L’evoluzione degli strumenti che consentono di progettare un materiale

L’evoluzione degli strumenti che consentono di progettare un materiale, un prodotto o un processo in modo da ottimizzare le caratteristiche prestazionali tradizionali e ridurre al minimo particolari impatti ambientali

#materialisostenibili, #sostenibilità

A partire dal 1990 circa, la visione su ciò che costituisce un prodotto o un materiale dal punto di vista ambientale ha iniziato a cambiare radicalmente.

Infatti, nel 1990, è stato introdotto lo lo strumento del Building Research Establishment (BRE) del Regno Unito per misurare la sostenibilità dei nuovi edifici commerciali, il metodo di valutazione ambientale BRE (BREEAM). Da allora, più di 260 sistemi di classificazione simili sono stati sviluppati a livello globale.

Le prestazioni ambientali di materiali e prodotti sono tipicamente una componente chiave di tali sistemi, perché gli edifici utilizzano circa il 40% di tutte le materie prime consumate nel mondo, mentre le nuove costruzioni generano circa il 40% dei rifiuti non residenziali. Altri sistemi di classificazione, come il Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) for Operations and Maintenance dello US Green Building Council, sono andati oltre e richiedono l'uso di materiali sostenibili durante il funzionamento degli edifici.

Un secondo motivo per datare l'inizio del cambiamento nella percezione di ciò che è "ambientalmente preferibile" ai primi anni '90 è stato il workshop internazionale del 1990 sponsorizzato dalla Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC). Questo seminario ha formalizzato il termine valutazione del ciclo di vita per i metodi di esame dell'intera gamma di impatti ambientali di un materiale o processo.

Durante i due decenni che hanno seguito queste pietre miliari, l'impatto ambientale e le prestazioni dei materiali sono diventati sempre più importanti per gli utenti finali e gli specificatori. A quel tempo, si sono evolute anche le definizioni di ciò che costituisce la preferenza ambientale.

Allo stesso tempo, la società ha spesso determinato la preferenza ambientale dei materiali sulla base di un insieme ristretto di singoli attributi come contenuto riciclato, riciclabilità, uso di componenti a base biologica, efficienza energetica e altri. Più di questi attributi possedeva un prodotto, più era considerato “ambientalmente preferibile”.

Più recentemente ha preso vita il criterio di valutazione del ciclo di vita (LCA), valutazioni multi-attributo che affrontano tutti gli impatti ambientali di un prodotto nel corso della sua vita.

Le LCA sono analisi dettagliate, spesso "dalla culla alla tomba" o "dalla culla alla culla", e includono la raccolta e la raffinazione delle materie prime, la lavorazione, il trasporto, l'installazione, l'uso, nonché il fine vita (discarica, riciclaggio, ecc.).

Gli impatti valutati includono cose come il riscaldamento globale, la domanda di energia primaria, l'eutrofizzazione dell'acqua, l'esaurimento dell'ozono, la generazione di piogge acide (potenziale di acidificazione), la generazione di smog, l'utilizzo dell'acqua e altri.

I risultati di una LCA possono essere utilizzati per generare una dichiarazione ambientale di prodotto (EPD - Environmental Product Declaration), un dossier ambientale per un prodotto che consente di confrontare gli impatti di prodotti simili.

Sono stati sviluppati anche metodi noti come Design for the Environment che considerano una varietà di fattori ambientali durante la fase di progettazione e sviluppo di un materiale.

Se utilizzati insieme, questi tre strumenti consentono di progettare un materiale, un prodotto o un processo in modo da ottimizzare le caratteristiche prestazionali tradizionali e ridurre al minimo particolari impatti ambientali

I requisiti LCA ed EPD sono ora incorporati in molti dei principali sistemi di classificazione degli edifici ecologici.

Questi cambiamenti nella percezione e nella regolamentazione si uniranno per spingere ulteriormente la necessità di vedere i materiali e il loro impatto ambientale in modi ampi e olistici, piuttosto che utilizzare punti di vista tradizionali incentrati su una singola proprietà ambientale. Pertanto, anche la visione dei materiali sostenibili continuerà ad evolversi.

La certificazione BREEAM

Sviluppato nel 1990 dal BRE Global Limited, BREEAM è un sistema britannico di valutazione ambientale. Esiste anche una versione del BREEAM in Italia.

BREEAM è l’acronimo di Building Research Establishment Environment Assessment Method e fornisce un sistema di qualità indipendente, valutato da professionisti, che è conforme ai sistemi ISO 9001 e 14001 per la revisione e valutazione delle prestazioni.

I crediti attraverso i quali un edificio è valutato sono raggruppati nel seguente numero di categorie:

• Gestione
• Salute e benessere
• Energia
• Trasporti
• Sistemi idrici
• Materiali
• Rifiuti
• Utilizzo del suolo ed ecologia
• Inquinamento
• Innovazione

La categoria gestionale riguarda sia come il progresso di progettazione e costruzione viene gestito, sia come l’edificio è stato progettato tenendo conto anche della sua funzione futura. Durante la progettazione, i crediti vengono forniti se si consulta la comunità locale (cioè coloro che utilizzeranno l’edificio), se si considera la manutenzione e tematiche di sicurezza e se si guarda al costo di vita utile delle diverse opzioni.

La salute e il benessere degli occupanti di un edificio è un elemento che, come spesso dimostrato da varie prove, ha un impatto sulla produttività futura. Fornire un piacevole ambiente di lavoro è una caratteristica fondamentale di un edificio sostenibile.

Queste caratteristiche si concentrano nelle seguenti aree:

• Buoni livelli di illuminazione naturale e di accesso ad aperture verso l’esterno
• Buona qualità di illuminazione artificiale
• Buona qualità dell’aria e possibilità di ventilazione naturale
• Controllo da parte degli utenti della temperatura e dell’illuminazione naturale
• Buoni livelli di acustica interna

Altri crediti sono guadagnati se si valuta che l’edificio ha bassi livelli di emissione di biossido di carbonio, o per l’inclusione di tecnologie a basso o zero emissione di anidride carbonica come i boiler a biomassa o i pannelli fotovoltaici.

La posizione di un edificio ha un impatto sulle sue prestazioni ambientali. Ciò influisce su altre due categorie: trasporti e utilizzo del suolo ed ecologia. Gli edifici che hanno un facile accesso a sistemi di trasporto pubblico o che incoraggiano sistemi di circolazione sostenibile come l’utilizzo di biciclette o camminare, e che nel contempo scoraggiano l’utilizzo individuale della macchina, ottengono un punteggio molto alto in questa categoria.

BRE Global Limited non solo ha sviluppato il sistema BREEAM, ma anche la “Green Guide to Specification”.

Questa guida valuta i materiali da costruzione comuni usati nei pavimenti e nelle loro finiture, nelle pareti, nelle finestre, nei tetti, nell’isolamento, nella protezione di confine e nelle opere esterne per capire la loro prestazione ambientale. La Green Guide usa un approccio basato sul ciclo di vita utile e valuta i materiali dalla loro estrazione alla loro lavorazione, fino al loro utilizzo e smaltimento. I materiali hanno un punteggio da A+ fino a E, dove A+ simbolizza il minore impatto.

Gli edifici vengono valutati in due fasi, alla fine della progettazione e alla fine della costruzione, ma sempre con i medesimi criteri. I crediti sono poi attribuiti e viene assegnato un punteggio finale. Le classificazioni raggiungibili sono: sufficiente (pass), buono, molto buono, eccellente ed eccezionale. L’esame è condotto da un valutatore abilitato e il certificato è dato dallo stesso BRE.

La certificazione LEED

La certificazione è caratterizzata dall’esistenza di una serie di protocolli accomunati da uno schema concettuale comune che si declina in modo diverso in funzione della tipologia dell’edificio che si vuole certificare (nuovi edifici, scuole, involucri, case, interni commerciali ecc.). Inoltre riesce a coniugare mercato, pianeta e persone individuando la sostenibilità come quell’area dove si sovrappongono, in un processo in continua evoluzione, tutela dell’ambiente, profitto e cultura.

Il protocollo LEED è lo strumento che permette di tradurre in punteggio la complessa matrice di interrelazioni che vi sono tra le grandi aree dell’energia e atmosfera, della gestione dell’acqua, della sostenibilità del sito, dei materiali e le risorse, della qualità dell’ambiente interno e dell’innovazione. Tutti i protocolli, che sono accomunati dallo stesso schema concettuale, identificano in ciascuna delle aree sopra menzionate alcuni aspetti che sono ritenuti primari e di estrema importanza, chiamati Pre-Requisiti.

In concomitanza ai pre-requisiti obbligatori, vi sono aspetti facoltativi, chiamati Crediti, che vengono scelti dalla committenza e dal gruppo di progettazione/costruzione in funzione degli obiettivi di sostenibilità che si vogliono raggiungere. Un esempio può essere la bonifica di un sito contaminato (area Siti Sostenibili), oppure l’utilizzo di materiali rapidamente rinnovabili (area Materiali e Risorse).

Uno dei vantaggi legati a questo schema sta nella possibilità di raggiungere un livello (certificato, argento...) attraverso differenti combinazioni di crediti. Alla domanda “È più sostenibile un edificio che consuma poca energia, oppure un edificio che consuma poca acqua o un edificio che non ha richiesto materie prime vergini per la sua costruzione?” la risposta più corretta è “Dipende”.

La flessibilità del protocollo sta nella possibilità di misurare l’ottimizzazione dell’edificio in funzione della specificità del luogo e delle esigenze della committenza, permettendo l’ottenimento del livello di certificazione voluto quale conseguenza di una progettazione e realizzazione a tutto tondo che nei contenuti richiede un approccio ben più approfondito e completo di quanto richiesto a livello normativo.

Il certificare un edificio con i protocolli LEED permette di confrontarsi con i più alti livelli di standard e di qualità internazionali, lasciando la possibilità di scegliere la propria strategia e di misurarla in modo oggettivo e pragmatico.

La certificazione ITACA e ESIt

Il Protocollo ITACA e SBTool sono strumenti basati entrambi sulla medesima metodologia e si completano in un sistema integrato per la certificazione degli edifici di tipo istituzionale e di mercato. Per la certificazione dei risultati ottenuti dall’applicazione di tali strumenti di valutazione è nato il marchio di qualità per la sostenibilità degli edifici ESIt (Edilizia Sostenibile Italia) attraverso il quale è possibile certificare gli immobili di qualsiasi destinazione d’uso e per ogni fase del ciclo di vita.

Nel 1996 il processo di ricerca internazionale denominato Green Building Challenge si è posto l’obiettivo di definire uno standard che fosse comune a livello internazionale e insieme adatto a una completa contestualizzazione rispetto ai singoli ambiti locali di applicazione. Con questo si enfatizza l’importanza di un approccio globale verso il tema della sostenibilità, valorizzando al tempo stesso le specificità ambientali, sociali e politiche di ogni Paese. L’esito di tale processo di ricerca è la definizione di una metodologia nota come SBMethod. Insieme a oltre 20 Paesi, anche l’Italia ha aderito al processo di ricerca Green Building Challenge e, nel 2000, viene sviluppata e testata la prima applicazione della metodologia al contesto italiano dando vita allo strumento operativo SBTool IT.

Le caratteristiche di trasparenza e oggettività di valutazione di tale strumento, la natura prestazionale e non prescrittiva dei suoi criteri di valutazione, l’aderenza alla normativa tecnica nazionale dei metodi di calcolo e la semplice comunicazione del risultato finale sono gli aspetti che, nel 2002, inducono l’associazione delle Regioni Italiane (ITACA) ad adottare la metodologia SB come base per la realizzazione di uno strumento di valutazione di natura pubblica e di riferimento nazionale. Nasce quindi il Protocollo ITACA.

Il principio fondamentale su cui si basa l’SBMethod è la quantificazione del livello di sostenibilità di un edificio rispetto alla prassi costruttiva tipica dell’area geografica in cui si opera. L’analisi della prestazione degli edifici avviene attraverso una matrice di riferimento articolato in aree di valutazione, categorie e criteri seguendo una struttura a livelli gerarchici.

Le aree di valutazione tengono in considerazione le principali problematiche ambientali quali la qualità del sito, il consumo di risorse, i carichi ambientali, la qualità dell’ambiente indoor, la qualità del servizio, gli aspetti economici e sociali, gli aspetti culturali e percettivi. Attraverso la valutazione dei singoli criteri, viene preso in esame un particolare aspetto dell’edificio riferito a uno specifico tema (energia, acqua, materiali, comfort, impatto sul sito, qualità del servizio ecc.) verificando se, per quel determinato aspetto, l’edificio raggiunge l’obiettivo di sostenibilità richiesto e quanto si discosta dalla prassi costruttiva corrente.

Quindi un edificio che ottiene un punteggio zero su tutti i criteri, corrisponde concettualmente a un edificio standard per il quale sono stati rispettati i limiti normativi vigenti, senza mettere in atto alcuno specifico sforzo progettuale in risposta agli obiettivi di sostenibilità prefissati. Più la progettazione è avanzata in termini di sostenibilità, più il livello ottenuto si incrementa positivamente verso una prassi di eccellenza.

Le peculiarità degli strumenti di valutazione della sostenibilità energetico ambientale Protocollo ITACA e SBTool IT consentono loro di essere il riferimento a livello nazionale per la certificazione energetica e ambientale delle costruzioni rendendoli elementi chiave per ottenere un’efficace e misurabile trasformazione della pratica costruttiva verso edifici sostenibili di maggiore qualità e di una conseguente risposta del mercato immobiliare.

Il Protocollo ITACA e l’SBTool IT fanno parte di una rete europea di sistemi di certificazione basati sull’SBMethod che comprende Verde (Spagna), SBTool PT (Portogallo), SBTool CZ (Repubblica Ceca) e dal 2008 fanno parte della Sustainable Building Alliance. Quest’ultima è un’organizzazione internazionale volta a promuovere un’armonizzazione tra i sistemi di certificazione nazionali come il BREEAM, l’HQE, il DGNB.

La certificazione CasaClima

La certificazione CasaClima prevede una classificazione degli edifici in classi di prestazione energetica in base al fabbisogno calcolato di calore annuo per riscaldamento.

Il protocollo di certificazione energetica CasaClima nasce nel 2002 nella Provincia Autonoma di Bolzano e viene formalizzato successivamente a livello legislativo con l’integrazione nella legge urbanistica provinciale (L.P. 11 agosto 1997, n. 13, art. 127, comma 8). Con il decreto del Presidente della Provincia n. 34 del 29 settembre 2004 si introducono le categorie minime di fabbisogno energetico per le nuove costruzioni e l’obbligatorietà del certificato CasaClima per l’ottenimento del certificato di abitabilità.

 L’Agenzia CasaClima, nata nel maggio 2006 è l’ente unico designato per la certificazione energetica degli edifici.

 Il protocollo CasaClima prevede una classificazione degli edifici in classi di prestazione energetica in base al fabbisogno calcolato di calore annuo per riscaldamento riferito alla superficie netta riscaldata o indice termico (dalla classe B - indice termico ≤ 50 kWh/m²a alla classe Gold - indice termico ≤ 10 kWh/m²a). Questa classificazione privilegia la scelta di interventi che, alfine di contenere i fabbisogni di riscaldamento e climatizzazione, vanno ad agire in primis sull’efficienza energetica dell’involucro edilizio, ossia sull’isolamento termico.

Oltre all’indice termico, il protocollo di certificazione prevede anche il calcolo del rendimento energetico complessivo del sistema edificio-impianti espresso in fabbisogno annuo di energia primaria per riscaldamento, acqua calda, illuminazione, raffrescamento (in kWh/m²a) e in indice di emissione di CO₂ equivalente (in kg/m²a).

Il protocollo CasaClima valuta anche la sostenibilità ambientale, infatti con il sigillo CasaClimapiù, introdotto sin dal 2005, viene rilasciato in base al soddisfacimento di quattro criteri fondamentali:

• indice termico inferiore ai 50 kWh/m²a;
• uso di fonti energetiche rinnovabili;
• materiali ecologici e innocui per la salute(esclusione di materiali termoisolanti sintetici, PVC, impregnati chimici e solventi, legno tropicale);
• accorgimenti per la tutela dell’ambiente (es. recuperoa cque piovane, tetti verdi ecc.).

E‘ stata introdotta anche la certificazione CasaClima nature. Oltre al calcolo energetico, una valutazione quantitativamente di alcuni parametri ambientali minimi relativi ai materiali utilizzati per la costruzione. Gli indicatori di impatto ambientale presi in considerazione sono:

-       fabbisogno di energia primaria (PEI), ossia il fabbisogno di risorse energetiche necessarie per la fornitura di un prodotto o di un servizio. 

-        il potenziale di acidificazione (AP), parametro base della certificazione LCA, rappresenta l’emissione in aria di particolari sostanze acidificanti, quali ossidi di azoto e ossidi di zolfo

-        il potenziale di effetto serra (GWP), ossia L'indicatore effetto serra viene calcolato considerando, tra le sostanze emesse in aria, quelle che contribuiscono al potenziale riscaldamento globale del pianeta terra.

La presenza di materiali ad alto impatto ambientale prevede un aggravio del punteggio finale.

L’utilizzo di materiali che apportano un credito di CO₂ può essere desiderabile al fine di ottenere un bilancio favorevole.

Nella valutazione complessiva si considera anche l’indice di impatto idrico della struttura, ossia l’efficienza nell’utilizzo della risorsa acqua e l’impatto dell’edificio sul ciclo idrico naturale.