Come favorire lo sviluppo sostenibile nel mondo dell’edilizia

• Low carbon: perché è importante?
• La ricetta per una strategia di sviluppo sostenibile
• Vantaggi di una strategia di sviluppo sostenibile
• Come progettare e costruire nel rispetto dell’ambiente
• Qual è il futuro dello sviluppo a basse emissioni di carbonio?

Lo sviluppo sostenibile ‘low carbon’ è un approccio olistico alla progettazione e alla costruzione che prevede l’adozione di pratiche eco per la costruzione di un futuro migliore. Nella sua accezione più ampia, viene inteso come “lo sviluppo in grado di soddisfare i bisogni della generazione presente, senza compromettere la possibilità che le generazioni future riescano a soddisfare i propri”, secondo la definizione nel rapporto della Commissione Brundtland (PPT, p. 7). Questa definizione è stata proposta in una conferenza globale degli anni ’80 – che per prima ha enunciato i concetti fondamentali della visione rinnovabile ora abbracciata dai leader in tutto il mondo.

Mentre la tecnologia si evolve e il cambiamento climatico rende più urgente il bisogno di soluzioni sostenibili, lo sviluppo di soluzioni a basse emissioni di carbonio non riguarda solo il futuro, ma il presente. Più semplicemente, non c’è modo di raggiungere la sostenibilità complessiva nel settore dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni (AEC) senza cambiare radicalmente il modo di progettare e costruire. Agli edifici è imputabile il 38% delle emissioni annuali di carbonio a livello mondiale: il 28% è dovuto alle emissioni operative provenienti dall’energia utilizzata per riscaldare, raffreddare e illuminare gli edifici. Il 10% deriva da emissioni associate a materiali e processi di costruzione. Riuscire a ridurre queste cifre comporterà un impegno maggiore a causa della prevista ondata di urbanizzazione.

Low carbon: perché è importante?

Si prevede che, da qui al 2060, il patrimonio edilizio mondiale raddoppierà, con un ritmo equivalente a una nuova New York al mese per i prossimi quattro decenni. La decarbonizzazione degli edifici nuovi ed esistenti dovrebbe sollecitare un’azione urgente. Tutto ciò considerato, due dei 17 Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite per il 2030 si concentrano sull’ambiente costruito: realizzazione di infrastrutture resilienti e creazione di città e comunità sostenibili.

Andare avanti significa affrontare una serie di sfide interconnesse. L’ambiente costruito deve evolversi di pari passo con la rete elettrica, eliminando gradualmente le infrastrutture a combustibili fossili e dando via ad alternative nel trasporto elettrico. Queste trasformazioni sono state ostacolate dalla scarsa coordinazione e da una vecchia scuola di pensiero, ma le tecnologie necessarie a spianare la strada per il successo esistono già.

Questi cambiamenti presentano un’enorme opportunità per coloro che sono disposti ad adottare un approccio diverso. Lo sviluppo a basse emissioni di carbonio potrebbe essere una mossa molto intelligente: l’International Finance Corporation ritiene che gli edifici green varranno quasi 24,7 trilioni di dollari entro il 2030.

La ricetta per una strategia di sviluppo sostenibile

Lo sviluppo sostenibile rappresenta una visione e un processo olistico mirati al miglioramento dell’ambiente e all’adozione di percorsi di decarbonizzazione, resilienza, circolarità ed equità. Fatto nel modo giusto, richiede coordinamento tra architettura, ingegneria ed edilizia e coinvolgimento di tutti i team che condividono fin dall’inizio le risorse digitali per eliminare gli sprechi dal proprio lavoro e dal prodotto finito.

Inizialmente, questo processo può non disporre di molti dati, magari solo di un’immagine a bassa risoluzione. Ma è importante avere una visione, per quanto confusa, man mano che si mettono a fuoco altri aspetti. La visione condivisa e gli strumenti digitali necessari per qualsiasi progetto devono considerare ogni fase della vita di un edificio, compresa l’energia incorporata e gli impatti di fine vita del progetto. Con queste informazioni, i team possono affidarsi a una pianificazione completa con materiali sostenibili e pratiche di costruzione corretti.

Selezione accurata del sito

Prima della costruzione anche di un solo muro, il corretto posizionamento del progetto può offrire vantaggi significativi per la riduzione delle emissioni.

Secondo la Sustainable Design Guide del Los Alamos National Laboratory, le buone pratiche per la corretta ubicazione dell’edificio comprendono:

• l’andamento topografico del sito, l’esposizione solare, l’ombra e la direzione del vento per promuovere il risparmio energetico
• la preservazione della vegetazione esistente
• l’integrazione architettonica dell’edificio nel paesaggio circostante.

La scelta di una buona ubicazione contribuisce a ridurre gli elementi di disturbo: si consideri la riqualificazione delle strutture esistenti o il riutilizzo di siti ‘inquinati‘ per ridurre l’impronta ambientale, evitando l’interferenza con i bacini idrici e i corridoi faunistici, nonché la valorizzazione paesaggistica utilizzando la vegetazione nativa. Queste misure ottimizzano il valore del sito in relazione alle sue emissioni di carbonio. La scelta di una posizione urbana raggiungibile a piedi, vicino ai servizi e al trasporto pubblico, può ridurre le emissioni derivanti dai mezzi di trasporto.

Grazie a strumenti come Autodesk Insight, gli architetti possono progettare mettendo al primo posto l’efficienza energetica e l’ottimizzazione ambientale. Con Autodesk Spacemaker, uno strumento basato sull’intelligenza artificiale utilizzato nelle fasi iniziali della progettazione, perfino i professionisti del settore immobiliare possono valutare l’impatto della posizione e l’orientamento dei loro edifici, servendosi in tempo reale di analisi e feedback basati sui dati relativi a vento e luce naturale.

Questa pianificazione diventa particolarmente importante nel caso delle infrastrutture per l’energia rinnovabile, come i parchi eolici e gli impianti solari. Si prevede che la produzione di energia pulita vedrà gli investimenti raddoppiare nei prossimi cinque anni e richiederà una pianificazione intelligente per evitare potenziali danni ecologici, specialmente agli habitat della fauna selvatica.

È importante unire le visioni e i layout creativi con la selezione dei materiali. La pianificazione di uno sviluppo a basse emissioni di carbonio dipende in gran parte dai metodi del processo di produzione

I proprietari di edifici stanno ripensando a come utilizzare al meglio il loro portafoglio di beni edilizi per aumentarne le prestazioni complessive, riducendo al contempo l’impatto sull’ambiente. Ristrutturando e riqualificando i portafogli di beni esistenti, i proprietari possono adattarsi più rapidamente alle mutevoli richieste degli occupanti e persino espandersi in nuovi mercati man mano che il mercato immobiliare si trasforma.

Progettazione e ingegneria dell’architettura creativa e sostenibile

È importante unire le visioni e i layout creativi con la selezione dei materiali. La pianificazione di uno sviluppo a basse emissioni di carbonio dipende in gran parte dai metodi del processo di produzione: ad esempio, si potrebbe ridurre il carbonio incorporato, attingendo a catene di fornitura locali in grado di eliminare i costi di trasporto e spedizione. La fase di costruzioni a basse emissioni di carbonio dipende dall’approvvigionamento corretto e dall’implementazione delle giuste procedure.

L’approvvigionamento dovrebbe ridurre, rinnovare e, al limite, compensare il carbonio che deriva dalla produzione, spedizione e uso dei materiali. Ad esempio, in alcuni casi, le costruzioni in legno massiccio possono contribuire a ridurre l’impronta di CO2 immagazzinando il carbonio nella struttura dell’edificio. I consigli per una scelta consapevole fin dalle prime fasi — ad esempio, assicurandosi che l’acciaio usato provenga da una catena di approvvigionamento a basse emissioni di carbonio e sia altamente riciclabile — ripagano nel corso del ciclo di vita dell’edificio. Nei loro preventivi, architetti e ingegneri dovrebbero anche specificare i materiali da costruzione a basso contenuto di carbonio, specificando quelli che richiedono meno acqua, energia, prodotti chimici tossici e detergenti. Questo approccio ridurrebbe anche i costi di manutenzione nel tempo.

Materiali da costruzione a basso tenore di carbonio

Poiché il carbonio incorporato in un edificio proviene, fino all’80%, dai materiali strutturali, lo sviluppo sostenibile deve basarsi su prodotti alternativi a basso contenuto di carbonio, con la possibilità di impiegare anche materiali riutilizzati, come il legno recuperato, e l’acciaio riciclato (è noto che nei cantieri si tende a disfarsi dei materiali edili inutilizzati.) Il calcestruzzo tradizionale da solo produce quasi l’8% annuo di CO2 a livello mondiale. Tra i nuovi materiali che possono costituire un’alternativa più green figurano:

• mattoni realizzati con materiali da costruzione recuperati
• calcestruzzo riciclato
• miscele di calcestruzzo che riducono l’impatto del carbonio.

L’utilizzo di tecniche nuove e gli approcci minimalisti al design — basti pensare alle linee eleganti, ai soffitti esposti e ai pavimenti in cemento lucidato — riducono inoltre la quantità totale di materiale utilizzato.

Il calcolatore di carbonio incorporato — o EC3, che funziona con il software BIM (Building Information Modeling) — funziona mappando i materiali a livello elementare una volta che il progetto di un edificio è stato dettagliato. Può fornire rapidi approfondimenti su metriche importanti come il carbonio incorporato, sulla stima delle emissioni di gas serra di tutti i materiali prodotti, trasportati e assemblati per un progetto, e sui costi di manutenzione e di fine vita dei materiali.

Assemblaggio attento del materiale

Una volta procurati i materiali giusti, altrettanta cura deve essere dedicata all’assemblaggio. È possibile risparmiare tempo, denaro, energia e materiali attraverso una migliore gestione del BIM e la collaborazione digitale in cantiere. Avvalendosi di metodi più efficienti, come la costruzione lean, si eliminano gli sprechi e si riduce il carbonio incorporato attraverso una migliore gestione del progetto. Secondo il Lean Construction Institute, il 70% dei progetti di costruzione si concludono in ritardo e fuori budget.

Le costruzioni prefabbricate, modulari e industrializzate possono accelerare le tempistiche del progetto, codificare la costruzione e ridurre il volume dei rifiuti per il ciclo di vita del progetto. Ad esempio, la sede comunale della città olandese di Venlo può essere smontata e rimontata altrove con una struttura completamente diversa. BamCore ha ideato un sistema su misura per progettare e produrre pannelli ibridi di bambù, offrendo più materiali rinnovabili per edifici bassi in strutture residenziali e commerciali. Infine, una nuova generazione, in continua crescita, di mezzi pesanti e camion completamente elettrici ha tracciato un percorso verso cantieri alimentati con tecnologia rinnovabile.

Funzionamento e manutenzione di edifici a basse emissioni di carbonio

Il completamento degli edifici intelligenti e sostenibili non avviene quando le squadre di operai edili sgomberano i cantieri. Il funzionamento e la manutenzione degli edifici sono attività che durano tutta la vita e offrono la possibilità di ridurre le bollette di energia elettrica e, in definitiva, l’inquinamento. I ricercatori dell’ONU hanno rilevato che le emissioni derivanti dal funzionamento degli edifici hanno raggiunto il picco nel 2019; costruzioni migliori e tecnologie più intelligenti si stanno affermando come il nuovo standard. Per raggiungere gli obiettivi dell’accordo di Parigi, è necessario che le emissioni derivanti dal funzionamento degli edifici debbano diminuire rapidamente.

I proprietari possono ottimizzare l’efficienza degli impianti di riscaldamento, raffreddamento e HVAC usando la tecnologia e i dati per il funzionamento dell’edificio. Ciò viene fatto con sensori sofisticati e gemelli digitali — modello di simulazione digitale costantemente aggiornato di un edificio, alimentato da intelligenza artificiale e apprendimento automatico, che può monitorare, mantenere e ottimizzare le prestazioni del modello fisico. Questi progressi tecnologici introducono anche la manutenzione predittiva, in cui i sensori e il monitoraggio in tempo reale possono rilevare quando qualcosa inizia a vibrare oltre una certa soglia e mettere in atto opportune rettifiche per risparmiare energia, tempo e denaro prima che si verifichino interruzioni, mantenendo le risorse il più vicino possibile alla massima efficienza.

Smantellamento degli edifici e riutilizzo a fine vita

Anche gli edifici in procinto di essere demoliti o dismessi hanno un valore sostenibile per gli sviluppatori intelligenti. Il paradigma novecentesco della vendita o della demolizione di un sito, con le società di recupero che spogliano gli edifici demoliti per appropriarsi di determinati elementi, funziona fino a un certo punto. Invece le tecnologie digitali offrono soluzioni migliori di riciclaggio e recupero e un approccio più ponderato.

Sfruttando i gemelli digitali tramite programmi come Autodesk Tandem e i passaporti dei materiali da costruzione (database di tutti i materiali usati per un progetto), i vecchi edifici possono diventare banche di materiali. In questo modo, travi d’acciaio o mattoni usati, tracciati fin da quando sono stati installati, possono essere recuperati per dare una seconda vita alla facciata di un altro edificio. Più si sa quali elementi sono presenti nell’edificio prima del suo smantellamento, più è facile ed economico riutilizzarli. Senza una tabella di marcia per la decostruzione, gran parte di un vecchio edificio viene mandata in discarica.

Quando il percorso tra progettazione e dati culmina in un gemello digitale, architetti e progettisti sono nella posizione ottimale per effettuare il riuso adattivo. Grazie al generative design, gli architetti si avvalgono della tecnologia per ripensare e riprogettare al meglio la configurazione degli spazi a disposizione. L’approccio del passaporto dei materiali può inoltre incoraggiare progetti creativi per edifici abbandonati. Una migliore comprensione dei siti vetusti o di interesse culturale permette ad architetti, ingegneri e costruttori di riutilizzare il nucleo delle strutture esistenti o di collocare i materiali riciclati al centro della progettazione di un nuovo edificio. A Sydney, la nuovissima Quay Quarter Tower ha riutilizzato il 68% di un vecchio edificio degli anni ’70, risparmiando l’equivalente in energia incorporata di 10.000 voli tra Sydney a Melbourne.

Vantaggi di una strategia di sviluppo sostenibile

Salvare il pianeta, a quanto pare, fa anche risparmiare denaro, specialmente quando si tratta di strategie di sviluppo a basse emissioni di carbonio. Esse tendono ad accelerare molte fasi della costruzione, abbassando drasticamente il costo di un progetto. E costruire con un’elevata efficienza energetica permette risparmi significativi sui costi energetici per tutta la durata del progetto. Concentrarsi sull’efficienza energetica attraverso la decarbonizzazione, l’elettrificazione, l’efficienza e la digitalizzazione genera un ritorno di 3 euro per ogni euro speso, secondo il Three Percent Club. Molti edifici universitari e numerosi uffici in tutto il mondo hanno risparmiato milioni grazie alla progettazione avanzata e sostenibile; l’Università di Stanford ha rilevato che il retrofit aggressivo di interi edifici ha permesso un risparmio medio annuo del 24%.

È disponibile anche un’ampia ricerca che dimostra che gli edifici sostenibili permettono effettivamente di lavorare meglio. La progettazione biofilica e biomimetica sono esempi della capacità di alcuni architetti di portare la natura dall’esterno all’interno degli edifici, con grande entusiasmo degli occupanti. L’uso di materiali migliori, l’aumento dei flussi d’aria e della luce diurna, l’eliminazione dei combustibili fossili e delle sostanze chimiche nocive creano incredibili opportunità di vendita per i proprietari di edifici per uffici: si paga meno per l’energia e si è più produttivi. Uno studio dell’U.S. Green Building Council ha rivelato che i dipendenti sono “più felici, più sani e più produttivi” negli edifici per uffici sostenibili.

In definitiva, gli edifici sono beni. Mentre i costi più bassi e la maggiore soddisfazione degli occupanti li rendono più attraenti, il drastico aumento degli investimenti ESG (focalizzati sull’ambiente, il sociale e la governance aziendale che richiedono piani di costruzione e gestione sostenibili) indica che i progetti green attirano come calamite gli investimenti di capitale. La sostenibilità si sta normalizzando nei sistemi finanziari, portando a una pianificazione ponderata del sito, al carbonio incorporato e a parametri climatici aggressivi. Sono in gioco trilioni di dollari di capitale sul fronte degli investimenti sostenibili, capaci di trasformare la discussione sulle pratiche sostenibili nell’ecosistema AEC in un imperativo sia finanziario che ambientale.

Come progettare e costruire nel rispetto dell’ambiente

In pratica, gli edifici a basse emissioni di carbonio hanno creato un’architettura all’avanguardia di maggior valore. I vincoli dell’efficienza energetica o il riutilizzo di un vecchio edificio possono effettivamente alimentare la creatività di architetti e progettisti, portando a risultati più accattivanti.

A Epernay, in Francia, lo studio d’architettura OuyOut ha progettato un nuovo spazio per l’associazione dei commercialisti CDER, sconsigliando la demolizione dell’edificio vecchio e antiestetico in favore del retrofitting e del rifacimento della facciata. Sorprendentemente, la facciata esterna a doppio spessore con curve sinuose e piante a pergola mostra un’estetica adatta al centro della regione francese dello Champagne. Inoltre, l’involucro esterno più spesso e isolante assicura un abbattimento dei costi energetici.

A Miami, un progetto residenziale di lusso recentemente completato, il Grove Central, vanta materiali da costruzione sostenibili e pannelli solari sul tetto. Forse l’impatto ambientale più duraturo è rappresentato dalla posizione del complesso e dai collegamenti di transito. Situato vicino a una fermata della metropolitana leggera, il Grove Central facilita il trasporto multimodale senza auto. Può contare su un centro commerciale pedonale dotato di servizi, che favorisce la riduzione delle emissioni di carbonio per gli acquisti e gli spostamenti dei pendolari. Come per la soluzione progettuale di OuyOut, questo progetto residenziale sostenibile non richiede sacrifici allo stile di vita. Il design creativo e responsabile aggiunge probabilmente più valore estetico e vantaggi per gli utenti rispetto alla progettazione tradizionale.

Un’idea simile su una scala più grande è stata adottata dalla Magnolia Quality Development Corporation tailandese durante la progettazione del WHIZDOM 101. Il complesso di 17 acri e la smart city sostenibile rappresentano una visione integrata di lavoro, vita e intrattenimento. I servizi residenziali di fascia alta includono una pista da jogging, una pista ciclabile, una biblioteca e un ampio spazio verde. Avvalendosi della progettazione digitale per ridurre la quantità di materiali da costruzione necessari, gli ingegneri del reparto sviluppo hanno pianificato microclimi esterni per ridurre il calore e hanno usato controlli di sistema intelligenti per monitorare e diminuire il consumo di energia in tempo reale. Nel complesso, il progetto ha ridotto l’uso di energia del 30% e l’uso di acqua del 40%.

Ad Atlanta, il Kendeda Building for Innovative Sustainable Design sta cercando di ottenere la piena certificazione del Living Building Challenge ed è attualmente riconosciuto come uno degli edifici più innovativi e sostenibili nel sud-est degli Stati Uniti. Il Kendeda Building, situato presso il Georgia Institute of Technology, è uno spazio didattico di circa 3.500 metri quadrati costruito in legno massiccio; ha un giardino pensile, cisterne per la raccolta e il riutilizzo dell’acqua piovana, e una tettoia a pannelli solari, tra le altre caratteristiche sostenibili. L’edificio stesso è rigenerativo: restituisce all’ambiente più di quanto prende.

Qual è il futuro dello sviluppo a basse emissioni di carbonio?

Il percorso da seguire per uno sviluppo a basse emissioni di carbonio è circolare. Accenture ha studiato l’economia circolare e ha stimato, globalmente, un risparmio di 4,5 trilioni di dollari per effetto di un riutilizzo di ciò che di solito viene gettato via e sprecato. Operazioni di riuso e di riciclaggio più informate, volte a ridurre le emissioni di carbonio, potrebbero aiutare gli sviluppatori a trovare modalità creative e a basso costo per il riutilizzo dei materiali dell’ambiente costruito. Le città, che producono il 50% dei rifiuti globali (secondo la Fondazione Ellen MacArthur), possono diventare terreni di prova per un movimento di progettazione più evoluto e ispirato alla natura.

Il futuro potrebbe assomigliare a White Arkitekter, un’azienda svedese che nel 2020 ha introdotto il processo White ReCapture. Attraverso la scansione laser di una struttura esistente, il processo si avvale di Autodesk BIM 360, Revit, e ReCap per determinare il valore di ogni elemento e scoprire come può essere riutilizzato. L’azienda ha recentemente utilizzato il processo per risparmiare circa 800 mila euro sul solo arredamento per un nuovo edificio comunale.

Ogni passo nel percorso dell’edilizia sostenibile si avvale di dati e tecnologia per connettere architetti, ingegneri e operai edili, così come per gestire il flusso dei materiali: in che modo vengono acquistati, assemblati e, infine, ritirati e riciclati. Man mano che il riuso diventa più facile e meno costoso, e sempre più uno status quo, i mattoni e le travi dei vecchi edifici diventano beni più preziosi. Mentre l’urbanizzazione e i nuovi skyline continuano a crescere in tutto il mondo, lo sviluppo sostenibile e a basse emissioni di carbonio garantisce davvero la loro sopravvivenza nel tempo.