inteso delineare un approccio comune basato sull’integrazione degli attuali protocolli di sostenibilità energetica ed ambientale degli edifici (rating systems) di livello nazionale o internaziona- le (come Leed, Breeam, Casaclima, Itaca, Well), incoraggiando l’applicazione del concetto del ciclo di vita (LCA) all’intero edi- ficio e ritenendolo ad oggi l’unico strumento scientifico e deci- sionale di supporto alla progettazione per controlare e ridurre gli impatti ambientali.
Nei processi decisionali l’integrazione tra BIM e LCA co- stituisce un nuovo paradigma operativo in grado di ottimizzare le capacità di valutazione dell’impatto ambientale dei manufatti già dalle fasi iniziali del progetto. Alla modellazione informativa si associano capacità di condurre analisi e verifiche basate su dati oggettivi, abilitanti possibilità di formulare domande circo- stanziate circa comportamenti e impatti delle alternative proget- tuali in rapporto a determinate condizioni al contorno, consen- tendo di passare da approcci del tipo if then a quelli del what if? (Saggio, 2007).
Da un lato, l’uso del BIM permette di avere una risorsa di conoscenze aperte alla condivisione e a usi molteplici, supporto per lo sviluppo di progetti costantemente aggiornati e interroga- bili in ogni fase del processo e per la scelta di azioni fondate su basi informative circostanziate lungo tutta la vita dell’edificio (Krinshnamurti et al., 2014). Dall’altro, il LCA riesce a simula- re, mediante analisi complesse e multidisciplinari, i diversi im- patti ambientali di prodotti/processi/servizi in funzione di una molteplicità di aspetti che caratterizzano l’oggetto in analisi. La possibilità di integrare i due metodi, collegando ai processi edi- lizi, componenti e/o materiali previsti in un progetto, con infor- mazioni e impatti ambientali di prodotti/processi/servizi ottenuti attraverso l’attuazione di molteplici LCA sui componenti e/o materiali utilizzati nel progetto stesso, consente di analizzare i carichi ambientali, permettendo di apportare modifiche utili alla
mitigazione degli impatti (Lavagna, 2008).
Il contributo riporta una sintesi di risultati ottenuti nella sperimentazione di un’applicazione BIM-LCA sul progetto dimostratore della ricerca Smart Case. L’obiettivo della spe- rimentazione è l’analisi mediante LCA gli impatti ambientali della cellula abitativa nZEB realizzata a Benevento nel 2018, individuando le scelte progettuali e realizzative che hanno inciso maggiormente in termini di impatto ambientale e ipotizzando soluzioni migliorative per la riduzione di tali impatti lungo l’in- tero processo edilizio (Fig. 1).
Il processo di analisi ha previsto la modellazione in BIM della cellula abitativa (attraverso il software Autodesk, Revit Ar- chitecture) e la valutazione attraverso un applicativo interopera- bile per le analisi LCA (con il software Bionova Ltd, One Click LCA). Gli step del processo di analisi hanno previsto: l’analisi dello stato di fatto; la valutazione degli impatti e la scelta delle soluzioni migliorative; il confronto dei risultati.
I risultati delle analisi LCA hanno fatto emergere delle criti- cità rispetto alla valutazione di impatto ambientale dell’edificio nZEB. La cellula abitativa, pur avendo ottenuto certificazioni per le elevate prestazioni energetiche, è caratterizzata da un peso ambientale elevato se si fa riferimento all’intero ciclo di vita dell’edificio e dei suoi componenti. In particolare, i risultati del- la valutazione stimano per l’edificio realizzato (Fig. 2):
- circa 255 tonnellate di CO2 eq rilasciata in atmosfera; - circa 3 milioni di megajoule (MJ) di energia utilizzata; - un’impronta di carbonio pari a 2346 kg CO2 eq/m2.
Analizzando nel dettaglio le soluzioni progettuali caratteriz- zate da una maggiore incidenza sull’impatto ambientale dell’e- dificio, il sistema di fondazione ha restituito un peso ambientale estremamente alto a causa della presenza di un vespaio ventilato realizzato con casseforme modulari in plastica (Fig. 3).
Diverse alternative progettuali sono quindi state simulate
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Technology and Construction of a New Material Culture
sulla base della quantità di anidride carbonica equivalente emes- sa in atmosfera durante la produzione, il trasporto e la posa in opera, al fine di ridurre il carico ambientale della cellula abitati- va. Mantenendo invariata la distribuzione degli spazi, sono state definite fra le principali soluzioni migliorative una fondazione a plinti collegati con intercapedine formata dall’impalcato del solaio di calpestio e una struttura portante intelaiata con travi e pilastri in legno (come alternativa alla struttura portante in pan- nelli XLAM). È da precisare che nella scelta di soluzioni miglio- rative non sono stati presi in considerazione solo materiali locali, strategia invece perseguita nel progetto Smart Case.
I risultati ottenuti nel ricalcolo delle valutazioni LCA hanno restituito un notevole decremento delle stime relative allo stato di fatto (Fig. 4):
- da 255 tonnellate a 110 tonnellate di CO2 eq rilasciate, con una riduzione pari al 57%;
- da 3 milioni a 1,7 milioni di megajoule (MJ) di energia utilizzata, con una riduzione pari al 43%;
- da 2346 a 764 kg CO2 eq/m2 l’impronta di carbonio, con
una riduzione pari al 68%.
La sperimentazione sulla cellula abitativa Smart Case ha consentito di effettuare alcune riflessioni sulle potenzialità della modellazione informativa per la mitigazione degli impatti am- bientali degli edifici nZEB e sui risultati ottenuti.
Il modello BIM del progetto, quale prototipo virtuale delle soluzioni architettoniche, tecniche e impiantistiche, consente di implementare con modalità semplificate analisi LCA caratteriz- zate da un’elevata complessità computazionale. Tale processo necessita tuttavia di un considerevole lavoro d’inventario e cata- logazione degli impatti ambientali legati ai materiali, ai sistemi, ai componenti e alle lavorazioni previste.
Rispetto alle scelte relative ai materiali da costruzione, i ri- sultati hanno dimostrato come l’utilizzo di materiali locali non risulti essere necessariamente l’opzione più sostenibile se si con-
sidera l’impatto sull’intero ciclo di vita dei prodotti edilizi (Fig. 5).
Infine, la valutazione ha dimostrato come un edificio dalle elevate prestazioni energetiche e certificato nZEB, non sempre possa essere considerato sostenibile in un’ottica Life Cycle Ap- proach che connota in chiave ecocompatibile l’intero processo edilizio. È necessario quindi che il settore delle costruzioni, su- perata la leva dell’efficienza energetica, miri a nuovi obiettivi orientati verso una visione sistemica della sostenibilità (Cam- pioli, Lavagna, 2013), attraverso percorsi di innovazione am- bientale supportati dallo sviluppo di tecnologie digitali in una prospettiva co-evolutiva (Fig. 6).
Sviluppi futuri
Gli scenari della ricerca digitale e delle sue ricadute ope- rative, vedono nell’integrazione fra innovazione tecnologica, tecnologie digitali, l’approccio al ciclo di vita e la valutazione ambientale basata sul metodo LCA un percorso d’innovazione ambientale che va in direzione di una visione sistemica della so- stenibilità, elaborando una diversa cultura del progetto, in grado di relazionare tecnologia e ambiente, legandoli sinergicamente in una prospettiva co-evolutiva e interessando aspetti quali l’e- conomia circolare, la sostenibilità dei prodotti e dei processi di produzione.
Il settore delle costruzioni è tuttavia ad oggi fra quelli meno industrializzati e, di conseguenza, meno digitalizzati in confron- to ad altre realtà produttive e se si guarda all’intero ciclo di vita degli edifici, l’applicazione diffusa di approcci life cycle-based per la valutazione degli impatti ed emissioni è ancora lontana.
Rispetto a futuri sviluppi nella gestione dei processi decisio- nali lungo l’intero ciclo di vita delle componenti dell’ambiente costruito e nella valutazione della sostenibilità ambientale rispet- to ad approcci life cycle permangono diverse criticità. Un primo