Mass Timber möjliggör byggande av träskyskrapor

Ersätta koldioxidintensivt stål och betong

Moderna byggnader konstrueras med betong och stålskenor i åtanke. Detta beror på att dessa material både är billiga och enkla att designa med. Men de har också allvarliga nackdelar.

Betong, särskilt armerad betong, håller bara i några decennier innan den måste rivas och byggas om helt. Det kan finnas några nya teknologier som löser dessa problem, som hampa- eller grafenbetong, men ingen är riktigt mogen nog för global användning ännu.

Förutom hållbarheten är koldioxidutsläppen från produktionen av stål och cement också en allvarlig oro. Tillsammans står stål och cement för 158 % av världens växthusgasutsläpp. Även här kan grön vätgas eller koldioxidfri cementteknik vara ett alternativ, men det kommer att ta tid innan det blir tillräckligt moget.

Lyckligtvis kan en ny byggmetod som är koldioxidnegativ (fångar koldioxid) användas redan idag, med kanske det äldsta byggmaterialet som människan känner till: trä.

Begränsningarna med trä

Trä har varit grunden för konstruktion i de flesta delar av världen i årtusenden. Eftersom det är en förnybar resurs som också binder koldioxid i sin struktur, skulle det vara logiskt att fortsätta använda det i stor skala idag.

Idag används trä mest för hus och mindre byggnader. Detta beror på att några problem har gjort att det fallit ur favör för andra material i stora byggnader, först sten och tegel, och idag betong och stål:

• Brandfarlighet, med gamla trähus extremt sårbara för brand.
  • När hela städer är byggda av trä var katastrofala stora bränder alltid en fara, som när hela London brann ner 1666 i Great Fire of London som varade i fyra hela dagar.
• Trä begränsar hur höga byggnader kan bli, vilket får moderna städer att föredra andra material.
• De flesta gamla byggtekniker hanterar fukt dåligt, vilket leder till mögel och röta i trustrukturer.

Så ett återupplivande av trä som huvudbyggmaterial måste ta itu med alla dessa frågor. Lyckligtvis gör en ny teknik kallad ”mass timber” exakt det.

Mass Timber

I sitt grundläggande koncept är mass timber mycket lik vanlig plywood, men i mycket större skala. Detta kan göras genom en rad tekniker som limmar och pressar träbitarna tillsammans. Korslaminerat trä (CLT) är vanligtvis den huvudsakliga tekniken som används för mass timber idag, på grund av dess starka strukturella integritet.

Källa: Naturally Wood

En viktig fördel med denna metod är att den kan skapa mycket stora balkar, utan att behöva vänta på att träd ska växa till den erforderliga storleken i århundraden. Detta gör den både mer ekonomiskt hållbar och undviker avverkning av gamla skogar.

“För ungefär 30 år sedan började byggare i Tyskland och Österrike experimentera med tekniker för att tillverka massiva träelement av detta lättillgängliga virke. De använde spikar, pluggar och lim för att kombinera mindre träbitar till stora, starka och solida massor som inte kräver avverkning av stora gamla träd.”

Knowlable Magazine

Anmärkningsvärd prestanda

Med mass timber-tekniker kan balkar på upp till 50 meter (164 fot) långa skapas. För golv och väggar som för närvarande är gjorda av betong kan CLT-paneler på upp till 50 centimeter tjocklek användas.

Källa: Stora Enso

Dessa träkompositer är faktiskt starkare än stål per vikt. Det enda begränsande är att de är mindre täta än stål, så de kräver mer volym.

Detta innebär att för den högsta mass timber-byggnaden används en blandning av stål och mass timber för att minska storleken på de strukturella balkarna som stödjer byggnaden.

Höghus i trä

Idag är den största mass timber-byggnaden den 25‑vånings höga Ascent-skyskrapan i Milwaukee, färdigställd 2022.

Källa: Thornton Tomasetti

Totalt finns det för närvarande 84 mass timber-byggnader åtta våningar eller högre, antingen byggda eller under konstruktion världen över, med ytterligare 55 föreslagna.

För närvarande är detta mest ett europeiskt fenomen, med 70 % av mass timber-byggnaderna byggda i regionen. I Nordamerika är hybridbyggnader med stål & mass timber vanligare.

Vad som sannolikt kommer att ge en stor skjuts åt metoden är ICC:s godkännande 2021 för mass timber-konstruktion upp till 18 våningar. ICC ansvarar för att publicera International Building Code, som är mallen som används av byggmyndigheter världen över.

Detta bör göra att tekniken slutar vara en specialdesign som kräver tidskrävande särskilda tillstånd varje gång, och istället blir en standardbyggmetod.

Mass timber kan också användas för industriella byggnader, exempelvis datacenter för Microsoft som byggs med CLT. (MSFT )

Brandsäkerhet

En stor faktor för att få ICC:s godkännande för höga mass timber-byggnader var demonstrationen att de är brandsäkra. Detta är en särskild oro för höga strukturer, eftersom en brand måste spridas långsamt så att människor inuti hinner evakuera och brandmän får möjlighet att släcka elden.

Exempelvis krävs det att material i konventionella skyskrapor behåller sin integritet i en brand i tre timmar eller mer. Av den anledningen har de flesta lokala säkerhetskoder tills nyligen förbjudit trä i höga byggnader.

Hur kan mass timber uppnå detta? Främst genom att vara gjort av trä, men inte vara en vanlig träbalk i någon annan avseende.

Det demonstrerades i gaseldade kamrar för att testa mass timber, eller genom att sätta eld på en modell av en mass timber-byggnad och registrera resultaten. Först efter dessa demonstrationer accepterade ICC att materialet var tillräckligt säkert.

Det fungerar eftersom mass timber-bitarna är mycket tjocka och samtidigt extremt täta. Detta har två effekter som drastiskt minskar dess brandfarlighet:

• Det yttre lagret bildar snabbt ett tjockt kolskikt som isolerar insidan från mycket av värmen.
• Materialets densitet och tjocklek gör att det mesta av träet saknar tillräckligt med syre för att antändas.

Möjligheter med Mass Timber

Det huvudsakliga löftet med mass timber är att ersätta den ohållbara konsumtionen av energi och sand som krävs av betong‑ och stålbyggnader med en förnybar resurs. Men det har också några andra fördelar.

Lättare byggnader

Eftersom mass timber faktiskt är starkare än stål vid motsvarande massa, och mycket lättare än betong, blir samma byggnadsstil som tidigare skulle ha varit mycket tung mycket lättare när den byggs med mass timber.

Exempelvis har företaget Stora Enso kunnat bygga en 12‑vånings byggnad ovanför E4‑motorvägen med mass timber, något som inte hade varit möjligt med en tyngre konstruktion.

Källa: Stora Enso

Termisk isolering

Trä är i allmänhet en bra termisk isolator. Så det kan hjälpa till att göra byggnaden mer energieffektiv, även om det inte eliminerar behovet av ytterligare isoleringslager.

Koldioxidinfångning

Ett bra exempel på mass timbers potential att minska byggindustrins koldioxidutsläpp gavs med den 18‑vånings byggnaden Brock Commons i British Columbia.

Den sparade 2 432 ton koldioxid jämfört med en liknande byggnad i betong och stål. Av dessa sparade utsläpp kom cirka en fjärdedel från utsläppen som produceras vid tillverkning av stål och cement, och resten från CO₂ som är bunden i själva träet.

Om den vårdas ordentligt och/eller återvinns, kan detta förvandla våra städer till en permanent kolsänka. En stor förändring jämfört med betong som kräver en ny cykel av koldioxidutsläpp var 50‑70 år när nedsliten armerad betong byggs om.

Estetik

Generellt föredrar människor känslan av levande material framför den kallare och mer industriella känslan av betong och metall.

Eftersom det finns en växande motreaktion mot brutalistisk modern arkitektur, kan fler trähus göra stadskärnor mer levande och vänliga, vilket leder till ett premium på de associerade fastighetspriserna.

“Människor blir trötta på stål och betong. Med sin varma, lugnande framtoning och naturliga variationer kan trä vara mer visuellt tilltalande. Folk tycker faktiskt om att titta på trä.”

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

Utmaningar med Mass Timber

Eftersom mass timber är så annorlunda än de flerbostadshus vi är vana vid, kräver de lite omprövning.

Konstruktionsmetoder

Eftersom mass timber tillverkas i dedikerade fabriker från början, ger det möjlighet att designa mass timber‑elementen i förväg för en motsvarande byggnad.

Detta är en del av den större nya byggmodellen som kallas integrerad design. I den arbetar arkitekter tillsammans med installatörer och fabriker för att ha exakt de storlekar och former på elementen som förutbestäms.

Precis som Ikea-möbler kan starka punkter och hål förberedas eller skäras med avancerade datorstyrda maskiner för att passa deras framtida plats i byggnaden.

Detta är en mycket mer detaljerad procedur, som ger arkitekterna mer kontroll över den slutliga designen. Det kan också göra själva byggprocessen 40 % snabbare än med traditionella arbetsflöden och byggmetoder.

“Mass timber‑byggnader tenderar att tillverkas mer som bilar, med alla separata delar som skickas till en slutplats för montering. När mass timber‑byggnaden anländer till platsen är den egentligen bara som en överdimensionerad Ikea-möbel.”

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

Fukt & Insekter

Mer än brand är en allvarlig oro med alla träbyggnader skador på materialet av svampar eller insekter.

Fuktighetskontroll är därför mycket viktig i designen av mass timber‑byggnader:

• Materialet får inte bli vått under transport eller installation.
• Ett omfattande värme‑ och ventilationssystem som inte samlar fukt måste installeras i byggnaden.
• Risker för vattenskador (läckande tak, översvämningar) måste tas i beaktande när man beslutar om en mass timber‑byggnad.

Insekter kan också hållas borta med speciell behandling av träet med bekämpningsmedel. Dessutom kan fysiska barriärer som ett nät läggas till där mass timber möter marken.

Ljud

Trä överför ljud mycket väl, vilket kan bli ett allvarligt problem i en stor byggnad med hundratals lägenheter eller kontor.

Det betyder att arkitekter som använder mass timber måste lägga särskild insats på att lägga till ljudisolerande material. De kan också minska ljudöverföringen genom att skapa mellanrum mellan väggar och installera upphöjda golv eller andra metoder som är kända för att öka akustisk isolering.

Rör sig mot massadoption?

Trä kan snart göra ett massivt återupplivande i konstruktionen av de flesta av våra stadsbyggnader, tack vare framväxten av mass timber‑teknik. Det kan skapa lättare byggnader som också är mer hållbara på alla sätt.

Det kommer dock att kräva några steg för att gå från en nyfikenhet till en betydande andel av nya byggprojekt:

• Reform av lokala byggkoder för att ta hänsyn till de nya internationella normerna.
• Utbildning av arkitekter och byggare i hur man bäst använder detta nya material.
• Skalning av tillverkningsanläggningar för att producera tillräckligt med mass timber.
• Upprätthållande av ett robust certifieringssystem för att säkerställa att träet odlas på ett hållbart sätt.

Allt detta kommer att ta flera år åtminstone, men eftersom tekniken är redo och fler koldioxidskatter kan komma i kraft, kan detta gå snabbare än de flesta förväntar sig.

Investera i Mass Timber

Det finns för närvarande ingen mass timber‑tillverkare eller byggföretag dedikerat till tekniken som är börsnoterat.

Så det bästa sättet att kapitalisera på återkomsten av trä i byggandet av mer än bara enskilda hem är sannolikt att investera direkt i produktionen av materialet självt.

Du kan investera i trä‑ och timmerrelaterade företag via många mäklare, och du kan hitta våra rekommendationer här, på securities.io, för de bästa mäklarna i USA, Kanada, Australien, Storbritannien, såväl som många andra länder.

Om du inte är intresserad av att investera i enskilda aktier kan du också titta på iShares Global Timber & Forestry ETF (WOOD) eller Invesco MSCI Global Timber ETF (CUT), som ger en diversifierad exponering mot trä‑ och timmersektorn.

Timmerföretag

Eftersom träproduktion kan vara mycket sårbar för miljöeffekter som skogsbränder, torka, insektsangrepp etc., är det bäst för investerare att ha så diversifierad exponering som möjligt.

Det är vad timberland‑REIT:er (Real Estate Investment Trusts) erbjuder, genom att samla ägandet av en massiv mängd skogar i ett börshandlat instrument.

Weyerhaeuser Company (WY ) är den största timberland‑REIT som är listad i USA, med 10,5 miljoner acres i USA och 14 miljoner acres licensierade i Kanada. Företaget har också 35 tillverkningsanläggningar över hela Nordamerika.

Källa: Weyerhaeuser

Weyerhaeuser erkänns som en ledare inom hållbara skogsbruksmetoder, med återplantering som hanteras genom egen teknik och trädvarianter. Företaget behåller också träd längs floder för att skydda dem från skador vid avverkning och följer 100 % av sin mark standarden för hållbart skogsbruk, där endast 2 % av skogarna avverkas varje år.

Källa: Weyerhaeuser

Företagets storlek gör det också möjligt att införa effektiva rutiner för att minska kostnader och optimera verksamheten, vilket gör det till en mycket lågkostnadsproducent.

Källa: Weyerhaeuser

Förutom de lokala marknaderna i USA och Kanada exporterar företaget också trästockar, främst till Japan (66 %) och Kina (25 %).

På grund av sin diversifierade geografiska spridning och exportkapacitet är företaget mycket mindre sårbart för dynamiken på någon enskild lokal fastighetsmarknad jämfört med mindre konkurrenter.

Sammanfattningsvis, när vi ser på att minska koldioxidutsläppen, kommer efterfrågan på trä & timmer sannolikt att växa under den överskådliga framtiden.

Företag som Weyerhaeuser skulle stå i en stark position för att dra nytta av en ökad efterfrågan på timmer, och vara en mycket pålitlig leverantör för alla nya mass timber‑tillverkare som vill etablera en stabil leveranskedja.