているものはありません。

したがって、個人住宅以上に木材が建築に復帰することから利益を得る最善の方法は、材料自体の生産に直接投資することです。

木材・林業関連企業への投資は多数のブローカーを通じて行えます。こちらsecurities.ioで、米国、カナダ、オーストラリア、英国、およびその他多くの国々における最適なブローカーの推奨リストをご覧いただけます。

個別株への投資に興味がない場合は、iShares Global Timber & Forestry ETF (WOOD)やInvesco MSCI Global Timber ETF (CUT)を検討してください。これらは木材・林業セクターへの分散投資を提供します。

林業会社

木材生産は山火事、干ばつ、害虫被害など環境要因に大きく左右されやすいため、投資家はできるだけ分散したエクスポージャーを持つことが望ましいです。

これは、上場証券として膨大な森林所有権を集約したタイムランドREIT（不動産投資信託）が提供するものです。

Weyerhaeuser Company (WY ) は米国で上場している最大のタイムランドREITで、米国内に1,050万エーカー、カナダに1,400万エーカーの権利を保有しています。また、北米全域に35の製造施設があります。

出典: Weyerhaeuser

Weyerhaeuserは持続可能な森林管理のリーダーとして認識されており、独自の技術と樹種で植林を管理しています。また、伐採時に河川沿いの樹木を保護し、全土地で持続可能な森林イニシアチブ基準を遵守し、毎年森林のわずか2％のみを伐採しています。

出典: Weyerhaeuser

同社の規模により、コスト削減と業務最適化の効率的な手法を導入でき、非常に低コストな生産者となっています。

出典: Weyerhaeuser

米国とカナダの国内市場に加えて、同社は木材の丸太を主に日本（66％）と中国（25％）へ輸出しています。

多様な地理的分布と輸出能力により、同社は小規模競合他社に比べ、特定の地域不動産市場の変動に対してはるかに耐性があります。

全体として、炭素排出削減を目指す中で、木材・林業の需要は今後も増加すると見込まれます。

Weyerhaeuserのような企業は、増大する木材需要から恩恵を受けやすく、安定したサプライチェーンを構築しようとする新たなマスティンバー製造業者にとって非常に信頼できる供給者となります。