La transizione verso il Net-Zero Carbon: ci vuole un villaggio (globale)

• Cos’è il Net-Zero Carbon?
• Net-Zero Carbon: il ruolo delle costruzioni
• Gestione del carbonio totale: che cosa significa?
• Progettazione degli edifici per un’economia circolare
• Esempi di progetti che puntano al Net-Zero Carbon
• Qual è il futuro del Net-Zero Carbon?

I pompieri combattono contro l’inferno in Sardegna. Un uragano inverte la corrente del Mississippi. I termometri segnano quasi 50°C in Sicilia. Nella calotta glaciale dell’Antartide è stata rilevata una riduzione della gravità. Non siamo sul set di un film futuristico distopico: queste scene sono reali e stanno accadendo proprio adesso. E sono alimentate dal cambiamento climatico.

A partire dalla Rivoluzione Industriale, l’uomo ha mandato in atmosfera più di 2.000 gigatonnellate di anidride carbonica. Questa spessa cappa di inquinanti che intrappolano calore è la causa del riscaldamento globale.

L’impatto dell’uso dei combustibili fossili è sconvolgente: l’inquinamento uccide 8 milioni di persone ogni anno. Nei soli Stati Uniti, l’uso dei combustibili fossili provoca oltre 50.000 decessi e 445 miliardi di dollari in danni economici ogni anno.

Il livello del riscaldamento globale è direttamente proporzionale alla quantità di anidride carbonica che le attività umane aggiungono all’atmosfera. L’equazione è spietatamente semplice: per stabilizzare il cambiamento climatico, le emissioni di carbonio globali devono scendere a zero. Più tempo è necessario per arrivare a questo risultato, più il clima sarà soggetto a cambiamenti.

Cos’è il Net-Zero Carbon?

In parole semplici, il net-zero carbon è uno stato in cui la quantità di gas serra rilasciati in atmosfera è uguale alla quantità rimossa dall’atmosfera. Un valore di emissioni nette pari a zero è raggiungibile attraverso la riduzione, la compensazione e la rimozione di carbonio.

Perché il Net-Zero Carbon è importante?

Il net-zero carbon è importante perché il cambiamento climatico è diffuso e in intensificazione (PDF, p. 8), e gli esperti concordano che il modo migliore per contrastarlo è ridurre il riscaldamento globale.

Nel 2015, l’Accordo sul Clima di Parigi ha delineato un quadro internazionale per limitare l’aumento della temperatura globale a meno di 1,5 gradi sopra i livelli preindustriali. Questo limiterebbe in modo significativo gli impatti del cambiamento climatico.

La maggior parte degli esperti è d’accordo nel sostenere che, per raggiungere questo obiettivo, le emissioni globali di carbonio dovranno raggiungere lo zero netto entro il 2050. Quasi 200 paesi hanno accettato di intraprendere delle azioni e alcuni di questi, come Francia, Nuova Zelanda e Svezia, hanno ratificato il net-zero carbon nella propria legislazione.

Raggiungere gli obiettivi di emissioni nette pari a zero entro la metà del secolo significa ridurre in modo drastico le emissioni fin da ora: le azioni che saranno intraprese nel prossimo decennio saranno cruciali.

“Ci troviamo in affanno perché adesso siamo a un aumento di 1 grado Celsius rispetto alle temperature preindustriali”, racconta l’architetto e educatore Ed Mazria, fondatore di Architecture 2030, che mira a trasformare l’ambiente costruito da principale responsabile delle emissioni di gas serra a soluzione primaria per far fronte all’emergenza climatica. Mazria sostiene che il 2050 sia troppo tardi.

“Per mantenere l’aumento di temperatura sotto 1,5 gradi, dobbiamo ridurre rapidamente le emissioni tra il momento attuale e il 2030, e poi stabilizzarle entro il 2040”. Secondo Mazria, per avere una buona (67%) probabilità di raggiungere questo obiettivo del 2040, le emissioni devono essere ridotte del 50% entro il 2030 e arrivare a zero entro il 2040.

In che modo il Net Zero si applica ai settori della progettazione e delle costruzioni?

Ogni struttura edificata è associata alle emissioni di carbonio, sia in fase di costruzione che in fase di funzionamento. Un edificio net-zero bilancia le sue emissioni di gas a effetto serra derivanti dall’energia tradizionale per ridurre le emissioni di carbonio al minimo, usando le energie rinnovabili come l’eolico e il solare, o acquistando compensazioni delle emissioni di carbonio per raggiungere un punto di pareggio.

Gli obiettivi di un edificio net-zero sono a dir poco ambiziosi. “Entro il 2030, l’ambiente costruito deve dimezzare le sue emissioni, per cui il 100% dei nuovi edifici deve avere un valore netto di emissioni di carbonio uguale a zero durante l’esercizio, con un ammodernamento diffuso dell’efficienza energetica dei beni esistenti ben avviati”, dice Victoria Burrows, direttrice di Advancing Net Zero al World Green Building Council.

“Il carbonio incorporato deve essere ridotto almeno del 40%, con i progetti di spicco che raggiungono almeno il 50% di riduzioni di carbonio incorporato. Entro il 2050 al massimo, tutte le proprietà nuove ed esistenti devono essere a emissioni nette uguali a zero per tutto il ciclo di vita, incluse le emissioni operative e incorporate”.

È difficile sovrastimare l’impatto del mondo costruito sulle emissioni globali. “Ci stiamo avviando verso il raddoppio della quantità di spazio occupato dagli edifici entro il 2060”, spiega Clay Nesler, global lead, Buildings and Energy, WRI Ross Center for Sustainable Cities presso il World Resources Institute. “Facendo i conti, questo equivale a costruire un’altra città di Parigi ogni settimana. Tutti quegli edifici dovranno essere riscaldati, raffrescati e illuminati, dovranno fornire un ambiente sano e confortevole ed essere resilienti agli impatti del cambiamento climatico.

“Se le città e gli Stati devono raggiungere il net-zero, l’unico modo di farlo è concentrandosi sugli edifici, perché gli edifici rappresentano il 39% delle emissioni di carbonio globali e questa percentuale è ancora più alta se consideriamo le emissioni di carbonio nelle città”, continua Nesler. “Gli edifici però rappresentano anche la più grande opportunità per ottenere delle riduzioni immediate ed economiche per tutto il loro ciclo di vita, usando la tecnologia disponibile”.

Net-Zero Carbon: il ruolo delle costruzioni

In brevissimo tempo, il concetto scientifico di net zero si è evoluto inizialmente in una pratica ambiziosa ed infine in una linea di condotta.

Prima della Rivoluzione Industriale, gli edifici erano più vicini al net-zero di quanto lo siano le costruzioni odierne. Il calore e la luce erano generati bruciando biomasse, la ventilazione forniva aria fresca e i sistemi meccanici non erano implementati su larga scala.

All’inizio del XX secolo, progettisti, ingegneri e costruttori hanno iniziato a prendere in considerazione l’impatto ambientale delle strutture. Negli anni ’70, il conflitto in Medio Oriente ha portato il prezzo del petrolio a livelli vertiginosi, costringendoci ad adottare un approccio di conservazione energetica. I leader dei governi e dell’industria hanno cominciato a preoccuparsi della loro dipendenza economica dai combustibili fossili.

Nel 1998, il Green Building Council statunitense ha lanciato la Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), un sistema di valutazione per l’uso di materiali, acqua ed energia per gli edifici di nuova costruzione.

Nel 2002, Mazria ha fondato Architecture 2030, un’organizzazione no profit dedicata a modificare il corso del cambiamento climatico. Nel 2006, Architecture 2030 ha istituito la 2030 Challenge, che auspica che gli edifici di nuova costruzione siano a zero emissioni entro il 2030. L’American Institute of Architects ha risposto con il 2030 Commitment, che tiene traccia del progresso verso gli obiettivi della 2030 Challenge.

Nel 2006, la Living Building Challenge ha alzato l’asticella per gli standard costruttivi e le loro prestazioni di sostenibilità.

Nel 2015, quasi 200 Paesi si sono impegnati nell’Accordo sul Clima di Parigi per ridurre l’inquinamento nel tempo. Nel 2019, la Commissione Europea ha creato il Green Deal europeo, una serie di iniziative per portare l’Europa alla neutralità climatica entro il 2050.

Gestione del carbonio totale: che cosa significa?

Nel contesto dell’architettura, ingegneria e costruzioni (AEC), la gestione del carbonio totale è il processo di misurare e gestire la somma del carbonio incorporato e operativo di un edificio.

“Ciò che inganna è che spesso il termine net zero è usato solo per descrivere la gestione dell’energia operativa”, spiega Tony Saracino, Autodesk senior manager, Sustainability Success. “Net zero nel vero senso del termine deve essere usato per descrivere edifici che misurano, gestiscono e riducono le emissioni di carbonio totale, vale a dire la somma di carbonio incorporato e di carbonio operativo, a zero o oltre”.

Il carbonio incorporato

Tutto ciò che è costruito ha un impatto nascosto sul clima a causa del carbonio incorporato, vale a dire alle emissioni di carbonio generate dall’estrazione delle risorse, dal raffinamento, dalla produzione e dalla logistica. Il carbonio incorporato di tutti questi materiali che finiscono in un edificio e nelle infrastrutture è difficile da tracciare, ma rappresenta l’11% delle emissioni globali di gas serra.

A differenza delle emissioni di carbonio operativo di un edificio, che possono essere ridotte nel tempo con interventi di efficientamento energetico e con l’uso di energie rinnovabili, le emissioni di carbonio incorporato vengono bloccate non appena viene costruito un edificio.

Il settore delle costruzioni è il principale consumatore di materie prime nel mondo. Secondo Architecture 2030, il carbonio incorporato sarà responsabile di oltre la metà delle emissioni dovute alle nuove costruzioni entro il 2030.

Con 230 miliardi di metri quadrati di nuovi edifici la cui costruzione è prevista entro il 2060, è fondamentale tenere sotto controllo il carbonio incorporato adesso e raggiungere il net-zero carbon nelle costruzioni. Strumenti come il calcolatore open-source di carbonio incorporato EC3 aiutano le parti interessate a prendere decisioni informate nella selezione di materiali con il minimo impatto di carbonio.

Carbonio operativo

Il carbonio operativo è la quantità di carbonio che una struttura emette durante il suo uso, incluse la gestione e la manutenzione. Il carbonio operativo costituisce il 28% delle emissioni globali; questo numero è destinato a crescere con l’espansione del mondo costruito prevista per i prossimi trent’anni.

La progettazione di edifici ad alte prestazioni fornisce costruzioni efficienti, sicure e confortevoli, che superano le prestazioni e i regolamenti di riduzione dei gas serra. Tutto ciò è realizzato combinando tecniche e strumenti che ottimizzano il consumo di energia, l’uso dei materiali e la sicurezza e il comfort degli occupanti, traendo vantaggio dalle fonti di energia rinnovabili dove possibile.

Le tecnologie digitali come il BIM (Building Information Modeling) consentono ai progettisti di simulare l’uso di energia. Tuttavia, mentre la tecnologia migliora il processo di progettazione, questo processo di progettazione diventa più complesso.

“Se progettiamo questi edifici a zero emissioni di carbonio, non dobbiamo solo renderli strutturalmente solidi. Dobbiamo analizzare i livelli di illuminazione perché usiamo più luce naturale”, spiega ancora Nesler. “Dobbiamo stimare l’impatto di cose come tetti verdi e tetti bianchi. Dobbiamo determinare il migliore orientamento di un edificio. Dobbiamo effettuare una simulazione energetica molto dettagliata per riuscire ad abbinare l’energia rinnovabile ai carichi effettivi di riscaldamento, raffrescamento e illuminazione dell’edificio. Infine, dobbiamo anche controllare gli edifici in modi differenti”.

Le compensazioni di carbonio

Le compensazioni di carbonio aiutano le aziende a soddisfare gli obiettivi di sostenibilità, controbilanciando le loro emissioni di carbonio attraverso investimenti in progetti che evitano o riducono il consumo di carbonio. Queste compensazioni talvolta prendono la forma di crediti di carbonio, dove un credito rappresenta la rimozione di una tonnellata di anidride carbonica dall’atmosfera o la mancata produzione di questa quantità di anidride carbonica.

I costruttori possono investire in progetti di compensazione o avviare programmi propri, come piantumazioni, parchi eolici, impianti di energia geotermica e progetti solari.

La rimozione di carbonio

Le strategie di riduzione delle emissioni sono un passaggio critico nel percorso verso il net-zero, ma non sono sufficienti. Arrivare all’obiettivo richiede strategie che rimuovano attivamente il carbonio dall’atmosfera.

I metodi di rimozione del carbonio includono strategie naturali come il ripristino delle foreste e la gestione del suolo, strategie high-tech come la cattura diretta dell’aria e un potenziamento della mineralizzazione, e strategie ibride come la rimozione del carbonio oceanico.

Nel mondo costruito, le rimozioni di carbonio possono includere la cattura del carbonio che fuoriesce da una canna fumaria, la trasformazione delle emissioni industriali in materiali da costruzione e lo stoccaggio del carbonio in materiali come il calcestruzzo.

“Gli sviluppi più interessanti sono quelli che hanno il potenziale di ridurre drasticamente l’impronta di carbonio del calcestruzzo oppure la produzione di calcestruzzo che ha un’impronta di carbonio netta negativa ed è quindi un pozzo di carbonio”, spiega la dott.sa Dr. Claire White, professore associato di ingegneria civile e ambientale alla Princeton University. “Esistono cementi alternativi che hanno almeno il 70% di emissioni di CO2 in meno rispetto al cemento portland. Abbiamo bisogno di questi materiali se vogliamo tagliare drasticamente l’impronta di carbonio del calcestruzzo ed effettuare la transizione verso un’industria a zero emissioni nette di carbonio”.

Progettazione degli edifici per un’economia circolare

L’economia circolare, una mentalità a “rifiuti zero” focalizzata sull’uso e riuso continuo delle risorse, sta prendendo piede nell’architettura. È qualcosa in più del semplice riciclaggio, è abbracciare l’idea dell’upcycling nel contesto della progettazione e della costruzione. Implementare questo ciclo chiuso significa adottare un approccio top-down che racchiude ogni cosa, dalle prestazioni dei singoli materiali allo scopo dell’edificio stesso.

Come si progetta e si costruisce un edificio per la circolarità?

Progettare per la circolarità significa tenere conto dell’intero ciclo di vita di un edificio. “Pensate a una semplice libreria”, racconta Saracino. “Magari è in brutto stato e non conviene ripararla, ma le tavole che costituiscono i ripiani possono essere usate in qualcos’altro che utilizza legno delle stesse dimensioni, invece che gettarle via. Ecco come la progettazione intelligente ci porta verso la circolarità”.

Lo stesso concetto può essere applicato a un edificio. “Siete mai stati in un loft, una vecchia fabbrica trasformata in abitazione?”, continua Saracino. “Quello è un buon esempio di circolarità in un edificio. Prendere un edificio che una volta era un sito produttivo e trasformarlo in un’abitazione per le persone, a volte con interventi minimi: le stesse grosse travi di sequoia sono sospese attraverso il soffitto e le colonne, i pavimenti sono rimasti gli stessi”.

Per sfruttare al massimo i vantaggi della circolarità nella progettazione degli edifici, è fondamentale la digitalizzazione dall’inizio alla fine”, spiega Nesler: “Si parte da uno schizzo a matita su un iPad e si arriva a un modello BIM. È possibile simulare ogni cosa, si può ottimizzare il progetto per un uso ottimale dell’energia; si può quantificare il carbonio che è incorporato nei materiali.

“E poi si possono scaricare tutte queste informazioni in un sistema che associa i dati con tutti i sensori e i dispositivi nell’edificio, così non solo è possibile controllare l’edificio in modo ottimale, ma è anche possibile rendere l’edificio un produttore di energia invece che un consumatore”, continua. “L’edificio immagazzina, gestisce e, sì, usa anche un po’ di energia, che si spera sia pulita. Ah, tra parentesi, ci sarà una targhetta sulle pareti di calcestruzzo e sulle travi di acciaio, così quando fra 50 anni demoliranno l’edificio, sapremo esattamente cosa c’era lì”.

“Le comunità meno abbienti hanno il massimo da perdere con il cambiamento climatico, ma il massimo da guadagnare da edifici più efficienti e sostenibili”—Clay Nesler, WRI Ross Center for Sustainable Cities presso il World Resources Institute.

Progettare gli edifici come banche di materiali

I processi costruttivi odierni trattano i materiali in modi non efficienti e le strutture sono progettate per applicazioni finite. E se, invece, gli edifici fossero trattati come magazzini temporanei per i materiali e i componenti di valore? Ecco l’idea alla base degli edifici come banche di materiali.

“Un edificio è costituito da un sacco di cose”, sostiene Saracino. “C’è il legno dei pavimenti, ci sono solette in calcestruzzo, tubature in rame. Tutti questi materiali sono depositati in questa banca che è l’edificio. Adesso possiamo assemblare un edificio in modo che, al termine della sua vita, sappiamo cosa è custodito in quella banca. Così è anche facile da separare: non lo colpisci con una palla demolitrice e basta”.

La digitalizzazione è una fase sempre più importante nella progettazione di edifici come banche di materiali. “Adesso, quando tiriamo giù un muro non abbiamo idea di cosa ci sia dentro”, continua Nesler. “Un modello BIM deve includere ogni cosa riguardo ai materiali contenuti nel muro, facilitandone il riutilizzo, la ricostruzione, cose così”.

Esempi di progetti che puntano al Net-Zero Carbon

Possiamo trovare ispirazione in progetti grandi e piccoli in tutto il mondo che indicano la via verso il net-zero.

• Build Change costruisce e consolida case in zone soggette a terremoti e trombe d’aria usando materiali locali e adatti al clima.
• L’edificio Unisphere di United Therapeutics, appena fuori Washington, DC, è uno degli edifici a zero emissioni nette più grandi al mondo, con una superficie di oltre 12.000 metri quadrati.
• Il team di progetto Skanska responsabile del Kendeda Building for Innovative Sustainable Design del Georgia Institute of Technology soddisfa i requisiti prestazionali del Living Building Challenge in parte grazie all’uso di materiali di recupero, incluse assi 2×4 provenienti da set cinematografici smantellati.
• BamCore ha creato un sistema per progettare e costruire pannelli ibridi in bambù, offrendo materiali rinnovabili per strutture residenziali e strutture basse commerciali.
• Quando BuildX Studio ha costruito il Sachibondu Rural Health Centre in Zambia, ha acquistato o prodotto più dell’80% dei materiali dell’edificio in loco, tra cui legno rigenerato e mattoni termoregolanti realizzati in terra compressa.

Qual è il futuro del Net-Zero Carbon?

È possibile ottenere il net-zero, ma raggiungere gli obiettivi di metà secolo richiederà uno sforzo collaborativo tra tutti i soggetti coinvolti e dovrà essere guidato dalla politica. Secondo Nesler, tuttavia, anche il settore privato deve essere proattivo. “Non tutti i politici conoscono effettivamente le dinamiche della costruzione degli edifici e del risparmio energetico”, spiega. “Il settore privato può portare credibilità e pragmatismo alle discussioni”.

Mentre i paesi vanno verso il net-zero, è fondamentale costruire resilienza nelle comunità vulnerabili del mondo, che contribuiscono in minor misura alle emissioni di carbonio ma sopportano i più grossi impatti economici e sanitari. “Le comunità meno abbienti hanno il massimo da perdere con il cambiamento climatico, ma il massimo da guadagnare da edifici più efficienti e sostenibili, perché gli interventi che facciamo agli edifici per portarne le emissioni a zero li rendono anche più confortevoli e più sani”, sostiene Nesler.

“Il trucco è trovare modi per poter pagare questo costo iniziale degli edifici a prestazioni maggiori o il costo per una ristrutturazione importante e finanziarlo nel tempo”, continua. “Ci sono numerosi modelli di business creativi rivolti al settore privato che possono aiutare queste comunità ad affrontare il compito”.

Ed è qui che l’industria AEC, più di ogni altro settore, può essere il maggiore agente di cambiamento. “Quando il settore dell’architettura ha accettato il fatto di avere un ruolo nel cambiamento climatico, si è lasciato coinvolgere per contribuire a rendere il mondo un posto migliore”, conclude Mazria. “Questo è il richiamo della nostra professione”.