從創新基金到第一座木造資料中心，微軟的負碳雄心如何實現？
前言
之前的文章介紹過強化岩石風化的碳移除技術，也介紹了將二氧化碳封存於混凝土中的新創公司CarbonCure。這些碳移除新創公司的背後同時都有微軟的支持，一來提供研發資金，二來在產品成熟開始商業化時成為重要客戶。
這些新創浪潮背後推手主要來自於微軟的負碳目標，以及2020年與目標宣告時，一起成立的氣候創新基金。隨著AI技術與需求大幅成長，資料中心的設立是當前許多科技巨頭都在關注的焦點；在資料中心巨量碳排問題的難關前，微軟決定在維吉尼亞州的新資料中心將主要採用木建材來配合減碳目標。從微軟對這件事的自家報導介紹，可以看出他們的願景和執行方案有哪些，背後帶動的供應鏈與產業趨勢不容小覷。
摘要翻譯
在維吉尼亞州北部的郊區旁， Microsoft 正在進行一項實驗，探索地球上最古老的建材之一是否能協助實現其積極的氣候目標。
Microsoft 正在興建首座使用超強輕量木材製造的資料中心，以期減少碳排放的重要來源——鋼材與混凝土的使用。使用木材建造資料中心聽起來可能有點老舊甚至不太可能，但 Microsoft 工程師們研發了一種混合建築技術，結合了交叉層壓木材（ CLT ），這是一種防火的預製木材，讓公司能減少鋼材與混凝土的需求。預計這種融合木材、鋼材和混凝土的建築模式，將使兩座新資料中心的建材碳足跡相比傳統鋼結構減少 35% ，相比一般預製混凝土則減少 65% 。
Microsoft 的混合型資料中心是其推動資料中心和建設活動去碳化的最新措施。2020 年， Microsoft 宣布了具有挑戰性的永續目標：到 2030 年達成「負碳排放」，意指從大氣中移除的碳量將超過其排放量。到 2050 年， Microsoft 計劃移除自 1975 年創立以來累積的碳排放量。
四年後， Microsoft 已取得一些實質進展。今年五月，表示三年間已實現直接排放量減少 6.3% ，但由於資料中心及其內部設備的擴展，間接排放卻增加了 30.9% 。間接排放尤其難以管理，因為涉及材料開採、加工、製造及運輸中的碳排放，這些過程超出 Microsoft 的直接控制。因此， Microsoft 啟動了全公司層面的計劃來加速脫碳。「這是一個全體動員的任務」， Microsoft 資料中心工程團隊的永續發展負責人 Jim Hanna 表示。
儘管沒有單一措施能縮小 2030 年目標與當前情況之間的差距， Microsoft 仍有多種策略可以採用。公司正在更新合約條款，納入低碳材料與設備要求，以加速資料中心建設中的去碳化步伐。選定的大型供應商需在 2030 年前達成 100% 使用無碳電力的目標。為加快低碳建材的商業化供應， Microsoft 增加了對這類材料的投資，從能永久封存二氧化碳的混凝土到以氫氣為動力生產的鋼鐵。交叉層壓木材這一在歐盟已廣泛應用、但在美國才剛開始流行的低碳建材，正在 Microsoft 的資料中心內測試，這被認為是美國超大規模工程木材應用的初例之一。
Microsoft 並非唯一致力於達成永續目標的企業。許多大型企業和供應商都擁有雄心壯志的減碳目標，並努力應對類似挑戰。「我們的許多供應商也在與我們走同樣的路」，負責 Microsoft 資料中心工程全球策略的 Richard Hage 說。各方都在「推動降低材料與產品碳足跡的關鍵措施」。
加速氣候解決方案市場
綠色新創企業面臨一系列複雜挑戰，從高昂的起步成本和有限的綠色能源，到分散的監管政策及缺乏儲存和運輸高揮發性材料（如氫氣）的基礎設施。
這正是 Microsoft 10 億美元氣候創新基金的作用所在。該基金於 Microsoft 宣布氣候目標的同一年設立，旨在投資企業和風險投資基金，加速如低碳建材和清潔能源等氣候解決方案的市場發展。迄今為止，氣候創新基金已承諾投入 7.61 億美元於各種具變革潛力的技術，這些技術能帶來規模化、系統性的影響，而非僅僅是小幅改進，並預期於 2030 年前成為主流應用。
「氣候創新基金於 2020 年隨著 Microsoft 的永續承諾推出，這反映了我們理解到要實現永續目標，我們內部的行動在很大程度上取決於現有技術的支持」，負責氣候創新基金計劃和策略的 Brandon Middaugh 表示。氣候創新基金跨越 Microsoft 各業務，旨在識別市場未能充分推動的四個關鍵領域的缺口與機會，以加速低碳建材的商業可行性：無碳電力、先進材料、永續燃料和碳移除技術。
該基金的投資也與 Microsoft 的政策倡導相輔相成，助力全球供應鏈加速去碳化，包括將更多無碳能源納入電網、現代化並擴充電力傳輸系統，以及確保穩健的清潔能源供應鏈。鑑於鋼鐵與水泥生產造成的高碳排放，去碳化建材的全球供應鏈尤為具挑戰性。根據世界經濟論壇，鋼鐵生產約占全球碳排放的 7% ，而水泥生產則約占 8% 。另一個挑戰是與傳統建材相比的高成本。對於鋼鐵製造商而言，轉型至低碳生產方式的成本極其高昂，並且依賴於無碳能源的供應，而這種能源本身就是稀缺的關鍵資源。
雖然低碳混凝土生產的轉型不如鋼鐵製造那般資本密集，但供應鏈的分散性和許多小型生產商的微薄利潤，形成了新技術採用的障礙。此外，低碳和零碳混凝土的生產過程更為複雜，導致生產時間可能較長。為了減少未來對傳統鋼鐵的依賴，Microsoft 去年投資了瑞典的 Stegra（原名 H2 Green Steel），該公司正於瑞典北部建設全球首座大規模綠色鋼鐵廠，其生產方式相比傳統鋼鐵製造可減少高達 95% 的碳排放。Stegra 採用的是來自再生能源的氫氣，而非煤炭，其製程排放的是水蒸氣，而非傳統高爐技術中自中世紀以來幾乎未變的碳排放。
Microsoft 除了進行投資，還在其供應鏈中積極推動低排放鋼鐵的使用，並且是非營利組織 RMI 的可持續鋼鐵買家平台的成員，RMI 致力於通過市場驅動方案變革全球能源系統。Middaugh 說道，雖然所有新創公司都需籌措資金，但「Microsoft 這樣的投資者表示不僅提供資金，還會簽約購買產品，這種情況並不常見」。他補充說：「我們希望成為催化劑，促成這些早期合約的簽訂。」
Microsoft 也對 Boston Metal 進行了投資，該公司利用再生能源，並研發出一種在製鋼過程中產生氧氣而非二氧化碳的獨特技術。為了促進綠色鋼鐵所需無碳能源的市場發展，Microsoft 去年投資了位於馬薩諸塞州 Natick 的初創公司 Electric Hydrogen，該公司運用電力將水分解成氧氣和氫氣。Middaugh 表示：「解決方案的一部分在於確保我們的供應商擁有開發綠色解決方案所需的技術。」
Microsoft 的氣候創新基金還投資了多項低碳混凝土技術，如將二氧化碳注入混凝土的 CarbonCure，以及使用微藻生產零碳水泥的 Prometheus Materials。Microsoft 已在部分美國資料中心中使用了 CarbonCure，並計劃在其兩個位於維吉尼亞的新數據中心中小規模使用 Prometheus 的低碳水泥，以作為試驗其強度和耐久性的試點。
利用規模效應來推動新市場
除了技術行業之外，教育和醫療等其他產業也在嘗試採用更多綠色建材，但能夠達到 Microsoft 規模的公司寥寥無幾。結構工程公司 Thornton Tomasetti 紐約辦公室的助理 Thomas Hooker 表示：「Microsoft 具有獨特的地位，因為他們規模龐大。」該公司與負責 Microsoft 在維吉尼亞兩座新資料中心設計的 Gensler 合作，Hooker 說：「Microsoft 幾乎可以成為市場推動者，甚至能夠在一定程度上推動這些技術更廣泛地應用，因為對他們而言，這是優先事項。」
交叉層壓木材（CLT）就是一個已經在市場上取得商業成就的例子。工程木材具有天然低碳特性、資源豐富，且製造工序遠比綠色氫氣等材料簡單，因此 CLT 在美國和歐洲的應用日益普及，並成為過去十年來綠色建築的主要材料之一。2021 年，Microsoft 在矽谷的新總部中首次大規模使用了 CLT。交叉層壓木材（CLT）主要由雲杉、松木或道格拉斯杉製成。這種材料比一般木材更強韌、輕盈且穩定，是將 3 至 9 層交叉方向的木材用膠水黏合，再壓製成實心板材。不同於在高溫下容易變形甚至失效的鋼材，CLT 能形成碳化層，提供隔熱效果並延長結構的完整性。
Microsoft 所使用的 CLT 來自永續砍伐的資源，將部分替代傳統用於地板和天花板的厚重混凝土。為了提高耐久性與防水性，會額外覆蓋一層薄混凝土作為加固層。即使加入這層薄保護層，整體建築仍較為輕便，使用鋼材大幅減少，進一步降低了建築的碳排量。
成本效益分析
結構工程師 David Swanson 指出，CLT 是在工地外預製的，相較於在大型商業建築中使用的波紋鋼板，CLT 的安裝速度更快且更安全。雖然 CLT 在美國的使用日益普及，但其價格仍較高，並且不是所有建築人員都熟悉這種材料。一般而言，CLT 的材料成本比傳統建造單戶住宅用木材高出 5% 到 10%，但具體費用會因當地市場而異。然而，在建造總部或數據中心等大型專案時，CLT 由於縮短施工時間、減少對專業技術工人的依賴並達成規模經濟，可能是具成本效益的選擇。
這類成本效益分析在資料中心的規劃中已變得至關重要。Swanson 表示：「我們不斷驗證這些新材料在資料中心環境中的可行性。我們要確保它們的性能優越、使用安全且具備韌性，並提供我們長期以來使用其他材料時所依賴的各項功能。」
在低碳材料尚未普及的情況下，規劃淨零碳未來預計仍會充滿挑戰，因為影響新技術大規模採用的因素眾多。Hanna 表示：「我們必須從整個材料價值鏈和供應資料中心設備的角度進行系統性思考。這使得過程複雜，但絕非無法實現。」
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