Pensavi che le città fossero il problema? In realtà possono anche essere la soluzione.

Parlando di crisi climatica e di ondate di calore – come quelle che hanno caratterizzato l’estate che ci lasciamo alle spalle, funestata anche da molte morti provocate direttamente o indirettamente dal caldo – si pensa alle città come il cuore incandescente del problema, luoghi dove le temperature torride sono intensificate dalla conformazione urbanistica e da materiali come cemento e asfalto.

Eppure le grandi città sono anche all’avanguardia delle soluzioni. È quello che sostiene un saggio recente uscito per Cambridge University Press (Local Greens - Cities and Twenty-first Century Environmental Problems). Le amministrazioni delle grandi città sono capaci di realizzare valide politiche di difesa dell’ambiente, in misura anche superiore a quelle condotte dagli Stati o dagli enti regionali: le grandi città hanno infatti forti incentivi ad affrontare i problemi ambientali, la cui risoluzione va principalmente a beneficio dei residenti locali, che se la città si organizza soffrono meno le conseguenze delle temperature elevate. E Torino non fa eccezione.

Politecnico e Città di Torino insieme contro il caldo
  
Al Politecnico di Torino si studiano strumenti di edilizia e urbanistica più sostenibili, non solo per ottenere città che resistono meglio alle ondate di calore, ma anche (e soprattutto) per risparmiare energia e ridurre le emissioni di gas serra.
Torino è una delle 100 città europee che hanno deciso di dotarsi di un piano di azione per la neutralità climatica. Questo dà luogo a una costante collaborazione tra l’Ateneo e la città, tra cui la consulenza prestata dal Politecnico al Comune per il Climate City Contract, nel cui contesto ha fornito la modellazione matematica e sviluppato un’innovativa piattaforma informatica dedicata.

Misurare il microclima per rendere la città più vivibile

Capire come cambia il clima da una strada all’altra significa capire anche come rendere la città più vivibile. Per questo il Dipartimento interateneo di Scienze, progetto e politiche del territorio (DIST), collabora con la Città di Torino per studiare e misurare il microclima urbano.

L’immagine con una scala di colori dal blu al viola racconta le differenze delle temperature e del comfort tra le diverse zone della città. La presenza di alberi e aree verdi, la vicinanza dei fiumi, il vento e la densità degli edifici possono infatti fare una grande differenza sul benessere che percepiamo negli spazi aperti.

Il DIST studia queste relazioni, con l’obiettivo di capire come progettare città più confortevoli e capaci di affrontare il caldo. Come spiega Riccardo Pollo, docente di Progettazione tecnologica e ambientale dell’architettura, conoscere il microclima può offrire indicazioni preziose per progettare meglio gli edifici e gli spazi che li circondano. Misurazioni e simulazioni aiutano a fare scelte più consapevoli: dalla quantità e qualità del verde ai materiali utilizzati per strade, facciate e tetti. Perché anche il modo in cui costruiamo e trasformiamo la città può contribuire al nostro benessere quotidiano.

La cittadinanza collabora con la ricerca

Anche la cittadinanza può contribuire a conoscere meglio e a prendersi cura della città in cui vive. È questo lo spirito di Interreg COMMONAIR, progetto europeo coordinato dal DIST del Politecnico, in collaborazione con la Città di Torino, che coinvolge gli abitanti del quartiere Barriera di Milano in un percorso di citizen science dedicato al microclima locale.
Grazie a due stazioni meteorologiche professionali e a più di dieci piccoli sensori di temperatura ospitati da associazioni e case private, il progetto raccoglie dati sul territorio, elaborati e validati anche con la collaborazione di Arpa Piemonte. Ai numeri si affianca l’esperienza diretta delle persone, basata su come percepiscono il caldo nei luoghi che vivono ogni giorno.
Queste informazioni permettono di individuare le zone più esposte alle ondate di calore, considerando anche il ruolo dell’ombra, delle aree verdi e degli alberi. Una volta al mese, volontari e ricercatori si incontrano alla Casa del Quartiere dei Bagni Pubblici di via Agliè per condividere osservazioni su questa mappa viva del microclima del quartiere. Insieme hanno scelto di chiamarsi, su proposta di un cittadino, “i Curiosi del Clima”.

Consumare meno energia, utilizzarla nel momento giusto, ripensare edifici e impianti perché sappiano adattarsi alle condizioni esterne e alle reali esigenze di chi li abita, abbattendo gli sprechi. È su queste direzioni che si muove la ricerca del Politecnico nel campo della fisica dell’edificio, esplorando soluzioni che vanno dagli involucri dinamici ai sistemi di climatizzazione personalizzata.
Ne abbiamo parlato con Marco Perino, professore ordinario di Fisica tecnica ambientale al Dipartimento Energia “Galileo Ferraris” – DENERG e decano del gruppo di ricerca TEBE, Technology Energy Building Environment.

“L’energia più sostenibile è quella che non consumiamo”, esordisce. Il primo passo è quindi limitare il fabbisogno energetico dell’edificio. Nuove tecnologie e nuovi materiali oggi ci aiutano.

In inverno si tratta soprattutto di ridurre le dispersioni di calore attraverso un involucro ben isolato e sistemi efficienti di recupero energetico. In estate la questione è più complessa: bisogna impedire al calore esterno e alla radiazione solare di surriscaldare gli ambienti, ma anche ridurre il calore prodotto all’interno da illuminazione, computer e altre apparecchiature.

La ricerca lavora su involucri sempre più performanti. I nuovi materiali superisolanti, per esempio, consentono di raggiungere elevate prestazioni con spessori molto inferiori rispetto agli isolanti tradizionali.

Ma la frontiera più interessante è rappresentata dagli involucri dinamici e responsivi: come le facciate capaci di modificare il proprio comportamento in funzione delle condizioni ambientali e delle necessità dell’edificio. Una parete molto isolante, infatti, è utile quando bisogna impedire al calore di entrare o uscire. Ma può diventare uno svantaggio quando il calore prodotto all’interno deve essere disperso. Una facciata dinamica può invece diventare, a seconda delle necessità, più o meno “permeabile” agli scambi termici, usando la ventilazione, l’ombreggiatura, materiali con proprietà termofisiche particolari.

Conclude Perino: “Il filo conduttore di queste tecnologie è un nuovo modo di pensare la sostenibilità degli edifici: non più soltanto involucri passivi e impianti che reagiscono a un termostato, ma sistemi capaci di prevedere, accumulare, modulare e adattarsi. Edifici che dialogano via internet con la rete energetica, sfruttano le condizioni ambientali favorevoli e concentrano le risorse dove e quando servono davvero. La transizione verso edifici più sostenibili passa quindi certamente da tecnologie più efficienti, ma soprattutto da una gestione più intelligente: consumare meno, consumare nel momento migliore e utilizzare l’energia soltanto dove produce un beneficio reale”.

Al Politecnico si studiano sistemi di costruzione che guardano al passato per il futuro: benché poco presenti per il momento in Italia, edifici realizzati con criteri di questo tipo vengono già costruiti in Svizzera e in Germania, grazie a progetti cui il Politecnico di Torino collabora direttamente.

“Parlando di lotta al cambiamento climatico, in primo luogo, è importante non peggiorare le cose”, avverte Andrea Bocco, docente di Progettazione tecnologica e ambientale e direttore del DIST, Dipartimento interateneo di Scienze, progetto e politiche del territorio. “Se per realizzare un edificio adeguatamente coibentato si procede con tecniche e materiali molto energivori, che di conseguenza producono una quantità maggiore di emissioni di gas climalteranti, si rischia di peggiorare il bilancio complessivo: l’edificio consumerà meno energia durante la conduzione successiva, la cosiddetta energia operazionale, ma intanto c’è stato un maggiore dispendio di energia cosiddetta incorporata, cioè quella necessaria a costruirlo. E quindi sono state anticipatamente riversate in atmosfera quantità maggiori di gas a effetto serra, che peggiorano la situazione del clima”.

Provvedimenti, anche legislativi, che non tengano conto di questi aspetti rischiano di combinare disastri, peggiorando il clima con l’obiettivo di migliorarlo.

La soluzione: ripensare i materiali, guardando anche alle esperienze di architettura locale e popolare, e tornando a utilizzare ciò che gli umani hanno scelto alle origini, ovvero materiali di costruzione di origine vegetale. Si tratta quindi di legno, ma anche paglia pressata, sughero, canapa… che, trattati in modo opportuno, offrono vantaggi preziosi, che li rendono intrinsecamente più sostenibili.

• In primo luogo, un materiale vegetale stocca naturalmente nella sua massa carbonio, che alla fine del ciclo di vita finisce naturalmente per disperdersi in atmosfera: utilizzarlo nell’edilizia significa prolungare la vita dei materiali e sequestrarlo per un periodo più prolungato (effetto “sink”).
• I materiali di tipo vegetale, se utilizzati con le tecniche adatte, hanno una buona capacità isolante; funzionano bene per evitare la dispersione di calore durante l’inverno, ma associati con materiali più pesanti isolano anche dal calore estivo: nuovi prodotti e tecniche costruttive per esempio riprendono in forme contemporanee il principio antico di associare fibre vegetali e terra cruda, per creare una massa isolante, efficace anche contro il caldo.
• Sostituire con materiali vegetali i materiali usati tradizionalmente in edilizia, come cemento o polistirene, implica un ulteriore risparmio di emissioni, perché i materiali vegetali nel loro ciclo di produzione producono meno emissioni di gas climalteranti.

Edifici con struttura in legno possono arrivare a 25 piani; perfino in Giappone, dove la normativa antisismica è particolarmente stringente, si è giunti a realizzare edifici di 14 piani.

Certo, le difficoltà non mancano, e questo è il motivo per cui l’introduzione di tecniche di questo tipo è lenta nel nostro paese. Come spiega Bocco: “Si tratta di tecniche nuove, che devono non solo diffondersi, ma possono essere ostacolate dalla normativa, dai costi, anche da una certa diffidenza culturale… alla fine nella favola dei tre porcellini la casetta di paglia e quella di legno non sono quelle vincenti… eppure i conti tornano, eccome. Con i colleghi del Politecnico di Zurigo abbiamo dimostrato che addirittura si può realizzare un edificio negativo dal punto di vista del carbonio, cioè che ne trattiene all'interno della sua massa – grazie alla struttura e all’isolamento – più di quanto non ne emetterà nel corso della sua vita”.

Ma non c’è soltanto il materiale vegetale edilizio. Un altro aiuto prezioso contro il calore proviene dal materiale vegetale vivente, vale a dire gli alberi: nel suo corso di progettazione ambientale urbana, Bocco porta studenti e studentesse a lavorare sui quartieri torinesi Aurora e Barriera di Milano, con l'obiettivo di aumentare il più possibile la vegetazione. Gli studi vengono donati al Comune e sono già stati oggetto di due mostre all'Urban Lab. Il risultato più chiaro, dice Bocco, è che gli interventi con il maggiore impatto sull'isola di calore sono le piantumazioni di alberi di grandi dimensioni.

Del resto, le città si muovono in questo senso: una ricerca pubblicata su Nature – Communications Hearth & Environment ha verificato che le città di tutto il mondo stanno ampliando gli spazi verdi, inclusi parchi, foreste urbane e prati; tra il 2000 e il 2020 circa il 90% delle città ha registrato un andamento in aumento della copertura arborea, mentre il 49% ha mostrato una crescita della vegetazione non arborea.

Di nuovi sistemi per integrare la vegetazione negli edifici e combattere l’effetto isola di calore ci ha parlato Roberto Giordano, docente di Progettazione tecnologica dell’architettura e dell’ambiente.

Spiega Giordano: “La città non ha più tempo di raffreddarsi come avviene in ambiente rurale: abbiamo un continuo stato di accumulo del calore e un rilascio da parte delle superfici urbane che, combinato a un’alta umidità, ci porta a temperature percepite molto superiori a quelle di comfort. Uno dei principali ostacoli al raffrescamento è l'asfalto. Questo materiale scuro agisce come una spugna termica, assorbendo la radiazione solare per poi rilasciarla lentamente sotto forma di calore sensibile, componente principale dell’effetto di surriscaldamento”.

La differenza rispetto alla vegetazione è radicale, perché il verde si comporta proprio in modo opposto: se l'asfalto accumula energia e la restituisce scaldando l'aria circostante, la vegetazione, invece, oltre a fare ombra, utilizza una parte della radiazione solare che assorbe per alimentare i processi di evapotraspirazione, trasferendo energia sotto forma di calore latente. Attraverso l'evapotraspirazione, infatti, le piante utilizzano l'energia del sole per trasformare l'acqua in vapore: un processo che assorbe energia, rinfrescando attivamente l'ambiente circostante

La città, ovviamente, non può essere demolita. Ma può essere progressivamente trasformata.
I due aspetti su cui lavorare sono la riduzione della componente del calore sensibile e l'aumento della componente del calore latente: in pratica ridurre l’asfalto e aumentare la vegetazione.
Creare quanto più possibile boschi urbani, ripensando anche la mobilità per lasciare spazio agli alberi, è la soluzione migliore, ma anche la più radicale; può essere affiancata da altri interventi, più semplici da integrare nelle strutture esistenti.

Depavimentazione. Non si tratta solo di rimuovere l’asfalto in favore della vegetazione. Per ottenere superfici drenanti e porose, si possono utilizzare anche materiali innovativi, progettati per riflettere maggiormente la radiazione solare e ridurre l’accumulo di calore. In alcuni casi, la loro struttura porosa favorisce inoltre l’infiltrazione e l’evaporazione dell’acqua, contribuendo al raffrescamento delle superfici: diciamo che, in un certo senso, consente alla superficie urbana di respirare. Un esempio è l'intervento realizzato dal Politecnico presso il Castello del Valentino, dove pavimentazioni chiare e porose riducono significativamente l'accumulo termico rispetto all'asfalto standard.

Rain gardens (Giardini della pioggia). Si tratta di aree ottenute mediante interventi di scavo e sistemazione a verde, costituite da diversi strati con funzioni specifiche: la ghiaia, che favorisce il drenaggio; il tessuto non tessuto, che filtra l’acqua; il terreno, che intercetta l’acqua e contribuisce alla rimozione delle sostanze inquinanti; infine, la vegetazione arbustiva e/o arborea. Hanno un doppio effetto contro due temibili conseguenze della crisi climatica: le ondate di calore e le precipitazioni violente. Se la vegetazione esercita il già citato effetto rinfrescante, i giardini della pioggia, durante le cosiddette bombe d’acqua, intercettano il deflusso delle acque meteoriche, alleggerendo la portata d’acqua destinata alle fognature e contribuendo a ridurre il rischio di allagamenti.

Tetti verdi. I tetti possono essere protetti dal calore attraverso il ricorso a coperture vegetali innovative di tipo innovativo. Possiamo distinguerne due tipi:

• i tetti estensivi: hanno spessori ridotti, che consentono loro di estendersi su una superficie senza aumentare significativamente il peso della copertura, quindi si adattano anche alle coperture già esistenti, anche di lieve pendenza;
• i tetti intensivi: hanno spessore significativo, arriviamo in alcuni casi anche a 1,30 m di profondità: la soluzione deve essere pensata e integrata sin da subito in fase di progetto, perché bisogna tenere conto del sovraccarico dovuto alla presenza della terra. È necessario predisporre anche un impianto di irrigazione, in genere automatico. Un esempio ne è il celebre Bosco Verticale di Milano o il 25 Verde di Torino, in entrambi i casi con dimostrati effetti di abbassamento della temperatura circostante.

Le facciate verdi. Come per i tetti le facciate verdi, o vegetate, possono essere di due tipi:

• facciate con rampicanti e decombenti: la vegetazione si appoggia alla facciata ma cresce in piena terra o in vasi disposti in posizioni strategiche per garantire un effetto tappezzante.
• Living Wall Systems: la vegetazione cresce direttamente sulla facciata diventandone parte integrante.

Il Politecnico ha condotto numerose ricerche sulla progettazione di soluzioni verdi per l’ambiente urbano e per gli edifici. Tra i numerosi progetti, vale la pena ricordare GRE_EN_S (GREen ENvelope System), che ha previsto progettazione, realizzazione, monitoraggio e brevettazione di un Living Wall System modulare, leggero e a basso impatto ambientale, grazie all'impiego di materiali naturali o riciclati nella sua produzione.

Nel corso dei 36 mesi di attività e attraverso una serie di installazioni in diversi contesti di esposizione e microclima, il sistema GRE_EN_S ha evidenziato una significativa riduzione delle temperature superficiali nel periodo estivo, con conseguenti riduzioni delle temperature interne. Il monitoraggio, condotto con il Dipartimento di Energia, in un edificio dimostratore realizzato all'Environment Park, confrontando il Living Wall System GRE_EN_S con una facciata tradizionale isolata a cappotto, ha mostrato riduzioni della temperatura interna fino a 3-4 °C.

Un punto di forza del Living Wall System modulare è il ridotto spessore, unito alla facilità di assemblaggio, che lo rende assimilabile a una facciata ventilata tradizionale, installata mediante un sistema di montanti e traversi in alluminio. Anche il sistema di irrigazione a goccia è stato progettato secondo la stessa logica di semplicità e integrazione costruttiva.

Conclude Giordano: “Questo è il punto cruciale: il verde costituisce una soluzione in grado di competere con i migliori sistemi di isolamento convezionali”. Esempi concreti seguiti dal Politecnico, come Casa Capriolo (all'angolo tra via Arsenale e via Alfieri a Torino), dimostrano che queste tecnologie sono già realtà”.