微软科技使用木材建造数据中心

在美国弗吉尼亚州北部的一片郊区，一项实验正在进行。微软正在探索地球上最古老的建筑材料之一能否帮助其实现雄心勃勃的气候目标。

微软正着手打造第一个使用超坚固、超轻便木材建造的数据中心，旨在大幅减少钢铁和混凝土这两种高碳排放材料的使用。

用木材建造数据中心听起来可能有些古老，甚至令人难以置信。但微软工程师开发了一种混合的方法，使用正交胶合木（Cross-Laminated Timber，简称CLT）这一耐火的预制木材，让公司能够减少钢铁和混凝土的使用。据估算，这种融合了木材、钢铁与混凝土的独特建造模式，相较于传统钢铁结构，能显著降低两个新建数据中心的隐含碳足迹达35%；而与典型的预制混凝土结构相比，其减排效果更是高达65%。

这一举措是微软致力于实现数据中心和建筑运营全面脱碳的重要里程碑。早在2020年，微软便公布了雄心勃勃的可持续性目标：到在2030年，实现“碳负排放”，即吸收的大气中的碳量超过排放量。到2050年，将彻底消除自公司1975年成立以来所累积的全部碳足迹。

四年间，我们已在这条道路上取得了显著进展。今年5月，公司宣布其直接排放量在三年内削减了6.3%。然而，由于数据中心和内部硬件的扩张，间接排放量却增长了30.9%。这部分排放尤为棘手，因为它们涵盖了从材料开采、加工、制造到运输等各个环节的碳排放，超出了微软的直接控制范围。

面对这一挑战，我们正举全公司之力加速脱碳进程。“这是一场全员参与的战役”，微软数据中心工程团队可持续性负责人吉姆·汉纳（Jim Hanna）强调。

尽管单一行动难以弥补2030年目标与当前趋势之间的鸿沟，但微软已掌握了多元化的策略手段，能够有效地推动并加速这一目标的实现进程。

公司正在更新合同条款，要求数据中心建设中使用的材料和设备必须符合低碳标准；同时，部分高产量的供应商也被要求到2030年采用100%无碳电力。此外，从能够永久封存二氧化碳的混凝土到氢动力钢铁生产，微软加大了对这些低碳建筑材料的投资力度，加速这些材料的商业化进程。正交胶合木作为欧盟低碳建筑的标配材料，近期才开始在美国流行起来。微软认为，这种材料在美国数据中心的应用，是首个大规模使用工程木材的范例，目前正在接受实践的检验。

微软并非唯一一家努力实现可持续性目标的公司。众多大型企业和供应商同样怀揣着雄心勃勃的碳减排目标，共同面临着这一全球性挑战。

我们的许多供应商都与我们并肩前行，大家正携手共进，实施关键举措，以降低其材料和产品的隐含碳。

01 推动气候解决方案市场的加速发展

绿色初创公司面临着一系列复杂挑战，包括高昂的初始投资、清洁能源供应的局限性、监管框架的混乱，以及缺乏存储和运输像氢气这样高挥发性材料的基础设施。

在这样的背景下，微软的10亿美元气候创新基金应运而生，它于微软公布其气候目标之际成立，旨在通过投资公司和风险基金，加速低碳建筑材料、清洁能源等气候解决方案市场的快速发展。截至目前，该基金已承诺投入7.61亿美元，用于支持一系列具有颠覆性潜力的技术，并在2030年前推动这些技术实现广泛应用1。这些技术旨在实现全面且可持续的系统性变革，而非仅仅带来微小的渐进式改进。

气候创新基金的管理者与战略规划师布兰登·米道夫（Brandon Middaugh）对此表示：“气候创新基金与微软在2020年共同推出的可持续性承诺，标志着我们深刻认识到，在既定范围内实现可持续性目标，很大程度上依赖于现有技术的创新与突破。”

该基金与微软的各个部门紧密合作，在四大关键领域精准定位市场缺口与潜在的增长契机，加速推动低碳建筑材料的商业化进程。这些领域正是市场力量尚未充分挖掘、供应尚待激活的“蓝海”地带，包括：无碳电力、先进材料、可持续燃料和碳移除。

此外，气候创新基金的投资还与微软的政策倡导工作相辅相成，共同致力于通过增加无碳能源供应、现代化和扩展电力传输网络，以及确保清洁能源供应链的稳健性等措施，加速全球供应链的脱碳进程。

在建筑材料供应链脱碳方面，钢铁和水泥生产的高碳排放量尤为棘手。据世界经济论坛数据显示，钢铁制造和水泥生产分别占全球碳排放量的约7%和8%。

与传统建筑材料相比，高昂的成本是另一个挑战。对于钢铁制造商而言，向低碳生产方法转型的成本巨大，并且高度依赖于无碳能源的可用性，而这也是另一种供不应求的关键资源。

对于低碳混凝土的生产而言，虽然资本投入相对较低，但供应链却相对分散，许多小型生产商的利润空间非常微薄，这是阻碍新技术采用的另一个障碍。此外，由于生产工艺更为复杂，低碳和零碳混凝土的生产周期也可能较长。

为减少未来对传统钢铁的依赖，微软去年投资了瑞典的Stegra（前身为H2 Green Steel），该公司正在瑞典北部建设全球首座大规模绿色钢铁厂，预计碳排放量将比传统炼钢减少高达95%。

Stegra用可再生能源产生的氢气来替代煤炭，其生产工艺排放的是水蒸气而非二氧化碳，实现了对传统高炉工艺的颠覆性创新。

除了投资外，微软还在其供应链中积极推广使用低排放钢铁，并成为RMI可持续钢铁买家平台的成员。RMI是一个致力于通过市场驱动解决方案，推动全球能源系统转型的非营利组织。

“较为罕见的是，微软作为投资者，不仅提供了宝贵的资金支持，更主动提出签订产品购买合同。

米道夫强调，“更贴切地来说，我们正努力推动这些早期合同成为关键的‘催化剂’。”

微软还投资了Boston Metal，该公司利用可再生能源开发了一种独特的炼钢工艺，能够在炼钢过程中产生氧气而非二氧化碳。

为推动绿色钢铁所依赖的无碳能源市场的发展，微软还投资了位于马萨诸塞州纳蒂克的初创公司Electric Hydrogen，该公司利用电力将水分解为氧气和氢气。

米道夫指出：“解决方案的一部分，在于确保我们的供应商拥有开发绿色解决方案所需的技术。”

为此，微软的气候创新基金还投资了多项低碳混凝土技术，包括将二氧化碳注入混凝土的CarbonCure技术，以及使用微藻生产零碳水泥的Prometheus Materials技术。目前，微软已在美国部分数据中心使用CarbonCure技术，并计划在其位于弗吉尼亚州的两座新数据中心中少量使用Prometheus低碳水泥作为试点，以测试其强度和耐久性。

02 利用规模优势开辟新市场

在科技领域之外，诸如教育和医疗等行业，也在逐步采用更多绿色建筑材料，但鲜少有企业能达到微软这样的规模。“微软凭借其庞大的体量，在市场中占据了得天独厚的地位。”纽约结构工程公司宋腾添玛沙帝（Thornton Tomasetti）纽约办事处的助理托马斯·胡克（Thomas Hooker）说道。该公司与负责微软两座新弗吉尼亚数据中心设计的Gensler公司有紧密合作。

“微软几乎可以成为一个市场推动者，并在一定程度上能够促进这些技术的广泛应用，仅仅是因为这对微软而言是重中之重。”胡克补充道。

正交胶合木（CLT）就是一个已找到商业立足点的市场例证。CLT作为一种工程木材，以其天然的低碳属性、丰富的资源储备，以及相对简单的制造工艺，在美国与欧洲地区得到了日益广泛的应用，近十年来已成为绿色建筑的主要材料。2021年，微软用CLT建造了其新的硅谷总部，这是该公司首次大规模使用CLT。

CLT通常由云杉、松木或花旗松制成。它比普通木材更坚固、更轻便、更稳定。CLT由3至9层木材交替堆叠并粘合而成，再经过压制形成坚固耐用的板材。与在高温下易变形甚至失效的钢材相比，CLT在遭遇火灾时会形成一层炭化层，这层炭化层不仅具备隔热效果，还能在更长时间内保持结构的完整性。

微软选用了可持续采伐的CLT来替代通常用于地板和天花板的部分厚混凝土。为确保结构的耐用性和防水性，还额外施加了一层薄混凝土进行加固。即便加入了这层薄保护层，建筑的整体重量仍大幅降低，所需钢材也大大减少，这是降低建筑隐含碳的又一关键因素。

03 成本效益分析

负责微软数据中心设计的结构工程师大卫·斯旺森（David Swanson）指出，相较于大型商业建筑中常用的波纹钢，CLT在预制场外的安装过程更快、更安全。尽管CLT在美国的普及程度日益提升，但其价格仍高于传统材料，且并非所有建筑工种都具备使用这种新型材料的经验。平均而言，与建造单户住宅所用的传统木材相比，CLT可能会使材料成本增加5%至10%，但这也会因当地市场条件的不同而有所差异。然而，对于微软总部或数据中心这种大型工程项目而言，由于建设周期的缩短、对熟练劳动力需求的减少以及规模经济效应的作用，使用CLT往往具有更高的成本效益。

这种成本效益分析已成为数据中心规划流程中不可或缺的一部分。

我们一直在努力验证这些新型材料在数据中心环境中的适用性。我们要确保它们能够发挥卓越的性能、保障安全、具备韧性，并提供我们数百年来使用其他材料所习以为常的所有功能。

在低碳材料尚未实现广泛普及之前，规划零碳未来无疑是一项复杂而艰巨的任务，这充分反映了影响新兴技术主流应用的众多变量和挑战。

“我们必须成为系统思考者，全方位、多角度地审视那些流入微软数据中心的各种材料的完整价值链，同时也要深入考量为数据中心供给各类设备的整个供应链条。”汉纳指出，“这无疑是摆在我们面前的艰巨挑战，但请相信，这绝非一项无法达成的目标，而是我们迈向更加可持续未来的必经之路。”