Costruire il futuro da oggi

Transizione ecologica: obbiettivo per il settore delle costruzioni

L'Unione europea (UE) mira a diventare climaticamente neutra entro il 2050. Questo  obiettivo è al centro del Green Deal europeo(Commissione europea 2019), in conformità con l'impegno dell'UE per l'azione globale per il clima ai sensi dell'accordo di Parigi.

La transizione ecologica non è solo una sfida urgente per rispondere al cambiamento climatico, ma anche un'opportunità per rimodellare il sistema economico e industriale a tutti i livelli. Tutti i settori della società e dell'economia svolgeranno un ruolo, dal settore dell'energia all'industria, alla mobilità, all'edilizia, all'agricoltura e alla silvicoltura.

La sostenibilità rappresenta pertanto un obiettivo comune primario per tutti i settori produttivi ma è particolarmente importante per il settore delle costruzioni in quanto è uno dei principali responsabili del potenziale di riscaldamento globale (Global Potential Warming - GWP) a causa del:

• 50% dell'estrazione di materie prime;
• 40% del consumo energetico;
• 36% delle emissioni di CO2;
• 21% del consumo di acqua.

Pertanto, la sfida che il settore delle costruzioni si prepara ad affrontare nel corso del prossimo decennio è una radicale trasformazione in vista di una riduzione degli impatti sull'ambiente in termini di impronta carbonica e uso delle materie prime.

I primi risultati di ricerche nell’ambito della sostenibilità delle costruzioni evidenziano già che costruire in modo più sostenibile è possibile e che i margini di miglioramento sono alti. Tali risultati riguardano l’utilizzo di materiali a minor impatto ambientale, la possibilità di sottrarre anidride carbonica dall’ambiente, l’utilizzo di materiali da riciclo in sostituzione (anche parziale) delle risorse naturali non rinnovabili, il riutilizzo di componenti del sistema edilizio ed una concezione costruttiva finalizzata al minor impatto ambientale.

Infatti, anche se i costi ambientali attualmente non entrano nel bilancio di una costruzione, presto diventeranno una realtà e costringeranno a pensare le costruzioni con un approccio diverso da quello attuale.

Una nuova generazione di edifici intelligenti e sostenibili

Gli Smart e Green Buildings rappresenteranno un modo efficace per ridurre le emissioni e il consumo energetico degli edifici, fino alla loro neutralità carbonica, basata su una produzione di gas serra in misura non superiore alla capacità dell'ambiente di assorbirli.

La nuova concezione costruttiva, finalizzata alla riduzione dei costi ambientali, assegna un ruolo fondamentale alla stima dell'impatto di ogni fase della vita dell'edificio, dall'estrazione delle materie prime per la costruzione ai materiali proposti nella progettazione, dal processo di costruzione alla gestione dei rifiuti di demolizione.

Un nuovo approccio alla progettazione sostenibile

Le grandi preoccupazioni che solleva il mondo delle costruzioni possono diventare una grande opportunità in questo momento formidabile per i cambiamenti attesi e non più prorogabili.

Poiché una buona costruzione è possibile solo se supportata da una buona progettazione, la nuova generazione delle costruzioni dovrà essere progettata secondo i principi dell'architettura e dell’ingegneria ecosostenibile.

Il primo passo consiste, senza dubbi, nel cambiare l'approccio progettuale, quando si scelgono i materiali, le modalità costruttive, i sistemi e le tecnologie, interpretando una nuova libertà compositiva che mette al centro anche l’ambiente.

Inoltre, la progettazione strutturale non potrà più permettersi alcun spreco di materiale, sia per i costi economici sia per i costi ambientali; pertanto, i livelli di progettazione più sofisticati diventeranno un necessario riferimento per i progettisti al fine di non sovradimensionare gli elementi strutturali e non.

In un approccio nuovo e più sostenibile il progettista assume un ruolo fondamentale nella scelta di materiali naturali o a basso impatto ambientale; ciò richiederà il calcolo dell'impatto ambientale dell'edificio in aggiunta all’identificazione di tecniche e processi che possono ridurre i tempi di costruzione, proponendo sistemi efficienti che utilizzano energie rinnovabili, il riutilizzo di componenti e l’utilizzo di materiali riciclati, attualmente destinati alle discariche.

La costruzione di edifici sostenibili e intelligenti (Green e Smart) si sviluppa sulla base di tre cardini innovativi:

• il processo di costruzione deve essere intelligente e innovativo, affiancato dall’utilizzo di tecnologie e strumenti digitali all’avanguardia per simulare virtualmente molteplici scenari in tempi brevi.
• La progettazione deve fare uso di sistemi prefabbricati di alta qualità e deve favorire la modularità per rendere flessibili i volumi occupati dalle costruzioni, in un contesto che osserva cambiamenti sempre più rapidi; la costruzione deve poi garantire una elevata durabilità per ridurre i costi di manutenzione.
• I materiali devono essere sostenibili e devono favorire l’economia circolare per il risparmio di risorse non rinnovabili; devono quindi ridurre l’emissione di CO2 ed essere facilmente riciclabili alla fina della vita di esercizio della costruzione per iniziare una seconda vita.

Costruzione intelligente e processo di costruzione

Un edificio deve essere “smart” prima, durante ma anche dopo il suo “ciclo di vita”, dalla progettazione alla realizzazione per chiudere con lo smontaggio, e va gestito secondo precisi obiettivi richiesti dalla sostenibilità.

Nel processo di costruzione è importante ridurre l'emissione di anidride carbonica e di sostanze inquinanti nell'atmosfera, il consumo di energia e delle preziose risorse naturali, ridurre l'inquinamento acustico e gestire i rifiuti del cantiere.

Risulta anche fondamentale implementare l'automazione e la robotica nei cantieri, per ottimizzare le fasi di costruzione e il trasporto elettrico del materiale all’interno del cantiere.

Per la gestione del ciclo di vita dell’edificio, assorbendo alcune delle migliori pratiche della industria manifatturiera, sta emergendo l’adozione del gemello digitale del manufatto e il suo contesto, - digital twin - che consiste nella rappresentazione fedele delle componenti con il loro insieme di dati descrittivi dei metodi di costruzione e manutenzione.

Sistemi prefabbricati modulari

Al fine di sviluppare un cantiere in cui l'automazione e la robotica riducano il trasporto di materiali da costruzione, l'inquinamento atmosferico, il rumore e i rischi per la sicurezza, il primo passo è progettare gli edifici attraverso elementi modulari prefabbricati o preassemblati.

L’utilizzo di sistemi prefabbricati modulari consente inoltre di migliorare la flessibilità nella distribuzione degli spazi, la velocità e la qualità della costruzione, la sicurezza in cantiere per i lavoratori e la precisione della progettazione.
Il sistema prefabbricato si deve basare su elementi smontabili che possono essere facilmente riutilizzati o riciclati alla fine della loro vita utile.

Materiali sostenibili ed economia circolare

Per minimizzare l'impatto sociale e ambientale degli edifici risulta particolarmente importante:

•  considerare (quantificandole) le emissioni di carbonio dovute alla produzione dei materiali e dei sistemi strutturali, al trasporto e alle attività di cantiere, con l’obiettivo fondamentale di ridurle anche utilizzando soluzioni prefabbricate di alta qualità e sostenibilità che richiedono processi efficienti in loco;
• massimizzare il risparmio energetico utilizzando una nuova generazione di materiali;
• monitorare la sostenibilità della filiera che inizia con la concezione costruttiva, continua con la progettazione e la realizzazione e si completa con lo smantellamento dell'edificio finalizzato al riuso e al riciclo dei componenti;
• utilizzare gli strumenti digitali per la gestione del ciclo di vita dell’edificio e le sue componenti, sfruttando una banca dati (database) per la simulazione virtuale degli scenari più efficienti.

L'economia circolare rappresenta una soluzione per ridurre l'impatto alla fine del ciclo di vita dell'edificio, che diventa una risorsa basata su una sorta di “magazzino” di materiali e prodotti preziosi da riutilizzare.

L'economia circolare non è ancora particolarmente diffusa nel settore delle costruzioni solo perché, attualmente, non ci sono ancora vincoli particolarmente stringenti sull’utilizzo di risorse naturali non rinnovabili (come, per esempio, gli aggregati per il calcestruzzo). Si deve comunque segnalare che negli ultimi anni l’interesse sull’economia circolare nel settore delle costruzioni è cresciuto esponenzialmente e sono attualmente allo studio diverse strategie per favorirne l'applicazione.

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