Capitolo 5
INDAGINI RELATIVE ALL’IMPATTO AMBIENTALE DIPENDENTE
DALL’UTILIZZO DI PARETI VEGETALI
5.1. ANALISI COMPARATIVA SUL CICLO DI VITA DI SISTEMI GREEN FAÇADE E
LIVING WALL
Come già chiarito nei capitoli precedenti esistono differenti tipologie disponibili sul mercato per ottenere pareti vegetali adatte agli ambienti esterni e nello specifico le due categorie principali sono green façade e living wall, che includono tecniche diverse a seconda dei materiali usati e delle componenti adottate dalle varie aziende produttrici.
Proprio per quantificare i benefici di differenti soluzioni di inverdimento delle facciate di un edificio, un team di ricercatori ha condotto uno studio1 con l’obiettivo di valutare gli aspetti
ambientali associati alla costruzione, manutenzione e rimozione di 1 m2 di facciata e di
determinare l’impatto dell’esaurimento dei materiali, della fabbricazione, del trasporto, dell’installazione, della manutenzione e dello smaltimento, per 4 tipologie di pareti vegetali; era inoltre prevista la comparazione con una parete convenzionale priva di tali sistemi.
Sono quindi stati presi in esame, nella città olandese di Delft, un edificio realizzato in mattoni, privo di rivestimento vegetale, (fig. 5.1.1), una facciata convenzionale coperta con rampicanti piantati alla base (sistema vegetale diretto, fig. 5.1.1), una facciata convenzionale coperta con rampicanti piantati alla base e dotata di struttura in acciaio inossidabile che crea una intercapedine d’aria tra lo strato di vegetazione e la facciata (sistema vegetale indiretto, fig. 5.1.2), una facciata convenzionale coperta con una tecnologia living wall dotata di tasche che contengono il terreno (fig. 5.1.2) ed una facciata convenzionale con sistema living wall dotato di uno strato di feltro (5.1.3).
I benefici ottenibili grazie all’utilizzo di pareti vegetali sono stati analizzati fin dagli anni Ottanta, soprattutto in Germania, ma molti di questi sono stati semplicemente stimati e non quantificati.
Tra la parete e lo strato denso di verde verticale esiste uno strato di aria “stagnante”, sia per le soluzioni con radici piantate nel terreno, sia per sistemi basati sul metodo idroponico, che provoca un effetto isolante; inoltre il tappeto di piante può assolvere alla funzione di ulteriore strato che assolve alla stessa finalità.
Fig. 5.1.1: la parete priva di rivestimento vegetale (a sinistra) e il sistema vegetale diretto (a destra).
Fig. 5.1.2: il sistema vegetale indiretto (a sinistra) e il living wall dotato di tasche che contengono il terreno (a destra).
La luce del Sole viene filtrata dalle foglie: dell’intera quantità un’aliquota compresa tra il 5% e il 30% viene riflessa, una percentuale tra il 5% e il 20% viene sfruttata per la fotosintesi, dal 10% al 50% viene convertita in calore, dal 20% al 40% è usata per l’evapotraspirazione e dal 5% al 30% passa attraverso le foglie. Questo effetto di schermatura all’esposizione della luce solare assicura un effetto refrigerante nelle zone caratterizzate da clima più caldo; a ciò si somma il fenomeno dell’evaporazione dell’acqua (evapotraspirazione), generato dalle piante e dalle radici, che raffredda lo strato di aria. Grazie a questa combinazione di effetti si crea una riduzione della temperatura interna degli ambienti: ogni decremento di temperatura di 0.5°C comporta una diminuzione del fabbisogno di elettricità per il funzionamento di sistemi di condizionamento al di sopra dell’8%2.
In inverno avviene l’effetto contrario ed inoltre il fogliame riduce la velocità del vento, attenuando la perdita di calore della parete a causa del fenomeno convettivo.
Anche il meccanismo di regolazione della temperatura esterna genera benefici in termini di isolamento termico, dato che gli strati di materiale isolante e di aria stagnante rallentano il tasso di calore scambiato tra interno ed esterno dell’edificio, parametro dipendente dalla differenza di temperatura nei due ambienti.
Il gruppo di ricerca prese in considerazione la posizione di Delft, in Olanda, in relazione ai vari siti da cui ricevere i materiali e le essenze vegetali per i sistemi verdi, mentre per la realizzazione della parete priva di rivestimento fu considerato che i materiali utilizzati fossero reperibili a livello locale.
Il periodo di analisi per valutare gli aspetti ambientali e l’impatto potenziale fu stabilito in relazione ad una durata di servizio della facciata pari a 50 anni; riguardo ai sistemi living wall fu considerata la sostituzione di una certa percentuale di piante all’anno (10%/anno per il sistema a tasche e 3.5%/anno per il sistema con feltro). Inoltre furono effettuate valutazioni sul periodo di servizio dei vari materiali che costituivano le varie tecnologie verdi e il sistema di irrigazione.
Fu quantificato un consumo di acqua medio all’anno per i sistemi living wall nella misura di 1l/giorno per il sistema a tasche e di 3l/giorno per il sistema a feltro, mentre per le altre tipologie non furono considerati sistemi di irrigazione.
Altro aspetto valutato fu la possibilità di riciclare e riutilizzare alcuni dei materiali impiegati per la realizzazione delle pareti.
Componenti Materiali Peso (kg/m2) Distanza (km) Vita di servizio (anni) 1 Parete semplice Muratura interna Isolante Intercapedine d’aria Muratura esterna Malta Calcare Lana di roccia Cavità Mattoni (argilla) Sabbia+cemento+acqua 147 4.3 -145 84 62 190 -80 15 50 50 -50 50
Tab. 5.1.1: materiali, peso, distanza di trasporto e vita di servizio dei componenti della parete semplice.
Componenti Materiali Peso (kg/m2) Distanza (km) Vita di servizio (anni)
2 Sistema diretto Muratura interna Isolante Intercapedine d’aria Muratura esterna Malta Vegetazione Calcare Lana di roccia Cavità Mattoni (argilla) Sabbia+cemento+acqua Hedera Helix 147 4.3 -145 84 5.5 62 190 -80 15 30 50 50 -50 50 50
Tab. 5.1.2: materiali, peso, distanza di trasporto e vita di servizio dei componenti del sistema vegetale diretto.
Componenti Materiali Peso (kg/m2) Distanza (km) Vita di servizio (anni)
3 Sistema indiretto Muratura interna Isolante Intercapedine d’aria Muratura esterna Malta Intercapedine d’aria Bulloni Supporti distanziatori Supporti strutturali Vegetazione Calcare Lana di roccia Cavità Mattoni (argilla) Sabbia+cemento+acqua Cavità Acciaio inossidabile Acciaio inossidabile Acciaio inossidabile Hedera Helix 147 4.3 -145 84 -0.015 0.045 1.55 2,7 62 190 -80 15 -18 18 18 30 50 50 -50 50 -50
Tab. 5.1.3: materiali, peso, distanza di trasporto e vita di servizio dei componenti del sistema vegetale indiretto.
Componenti Materiali Peso (kg/
m2) Distanza (km) Vita di servizio (anni)
4 LW con tasche Muratura interna Isolante Intercapedine d’aria Muratura esterna Malta Bulloni Supporti distanziatori Intercapedine d’aria Sezione a U di supporto Vasi
Materiale per crescita Vegetazione Sistema d’irrigazione Acqua richiesta Calcare Lana di roccia Cavità Mattoni (argilla) Sabbia+cemento+acqua Acciaio S235 Acciaio S235 Cavità Acciaio S235
Polietilene ad alta densità Terreno in vaso Pteropsida Polietilene Acqua di rubinetto 147 4.3 -145 84 0.27 0.315 -4.62 13.2 75.6 8 0.26 365 62 190 -80 15 15 15 -15 15 30 30 35 0 50 50 -50 50 -50 50 10 7.5 1
Tab. 5.1.4: materiali, peso, distanza di trasporto e vita di servizio dei componenti del sistema living wall con tasche.
Componenti Materiali Peso(kg/m2) Distanza(km) Vita di servizio (anni)
5 LW con feltro Muratura interna Isolante Intercapedine d’aria Muratura esterna Malta Bulloni Supporti distanziatori Intercapedine d’aria Sezione a U di supporto Lastra schiumosa Manto bianco Manto di lana Manto in polietilene Manto nero Vegetazione Sistema d’irrigazione Acqua richiesta Calcare Lana di roccia Cavità Mattoni (argilla) Sabbia+cemento+acqua Acciaio S235 Acciaio S235 Cavità Acciaio S235 PVC Polipropilene Poliamide
Polietilene a bassa densità Polipropilene Pteropsida Polietilene Acqua di rubinetto 147 4.3 -145 84 0.13 0.19 -4.62 7 0.3 0.6 0.045 0.27 7.5 0.09 1095 62 190 -80 15 65 65 -65 65 65 65 65 65 30 35 0 50 50 -50 50 -10 10 10 10 10 3.5 7.5 1
Tab. 5.1.5: materiali, peso, distanza di trasporto e vita di servizio dei componenti del sistema living wall con feltro.
Tutte le 5 alternative sono state messe a confronto per quanto riguardava il carico ambientale in termini di riscaldamento globale, tossicità per l’uomo ed ecotossicità dell’acqua dolce; dal grafico in figura 5.1.4 si nota come la scelta di un living wall con strati di feltro comporti conseguenze sul riscaldamento globale circa due volte superiori agli altri sistemi; nei confronti della tossicità per l’uomo l’impatto è alto per entrambe le tipologie living wall e per il sistema indiretto. Il living wall con strati di feltro provoca inoltre notevoli effetti sull’ecotossicità dell’acqua dolce. Da notare che nel calcolo del carico ambientale per gli elementi in acciaio inossidabile viene tenuta in considerazione la possibilità di utilizzare una percentuale pari al 30% di acciaio riciclato nel processo produttivo, aliquota comunemente considerata nei database di tutto il mondo; risulta comunque uno dei materiali con impatto considerevole sull’ambiente, fino a 10 volte superiore se paragonato ad altri materiali utilizzabili per le medesima funzione di sostegno, come legno, polietilene ad alta densità e acciaio rivestito.
Fig. 5.1.4: grafico del profilo di carico ambientale relativo a riscaldamento globale, tossicità per l’uomo ed ecotossicità per l’acqua dolce.
La figura 5.1.5 riporta invece grafici relativi all’influenza delle categorie materiale, trasporto e smaltimento dei quattro sistemi di supporto della vegetazione. La differenza più alta riguarda l’impatto dei materiali per i sistemi di supporto; ciò spiega il basso influsso sull’ambiente del sistema diretto, per il quale inoltre, come nel caso del sistema indiretto, anche la vegetazione ha un effetto limitato, legato solo al trasporto, non necessitando di sistemi di irrigazione e nutrimento. Per il living wall con feltro lo smaltimento è causa di un impatto notevole, data l’impossibilità di riciclare interamente i moduli.
Fig. 5.1.5: grafici del profilo di carico ambientale totale per le categorie materiale, trasporto e smaltimento per il sistema diretto (a), indiretto (b), living wall con tasche (c) e living wall con feltro (d).
Passando adesso alla valutazione dei benefici, è necessario fare presenti alcune considerazioni: prima di tutto dobbiamo considerare che la stima dei fenomeni positivi conseguenti all’uso di facciate verdi dipende dal tempo che impiegano le essenze vegetali a rivestire completamente la parete. Nel caso dell’Hedera Helix, ad esempio, usata nel sistema diretto ed in quello indiretto, il completo rivestimento avviene dopo 20 anni (considerando una velocità di crescita verticale di 0.5 m/anno); per i living wall il calcolo dei benefici può essere effettuato subito dopo l’installazione dei moduli prefabbricati.
Per il calcolo del risparmio energetico per il riscaldamento è stata assunta una resistenza termica addizionale di 0.09 K m2 W-1, al fine di considerare lo strato di aria stagnante presente sia
per il sistema diretto che indiretto, mentre per i living wall si è sommata la trasmittanza del substrato e dei materiali usati.
È stato utilizzato un modello di simulazione (Termo 8.0 Microsoftware) per calcolare l’influenza sul profilo ambientale sia per un clima di carattere temperato (Olanda), sia per un clima di tipo mediterraneo (Italia). Gli edifici usati per la simulazione in entrambe le località avevano una superficie di piano di 75 m2 e un volume di 296 m3, con tre piani fuori terra ed erano posti in
condotta da altri studiosi3, riguardo alla diminuzione di temperatura in un cosiddetto “urban
canyon” con facciate verdi ed alla percentuale di riduzione raggiunta per il condizionamento dell’aria. Per il clima temperato il risparmio legato al condizionamento non è stato preso in considerazione, mentre nel caso di contesto mediterraneo è stato fatto riferimento al consumo per edifici in classe energetica B a Genova.
Anche l’uso di biomasse prodotte dalla potatura dell’Hedera Helix e dalla sostituzione delle piante nei sistemi living wall può essere convertito in energia. Il calcolo di tale beneficio mostra un impatto molto piccolo sul totale dei benefici ambientali.
La tabella 5.1.6 riporta le percentuali di energia risparmiata e la diminuzione di temperatura nei vari casi di studio.
Tipologia di sistema Benefici Clima mediterraneo Clima temperato
Sistema diretto Risparmio energetico per riscaldam. Diminuzione temperatura
Risparmio energetico per condizionam.
1.2% 4.5°C 43% 1.2% 2.6°C -Sistema indiretto Risparmio energetico per riscaldam.
Diminuzione temperatura
Risparmio energetico per condizionam.
1.2% 4.5°C 43% 1.2% 2.6°C -Living Wall con tasche Risparmio energetico per riscaldam.
Diminuzione temperatura
Risparmio energetico per condizionam.
6.3% 4.5°C 43% 6.3% 2.6°C -Living Wall con feltro Risparmio energetico per riscaldam.
Diminuzione temperatura
Risparmio energetico per condizionam.
4% 4.5°C 43% 4% 2.6°C
-Tab. 5.1.6: risparmio energetico per riscaldamento e condizionamento e diminuzione di temperatura in climi di tipo mediterraneo e temperato valutato da Alexandri e Jones.
A questo punto sono stati presi in considerazione i carichi ambientali in termini di riscaldamento globale, tossicità per l’uomo ed ecotossicità dell’acqua dolce, dovuti al risparmio energetico. I grafici a e b di figura 5.1.6 mostrano che i living wall, grazie alle proprietà di isolamento altamente performanti dei materiali che li costituiscono, producono benefici nettamente superiori rispetto ai sistemi diretto ed indiretto, per i quali solo lo strato di vegetazione ha un effetto isolante. Inoltre è possibile notare quanto i benefici ambientali siano particolarmente evidenti in un clima di carattere mediterraneo, rispetto al temperato, grazie al grande risparmio energetico per il condizionamento che provocano i sistemi verdi.
3 Cfr. E.Alexandri-P.Jones, Temperature decrease in a urban canyon due to green walls and green roofs in diverse
Fig. 5.1.6: grafici del profilo di carico ambientale (riscaldamento e condizionamento) per le categorie materiale, trasporto e smaltimento in un clima mediterraneo (a) e temperato (b).
Mettendo a confronto tutti i risultati ottenuti, il gruppo di ricerca ha condotto una valutazione al fine di stabilire quale tipologia di sistema vegetale potesse considerarsi effettivamente sostenibile.
Da un punto di vista dell’impatto ambientale il sistema indiretto e i living wall risultano una scelta poco felice, anche se nel primo caso la scelta di un materiale differente dall’acciaio inossidabile per la struttura di sostegno, potrebbe condurre ad effetti negativi di gran lunga ridotti, mentre per quanto riguarda i living wall, soprattutto la tecnologia con feltro, non sembra esistere una soluzione per abbattere l’effetto negativo sull’ambiente.
In generale il sistema diretto ed indiretto comportano minimi benefici sul risparmio energetico per riscaldamento, al contrario mostrano un importante effetto refrigerante, in particolare in clima mediterraneo, come avviene anche nei living wall, che però risultano maggiormente efficienti anche in termini di risparmio energetico nella stagione invernale.
Per i climi temperati il profilo di carico ambientale è più alto del risparmio energetico per il riscaldamento per tutte le tipologie prese in esame, tranne nel caso del sistema diretto, che può considerarsi sostenibile (si può considerare sostenibile un sistema quando il carico ambientale è inferiore al profilo dei benefici ambientali), come si vede dal grafico di figura 5.1.7.
Fig. 5.1.7: grafici del carico ambientale totale dei vari sistemi vegetali e dei benefici per il riscaldamento e condizionamento in clima mediterraneo e temperato.
Per il clima mediterraneo il sistema diretto risulta sostenibile, grazie al risparmio energetico relativo al condizionamento ed il living wall con tecnologia a tasche può considerarsi pressoché sostenibile. Non può dirsi la stessa cosa del sistema dotato di feltro dato che in entrambe situazioni climatiche il carico ambientale è maggiore dei benefici. In questa indagine non sono però stati presi in considerazione diversi parametri che sono coinvolti solitamente per quantificare il potenziale di condizionamento che può generare una parete verde (umidità, temperatura, vento, etc.) ed il fenomeno dell’evaporazione dell’acqua, che si verifica in maniera considerevole nei living wall, piuttosto che nei sistemi dotati di piante rampicanti, e che provoca sensibili effetti sulla regolazione della temperatura.
Sulla base di tale ricerca possiamo concludere che:
• il sistema diretto ha un’influenza minima sull’ambiente e quindi rappresenta una scelta sempre sostenibile per i casi esaminati;
• il sistema indiretto ha un impatto non indifferente sull’ambiente, ma la scelta di un altro materiale, differente dall’acciaio inossidabile, per il sistema di supporto, potrebbe renderlo un’alternativa valida dal punto di vista della sostenibilità per il clima mediterraneo, grazie al risparmio energetico per riscaldamento e condizionamento che genera;
• il living wall col sistema a tasche non ha un grande impatto a causa dei materiali coinvolti che influiscono positivamente sulla resistenza del sistema. Il profilo di impatto ambientale potrebbe essere ulteriormente migliorato grazie ad una maggiore integrazione con l’involucro edilizio;
• Il living wall con la tecnologia degli strati di feltro ha un alto impatto ambientale a causa degli aspetti legati alla durabilità ed ai materiali utilizzati.
Ovviamente, come fanno presente i ricercatori stessi, tali valutazioni sono valide per il particolare tipo di facciata adottato, per il contesto climatico e le località di studio scelte, oltreché sulla base delle ipotesi di partenza dell’analisi.
5.2 VALUTAZIONE DEL CICLO DI VITA DEI LIVING WALL: PRESTAZIONI IN
TERMINI DI PURIFICAZIONE DELL’ARIA E ENERGIA
Una ricerca analoga e correlata alla precedente venne condotta qualche anno dopo da ricercatori dell’Università della British Columbia4, in Canada, che, riconoscendo nel campo
dell’edilizia uno dei maggiori contributori ai problemi ambientali, indicò quanto fosse decisivo perseguire un’indirizzo sostenibile nel settore delle costruzioni.
Basti pensare che negli Stati Uniti un consumo di energia elettrica pari al 72% del totale è legato agli edifici, mentre per le emissioni di anidride carbonica si raggiunge il 38.9% del totale.
Questo studio ha preso quindi in considerazione i benefici legati al risparmio energetico ed alla purificazione dell’aria ottenibili grazie alle pareti vegetali. Anche in questo caso, come nello studio precedente, sono stati valutati i carichi ambientali (consumo energetico e emissioni chimiche) prodotti a seguito della realizzazione delle varie componenti del sistema verde (considerando il consumo delle materie prime, la produzione, la manutenzione e la rimozione), relativamente ad un campione della superficie di 1 m2 e si sono messi a confronto diverse
tecnologie: un sistema con box in polietilene espanso ad alta densità, contenenti terreno, con piante sempreverdi e dotato di sistema di irrigazione, un tipo con feltro sostenuto da pannelli in PVC e dotato anch’esso di sistema di irrigazione ed una tipologia con traliccio in acciaio inossidabile con piante sempreverdi rampicanti (fig. 5.2.1).
Fig. 5.2.1: i 3 sistemi di parete vegetale analizzati.
4 Cfr. H.Feng-K.Hewage, Lifecycle assessment of living walls: air purification and energy performance, in “Journal of Cleaner Production”, 2014, pp. 1-9.
Le valutazioni sono state effettuate per il medesimo sito dello studio già visto in precedenza, cioè Delft in Olanda e sono state prese in considerazione le stesse ipotesi riguardo la vita di servizio generale dei vari sistemi (50 anni), il periodo di utilizzo del sistema di irrigazione prima della sostituzione dovuta alla cristallizzazione dei sali (7.5 anni) etc. La tabella 5.2.1 riporta il periodo di servizio dei vari componenti.
Tipo sistema Componenti Materiali Peso
(kg/m2) Distanza (km) Vita di servizio (anni) Sistema a graticcio Bulloni
Supporti distanziatori Componenti di supporto Vegetazione
Acciaio inox Acciaio inox Rete in acciaio inox H. helix 0.015 0.045 1.55 2.7 18 18 18 30 50 50 50 50 Sistema a box Bulloni
Supporti distanziatori Sezione di supporto a U Box
Materiale per crescita Vegetazione Sistema di irrigazione
Acciaio S235 Acciaio S235 Acciaio S235 Polietilene alta dens. Terreno Pteropsidia Polietilene 0.27 0.315 4.62 13.2 75.6 8 0.26 15 15 15 15 30 30 35 50 50 50 50 50 10 7.5 Sistema con feltro Bulloni
Supporti distanziatori Sezione a U di supporto Lastra schiumosa Manto bianco Manto di lana Manto in polietilene Manto nero Vegetazione Sistema d’irrigazione Acciaio S235 Acciaio S235 Acciaio S235 PVC Polipropilene Poliamide Polietilene Polipropilene Pteropsida Polietilene 0.13 0.19 4.62 7 0.3 0.6 0.045 0.27 7.5 0.09 65 65 65 65 65 65 65 65 30 35 50 50 50 10 10 10 10 10 3.5 7.5
Tab. 5.2.1: componenti, peso del materiale e vita di servizio delle componenti dei sistemi di parete vegetale analizzati.
La figura 5.2.2 mostra la valutazione dell’impatto dei vari materiali che costituiscono i diversi tipi di parete vegetale.
La scala 1Pt corrisponde ad un migliaio del carico ambientale annuale di un cittadino europeo medio. In base ai risultati si nota che la lastra in PVC ha un impatto ambientale più alto rispetto agli altri materiali, principalmente a causa delle maggiori emissioni di agenti cancerogeni. Acciaio e acciaio inossidabile hanno alte emissioni di prodotti inorganici dannosi all’apparato respiratorio. Per la produzione di tubi in polietilene (PE), plastiche in polietilene ad alta densità (HDPE) e manti sono maggiori i consumi di combustibili fossili.
Riguardo alle emissioni ne sono state notate circa 900 nell’intero ciclo di vita di una parete vegetale; la tabella 5.2.2 mostra l’ammontare di sostanze rilasciate all’ambiente in seguito alla produzione di 1 kg di ogni componente del sistema verde.
Fig. 5.2.2: comparazione delle fasi di produzione tra differenti materiali (Metodo: Eco-indicator 99 (E) V2.08/Europe E1 99 E/E/Single score).
Processo Unità Emissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kg Processo Unità
Acciaio Acciaio inox Acciaio
inox Lastra PVC Tubi PE HDPE Manto Veget. Materiale crescita Fertilizzante
Manifattura Costruzione Manutenzione Rimozione g g/kg g g g/kg 12.24 1.66 0.00 0.08 1.66 12.24 1.66 0.00 0.08 1.66 28.53 1.66 0.00 0.08 1.66 16.74 1.66 0.00 0.13 1.66 7.96 1.66 0.00 0.13 1.66 7.77 1.66 0.00 0.13 1.66 10.41 1.66 0.00 0.13 1.66 0.00 1.66 0.00 0.00 0.00 0.00 1.66 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22.04 0.00 0.00
Tab. 5.2.2: ammontare delle sostanze rilasciate dovute alla produzione di 1 kg dei materiali nelle differenti fasi (derivato dai risultati SimaPro).
Moltiplicando il peso di ogni componente (riportato in tabella 5.2.1) con le emissioni per chilogrammo dei componenti (riportate in tabella 5.2.2) e tenendo conto della loro vita utile, quindi di eventuali sostituzioni, è possibile ottenere la quantità di emissione chimica per creare 1 m2 di parete vegetale. In tabella 5.2.3 sono riportate le emissioni totali rilasciate nelle varie fasi
Sistema Emissione (g/m2) Emissione (g/m2) Emissione (g/m2) Emissione (g/m2) Totale inquinanti Abilità di purificare aria Bilancio anni Sistema
Manifattura Costruzione Manutenzione Rimozione
Totale inquinanti Abilità di purificare aria Bilancio anni Graticcio Box Feltro 45.93 180.8 191.7 0.05 1.78 0.73 19 19 3.8 0.15 2.12 1.44 65.14 203.69 197.7 8.46 g m-2 anno-1 8 24 23
Tab. 5.2.3: emissione rilasciata dovuta alla produzione di 1 m2 di parete vegetale e anni
necessari a bilanciarla.
La tabella 5.2.4 elenca tutte la quantità di energia necessaria, nelle differenti fasi del ciclo di vita, per creare 1 kg delle varie componenti della parete vegetale.
Processo Unità Emissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kgEmissioni/kg Processo Unità
Acciaio Acciaio inox Acciaio
inox Lastra PVC Tubi PE HDPE Manto Vegetazione Nutrimento
Manifattura Costruzione Manutenzione Rimozione KJ KJ/km KJ KJ KJ/km 1450 6.07 0 1.46 6.07 1450 6.07 0 1.46 6.07 29210 6.07 0 1.46 6.07 69110 6.07 0 5.2 6.07 72110 6.07 0 5.2 6.07 900 6.07 0 5.2 6.07 1890 6.07 0 5.2 6.07 0 6.07 0 0 0 0 0 1181.61 0 0
Tab. 5.2.4: energia necessaria alla produzione di 1 kg di materiale nelle differenti fasi (derivato dai risultati SimaPro).
Moltiplicando il peso di ogni componente (riportato in tabella 5.2.1) con l’energia richiesta per chilogrammo dei componenti (riportate in tabella 5.2.4) e tenendo conto della loro vita utile, quindi di eventuali cicli sostitutivi, è possibile ottenere la quantità di energia necessaria per creare 1 m2 di parete vegetale (tabella 5.2.5)
Sistema Consumo di energia (KJ/m2) Consumo di energia (KJ/m2) Consumo di energia (KJ/m2) Consumo di energia (KJ/m2) Totale Energia consumata (KJ) Sistema
Manifattura Costruzione Manutenzione Rimozione
Totale Energia consumata (KJ) Graticcio Box Feltro 47028.10 150667.45 506209.15 0.19 6.61 2.67 1018.55 1018.55 203.71 2.54 88.06 51.95 48049.38 151780.66 506467.48
Tab. 5.2.5: energia necessaria alla produzione di 1 m2 di parete vegetale.
Al fine di valutare il tempo richiesto per una parete vegetale necessario a bilanciare il consumo di energia nel suo ciclo di vita, sono stati comparati risparmi energetici delle varie tipologie. Sono stati utilizzati due edifici delle medesime dimensioni di quelle considerate dal precedente studio condotto da Alexandri e Jones (già menzionato nel paragrafo 5.1); per i dati climatici è stata considerata la città di Los Angeles (California), dove i dati ambientali rispecchiano
quelli di un clima di tipo mediterraneo e Albany (New York), dove il clima può considerarsi temperato. Le quantità di energia risparmiata sono riportate in tabella 5.2.6.
Tipologia di sistema Benefici Clima mediterraneo Clima temperato
Graticcio Risparmio energetico per riscaldam. Risparmio energetico per condizionam.
1.20% 43%
1.20% / Box Risparmio energetico per riscaldam.
Risparmio energetico per condizionam.
6.30% 43%
6.30% / Feltro Risparmio energetico per riscaldam.
Risparmio energetico per condizionam.
4% 43%
4% /
Tab. 5.2.6: risparmio energetico per riscaldamento e condizionamento e diminuzione di temperatura in climi di tipo mediterraneo e temperato valutato da Alexandri e Jones.
Risulta che il consumo energetico totale per riscaldamento e condizionamento per un clima di tipo mediterraneo è 6.7 GJ/anno e 23.9 GJ/anno rispettivamente; il consumo energetico totale per riscaldamento e condizionamento per un clima di tipo temperato è 70.77 GJ/anno e 17.59 GJ/ anno rispettivamente.
Moltiplicando i dati del consumo energetico (grazie allo strumento di simulazione del consumo energetico per gli edifici Energyplus) con le percentuali del risparmio energetico, è stato calcolato il risparmio annuale di energia per i differenti sistemi di verde verticale analizzati ed il numero di anni necessario a bilanciare il consumo iniziale di energia delle pareri vegetali (tab. 5.2.7).
Sistema
Valore risparmiato (GJ/anno)
Valore risparmiato (GJ/anno) Energia totale richiesta per il sistema (GJ)
Bilancio di anni Bilancio di anni Sistema
Clima mediterraneo Clima temperato
Energia totale richiesta
per il sistema (GJ) Clima mediterraneo Clima temperato Graticcio Box Feltro 10.36 10.7 10.55 0.85 4.46 2.83 9.61 30.36 101.29 1 3 10 11 7 36
Tab. 5.2.7: anni necessari a bilanciare il consumo energetico.
Il bilancio totale degli anni dei tre sistemi analizzati in termini di purificazione dell’aria e risparmio energetico è illustrato in figura 5.2.3.
L’analisi degli inquinanti totali rilasciati durante il processo di realizzazione dei sistemi vegetali testimonia che, nel caso di tecnologia con feltro, vengono rilasciate tre volte più sostanze dannose per l’ambiente rispetto agli altri due esempi. Inoltre tale sistema necessita di 23 anni per bilanciare tali emissioni. Dato che la vita operativa prevista di uno strato di feltro di una parete vegetale è circa 10 anni, il beneficio di rimozione di agenti inquinanti di questa tipologia non può compensare l’inquinamento creato inizialmente per la sua produzione, facendo di questo l’alternativa meno amichevole dal punto di vista ambientale. Il sistema a graticcio e con pannelli
modulari può facilmente permettere di bilanciare l’inquinamento dell’aria con la purificazione, dato che la loro aspettativa di vita è di 50 anni.
Fig. 5.2.3: bilancio totale di anni dei tre sistemi vegetali in termini di purificazione dell’aria e risparmio energetico.
Per quanto riguarda l’utilizzo di energia il sistema con feltro consuma 11 volte più energia del sistema a graticcio e 4 volte quella del sistema con pannelli modulari. Inoltre il primo necessita di circa 10 anni di risparmio energetico per bilanciare la quantità di energia utilizzata in clima mediterraneo, pari alla vita di funzionamento del sistema stesso; in un clima temperato il bilancio energetico è 3.6 volte più lungo della vita utile. In più risulta che in termini di risparmio energetico la tecnologia con feltro è la meno eco-compatibile.
Da un punto di vista di purificazione dell’aria e risparmio energetico, dall’analisi dei dati è possibile affermare che la tecnologia con feltro è insostenibile dal punto di vista ambientale, principalmente a causa dei materiali usati per la sua realizzazione, soprattutto il PVC; se al suo posto venissero utilizzati altri materiali come il polietilene o l’acciaio, l’emissione di inquinanti ed il consumo energetico cambierebbero significativamente. Il sistema a graticcio e con sistema a pannelli modulari si dimostrano relativamente sostenibili per quanto riguarda questi aspetti; nel primo caso però il numero di anni necessari al bilancio degli agenti inquinanti è tre volte inferiore al caso dei pannelli, che necessita di tre strati contro lo strato singolo del sistema a graticcio. Tuttavia in quest’ultimo caso il supporto è costituito dal materiale che produce il maggior inquinamento per la sua produzione, ossia l’acciaio inossidabile, che provoca emissioni inquinanti 10 volte superiori a caso della plastica riciclata, legno ed acciaio rivestito: perciò ricorrere all’acciaio inossidabile non è una scelta eco-sostenibile, anche se ha una vita utile di 50 anni o oltre.
In clima mediterraneo il sistema con pannelli modulari necessita di 3 volte più tempo dei sistemi a graticcio per bilanciare l’energia spesa nel processo produttivo. Tuttavia in un clima temperato si verifica la situazione inversa. Il sistema a graticcio genera un contributo basso in termini di risparmio energetico per il riscaldamento, inferiore del 20% rispetto al caso dei pannelli, che a causa dei materiali che lo costituiscono garantisce un maggior isolamento. Per quanto riguarda i benefici in termini di consumo per condizionamento, legati al fenomeno evapotraspirativo ed all’ombreggiamento, le soluzioni migliori sono quella con feltro e quella con pannelli, con risultati pressoché analoghi.
Dall’analisi dell’intero ciclo di vita è emerso che la fase che produce più inquinamento (circa 85% dell’emissione di inquinanti) e sfrutta più energia (consumo di energia del 99%) è il processo di produzione dei sistemi, che include l’estrazione delle materie prime, il trasporto, la fabbricazione ed i trattamenti dei rifiuti: ciò indica quanto sia importante una scelta oculata dei materiali che costituiscono i sistemi vegetali.
Nella fase di installazione delle pareti verdi il maggior contributo in termini di emissione di inquinanti e sfruttamento di energia è dovuto al trasporto dei materiali. Ciò indica quanto sia importante pre-pianificare l’approvvigionamento dei materiali per ridurre l’impatto ambientale e valutare le distanze, optando per l’utilizzo di risorse vicine al sito di progetto.
La manutenzione dipende dal tipo di piante usate a da dove vengono collocate; di questa fase fanno parte irrigazione, utilizzo di fertilizzanti e sostituzione delle essenze vegetali. L’irrigazione ha un impatto ambientale molto basso, al contrario dell’uso di fertilizzanti che comporta emissioni inquinanti notevoli. La vita utile del sistema a graticcio è stata valutata pari a 50 anni, il che corrisponde a considerare non necessaria alcuna sostituzione, mentre ciò non vale per il sistema a pannelli, con durata di 10 anni, e per il sistema con feltro con durata di 3.5 anni Tale aspetto ha come conseguenza ulteriori trasporti ed operazioni in fase costruttiva; ciò porta alla conclusione che ricorrere a piante che possano sopravvivere con poca manutenzione e poco fertilizzante sia la scelta migliore.
Nella fase di rimozione la sostenibilità può essere valorizzata attraverso l’utilizzo di materiali riciclabili come la plastica, o riutilizzabili, come l’acciaio inossidabile.
Le condizioni climatiche hanno un impatto molto rilevante sulle performance delle pareti verdi: è stato dimostrato infatti che tutte le tre tipologie hanno un’efficienza maggiore in clima mediterraneo, rispetto che nel caso di clima temperato e ciò perché non è necessario un ulteriore carico di raffreddamento, dato che le temperature sono relativamente fresche. Alexandri e Jones conclusero in una ricerca precedente che l’energia risparmiata grazie ai living wall in un clima tropicale (Brasilia) può essere superiore al 68%, contro il 37% di località con climi freddi (Beijing). Ciò indica che ricorrere al verde verticale è un’applicazione potenziale da usare ampiamente in climi più caldi per ottenere risparmio energetico. In un clima più freddo la soluzione più adatta è quella con pannelli modulari, date le maggiori potenzialità in termini di isolamento termico e conseguente risparmio energetico per riscaldamento.
5.3 ANALISI COSTI-BENEFICI PER SISTEMI GREEN FAÇADE E LIVING WALL
L’Università di Genova ha condotto un’analisi5 al fine di valutare il rapporto tra costi di
installazione, manutenzione e smaltimento e benefici privati e sociali (benefici economici, redditi di affitto dovuti all’incremento del valore della proprietà, longevità del rivestimento dell’edificio e riduzione della richiesta energetica per riscaldamento ed aria condizionata) al fine di stabilire la sostenibilità economica di alcuni sistemi di verde verticale. Con rispetto ai benefici economici sociali, gli effetti dei sistemi di verde verticale sono stati considerati in termini di risparmio dei costi per la società. Incentivi economici (riduzione delle tasse) potrebbero abbattere i costi iniziali permettendo una diffusione più ampia dei sistemi verdi per ridurre problemi ambientali nelle aree urbane dense, come il fenomeno dell’isola di calore e l’inquinamento dell’aria.
Per la valutazione economica si sono presi in considerazione tre indicatori: il Valore Attuale Netto (VAN), il Tasso di Rendimento Interno (TIR) e il Periodo di Rimborso (PBP). Il VAN è il valore scontato della somma di costi e benefici che si verificano entro il periodo di vita considerato; il TIR è la percentuale di tasso annuale di ritorno dell’investimento. Il PBP è il numero di anni da cui le entrate totali eguagliano o eccedono per la prima volta i costi totali.
Il costo di un sistema di rivestimento vegetale diretto, consistente nella semplice disposizione di piante rampicanti alla base di una facciata, è intorno ai 30-45 €/m2; per un
sistema indiretto, il costo di installazione di piante rampicanti, compresi i materiali di supporto, varia tra 40-75 €/m2. Quando vasi sono combinati con sistemi di supporto i costi crescono in
accordo ai materiali utilizzati (da 100 a 150 €/m2 per sistemi realizzati in plastica e sopra gli 800
€/m2 per sistemi realizzati in acciaio zincato). Nel caso di una tecnologia living wall con pannelli
pre-vegetati il costo può variare tra 400 e 1200 €/m2 a seconda del sistema e dei materiali usati.
Come si nota i living wall sono molto più costosi dei sistemi diretti e indiretti a causa della manutenzione necessaria (sistemi nutritivi e di irrigazione), dei materiali coinvolti e della complessità del design, ma offrono una maggior varietà nella scelta delle essenze vegetali (che non devono necessariamente essere rampicanti) ed hanno un potenziale estetico e creativo superiore. In particolare sono stati esaminati sei differenti tipologie di tecnologie di verde verticale:
• sistema diretto di green façade con Hedera helix (1);
• sistema indiretto di green façade con Hedera helix e supporto composto da una rete plastica in polietilene ad alta densità (2A);
• sistema indiretto di green façade con Hedera helix e supporto composto da una rete metallica (2B);
• sistema indiretto di green façade con un sistema combinato di vasi supportati da una rete plastica in polietilene ad alta densità dai quali si sviluppa Hedera helix (3A);
• sistema indiretto di green façade con un sistema combinato di vasi supportati da una rete metallica dai quali si sviluppa Hedera helix (3B);
• sistema living wall con tappetino contenente un mix di aggregati e composto da due strati di geotessile (4).
Tali sistemi sono stati idealmente progettati per l’applicazione su un edificio virtuale per uffici posto a Genova; le stime relative ai costi sono state valutate in relazione a tale località. L’edificio è composto da 4 piani, ha la facciata a Nord protetta dalla presenza di altre strutture vicine, ha una superficie finestrata pari ad 1/8 dell’area complessiva dei piani. Il volume è cubico, la superficie delle facciate è di 225 m2 e la copertura è piana. I tamponamenti sono formati da
una doppia parete in mattoni con una intercapedine d’aria ed uno strato isolante, di tipo minerale, dello spessore di 8 cm, che garantisce una trasmittanza termica di 0.36 W/m2. Il
rivestimento vegetale avrebbe interessato solo la facciata esposta a Sud, che ha una superficie totale senza finestre di 215 m2.
La valutazione è stata condotta in relazione a tre possibili scenari sulla base della combinazione delle variabili considerate:
• scenario “migliore”: variabili configurate con la loro miglior combinazione dei valori previsti (prezzi più bassi per installazione e manutenzione, incremento più alto dei redditi di affitto, risparmio annuale più alto di energia per il condizionamento, più basso tasso di inflazione annuale, più basso tasso di sconto);
• scenario “intermedio”: variabili configurate con la combinazione dei valori ordinari; • scenario “peggiore”: variabili configurate con la loro peggior combinazione dei valori
previsti (prezzi più alti per installazione e manutenzione, incremento più basso dei redditi di affitto, risparmio annuale più basso di energia per il condizionamento, più alto tasso di inflazione annuale, più alto tasso di sconto).
I costi di manutenzione sono stati aggiornati negli anni applicando un indice di inflazione annuale sul primo costo relativo a tale aspetto, calcolato sulla base della tendenza dei valori registrati negli ultimi 10 anni a Genova.
Il periodo di analisi per lo studio degli aspetti economici si basa su una vita di servizio di 50 anni, arco temporale trascorso il quale gli interventi di manutenzione non risultano più convenienti, come indicato dalle aziende del settore. Considerando la specie di pianta utilizzata è stata considerata una sostituzione del 5%/anno del rivestimento vegetale per i sistemi 1, 2A, 2B, 3A e 3B, e del 10%/anno per il sistema 4. Il sistema di irrigazione necessario per i sistemi 3A, 3B e 4 deve essere sostituito ogni 7,5 anni a causa della cristallizzazione dei sali.
I benefici legati al verde verticale dipendono anche dalla velocità di crescita delle essenze: è stato stimato un totale rivestimento dell’Hedera helix in 15 anni per il sistema 1, 2A e 2B, mentre i benefici possono essere calcolati dopo 10 anni dall’installazione. Per il sistema 3A e 3B i
benefici vengono calcolati dopo 3 anni, affinchè sia garantita una completa copertura. Nel caso di living wall è possibile calcolare i benefici successivamente all’installazione dei moduli prefabbricati.
Il tasso finanziario di sconto medio applicato dalle banche per operazioni di prestito nei 5 anni precedenti alla ricerca era del 5%. Nella tabella 5.3.1 sono riportate le percentuali assunte per rappresentare i tre differenti scenari.
Scenario Costi (%) Tasso di inflazione (%) Tasso di sconto (%) Incremento redd. affitto (%)
Peggiore Intermedio Migliore +10 0 -10 3.0 2.5 2.0 5.5 5.0 4.5 1.5 2.5 4.5
Tab. 5.3.1: percentuali di incremento/decremento assunte nei differenti scenari.
Benefici privati
I costi di installazione dei sistemi vegetali analizzati sono stati recepiti dalle aziende produttrici e dal listino prezzi della Unioncamere Liguria. Come si nota dalla tabella 5.3.2 i prezzi dei diversi sistemi hanno varie differenze a causa dei dissimili materiali utilizzati nelle varie tecnologie, alla presenza o meno di impianto di irrigazione etc. Per quanto riguarda i costi di trasporto si è considerata Genova come punto di riferimento, dalla quale le compagnie produttrici distano 300-350 km.
I costi di manutenzione dipendono dal sistema verde: per i casi 1, 2A e 2B la manutenzione riguarda solo la potatura da effettuare ogni anno, con costi differenti per i primi 4 anni e per il periodo rimanente di vita di servizio, a causa della differente crescita delle piante. Il sistema 3A necessita inoltre della sostituzione delle tubazioni dell’acqua e delle essenze vegetali. Per il sistema 4 andranno tenuti di conto i costi per la potatura, la sostituzione dei tubi, delle piante e dei pannelli.
I costi per lo smaltimento comprendono la rimozione di piante e strutture, il trasporto alla discarica, le tasse dei rifiuti e il rinnovo del rivestimento (intonaco); essi sono stati ottenuti dai moduli dei prodotti e le informazioni delle aziende e dal listino prezzi regionale.
Tipo Categoria Materiali/interventi Lasso di tempo Costo (€/m2facciata)
1 Iniziale
Manutenzione Smaltimento
Essenze vegetali e installazione Scavo + vasi Potatura Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta annuale-dopo 4 anni 1 volta (50esimo anno) 1 volta (50esimo anno)
21.78* 519.92* 2.81 1224.35 31.10 2A Iniziale Manutenzione Smaltimento Essenze vegetali Scavo + vasi
Sistema di supporto e trasporto Installazione Potatura Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta annuale-dopo 4° anno 1 volta (50° anno) 1 volta (50° anno) 21.78* 519.92* 36.07 83.50 2.81 755.39 197.40 2B Iniziale Manutenzione Smaltimento Essenze vegetali Scavo + vasi
Sistema di supporto e trasporto Installazione Potatura Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta annuale-dopo 4° anno 1 volta (50° anno) 1 volta (50° anno) 1.52 36.27 93.79 83.50 2.81 755.39 199.74 3A Iniziale Manutenzione Smaltimento Essenze vegetali
Sistema di supporto e trasporto Vasi Sistema di irrigazione Installazione Potatura Irrigazione (acqua) Sostituzione essenze (5%) Sostituzione tubi irrigazione Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta Annuale Annuale Annuale Annuale 1 volta (50° anno) 1 volta (50° anno) 37.99 36.07 33.55 27.61 83.50 5.63 0.96 1.90 2.47 695.67 202.69 3B Iniziale Manutenzione Smaltimento Essenze vegetali
Sistema di supporto e trasporto Vasi Sistema di irrigazione Installazione Potatura Irrigazione (acqua) Sostituzione essenze (5%) Sostituzione tubi irrigazione Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta Annuale Annuale Annuale Annuale 1 volta (50° anno) 1 volta (50° anno) 28.36 93.79 60.67 27.61 83.50 5.63 0.96 1.42 1.42 695.67 206.20 4 Iniziale Manutenzione Smaltimento Essenze vegetali Pannelli e trasporto Sistema di irrigazione Installazione
Potatura e modifiche ai pannelli Irrigazione (acqua)
Sostituzione pannelli (5%) Sostituzione essenze vegetali (10%) Sostituzione tubi irrigazione Rinnovo intonaco Smaltimento sistema 1 volta 1 volta 1 volta 1 volta Annuale Annuale Annuale Annuale Annuale 1 volta (50° anno) 1 volta (50° anno) 27.49 176.23 27.61 83.50 14.41 0.96 6.05 2.75 2.85 486.96 218.56
*€/per ogni metro lineare di base della facciata
Per quanto riguarda l’incremento di valore della proprietà, esso dipende dalle caratteristiche proprie del sistema vegetale, in base alle potenzialità estetiche, al livello di inquinamento dell’aria percepito ed alla presenza di aree verdi nelle vicinanze degli edifici. Al fine di valutare l’impatto economico delle caratteristiche riconosciute in differenti zone del mercato immobiliare di Genova, sono stati presi in considerazione nell’analisi tre siti, in relazione ai tre differenti scenari alla base dell’analisi:
• un’area semi-centrale della città (scenario intermedio); • un’area centrale della città (scenario peggiore); • un’area periferica della città (scenario migliore).
In presenza di un buono stato delle tre caratteristiche enunciate, il valore della proprietà può subire un incremento da un minimo dell’8% (in caso di edificio collocato nel centro cittadino) ad un massimo del 20% (in caso di posizione periferica)6. Considerando che il rivestimento
vegetale interessa solo una facciata dell’edificio virtuale e considerando la dipendenza da altri fattori, tra i quali il tipo di edificio, il numero di piani e la presenza o meno di aree verdi vicine, si è considerato un incremento del valore pari ad un quarto dei valori auspicati:
• 3.0% per un edificio collocato in una zona semi-centrale della città; • 2.0% per un edificio collocato in una zona centrale della città; • 5.0% per un edificio collocato in una zona periferica della città.
Questi valori dipendono inoltre dal tipo di sistema di verde verticale, con particolare riferimento agli aspetti estetici, come mostrato in tabella 5.3.3.
Gli effetti economici indotti dalla presenza del verde verticale sono stati valutati sulla base del mercato degli affitti che, per immobili destinati ad uffici, risulta più significativo del mercato di vendita; il valore di locazione risulta maggiorato dalle qualità estetiche e funzionali di cui godrebbe l’edificio. L’incremento nell’affitto annuo relativo alle varie aree di riferimento assunte varia da 1960 a 3550 €/m2/anno.
Il risparmio energetico connesso all’installazione di sistemi di verde verticale riguarda la domanda di energia per il funzionamento dei sistemi di condizionamento e riscaldamento, che comporta notevoli benefici economici. Nel caso del sito di studio (Genova) e della particolare stratigrafia della parete dell’edificio virtuale (con isolamento interno con spessore di 8 cm), il risparmio energetico per il condizionamento è valutabile intorno al 10-20%. Ciò è dovuto all’incremento delle proprietà isolanti fornito dal sistema verde: è stata valutata infatti una resistenza termica addizionale di 0.09 K m2 W-1,dovuta alla presenza di uno strato di aria tra le
foglie e dietro di esse, per tutte le tipologie di sistemi vegetali. Nel caso di living wall a tale parametro si aggiunge l’effetto isolante del substrato e dei materiali usati. Dalla tabella 5.3.3 si nota come il risparmio monetario in termini di consumi di energia e gas, varia tra 888 a 2017 €/
anno per il condizionamento, mentre per il riscaldamento il risparmio è ben più limitato, essendo tra 7.02 e 19.17 €/anno.
Riguardo alla manutenzione della facciata dell’edificio, adottare sistemi verdi, non comporta benefici diretti, ma riduce la frequenza degli interventi grazie ad un’azione protettiva di ombreggiamento assicurata dalla foglie (e da altri strati coinvolti). Inoltre è garantita un’azione di ritardo sul deterioramento del muro sottostante causati da raggi UV, sbalzi termici, piogge acide, ghiaccio, riduzione dell’inquinamento dell’aria. Tale effetto è maggiormente evidente nel caso di living wall, dove un’azione protettiva addizionale è garantita dagli strati di supporto continui. Una parete intonacata non protetta richiede manutenzione ogni 25-30 anni in condizioni normali; in questo studio è stato considerato che senza rivestimento vegetale, la manutenzione dovesse essere effettuata al 35° anno, mentre, in presenza di parete verde, la lunghezza della vita di servizio del rivestimento venisse incrementata di 15 anni. Quindi il beneficio relativo alla longevità è uguale al costo di risanamento che dovrebbe essere affrontato al 35° anno ed al costo più basso del 50° anno a causa delle migliori condizioni dell’intonaco (ciò riguarda tutti i sistemi, escluso l’1). Costi/benefici Scenario Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale 1° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 50° 11°-50° 11°-50° 50° 11°-50° 9923 9021 7594 137 666 124 605 111 545 9336 6687 3723 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 61164 61164 61164 577 962 1264 9923 9021 7594 137 666 124 605 111 545 9336 6687 3723 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 61164 61164 61164 577 962 1264
Costi/benefici Scenario Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale 1° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 50° 11°-50° 11°-50° 50° 11°-50° 40150 37846 34830 137 666 124 605 111 545 59256 42441 23626 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 107354 107354 107354 577 962 1264 40150 37846 34830 137 666 124 605 111 545 59256 42441 23626 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 107354 107354 107354 577 962 1264 Costi/benefici Scenario Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 10 anni Annuale-dopo 10 anni Una volta Annuale 1° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 2°-5° 6°-50° 50° 11°-50° 11°-50° 50° 11°-50° 57026 50300 45931 137 666 124 605 111 545 59958 42944 23626 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 107354 107354 107354 577 962 1264 57026 50300 45931 137 666 124 605 111 545 59958 42944 23626 7.02 7.43 7.41 1092 1156 1330 107354 107354 107354 577 962 1264
Costi/benefici Scenario Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 3 anni Annuale-dopo 3 anni Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 3 anni Annuale-dopo 3 anni Una volta Annuale 1° 2°-50° 2°-50° 2°-50° 50° 4°-50° 4°-50° 50° 4°-50° 58657 52704 46699 1339 1160 1080 60844 43578 24259 5.71 6.25 6.67 888 973 1039 113236 113236 113236 704 1012 1281 58657 52704 46699 1339 1160 1080 60844 43578 24259 5.71 6.25 6.67 888 973 1039 113236 113236 113236 704 1012 1281 Costi/benefici Scenario Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 3 anni Annuale-dopo 3 anni Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 3 anni Annuale-dopo 3 anni Una volta Annuale 1° 2°-50° 2°-50° 2°-50° 50° 4°-50° 4°-50° 50° 4°-50° 76552 69589 59661 1907 1556 1652 61897 44333 24679 5.71 6.25 6.67 888 973 1039 113236 113.36 113236 704 1012 1281 76552 69589 59661 1907 1556 1652 61897 44333 24679 5.71 6.25 6.67 888 973 1039 113236 113.36 113236 704 1012 1281
Costi/benefici Scenario Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Costi/benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore €;€/anno
Costo iniziale
Costo manutenzione
Costo smaltimento
Beneficio riscaldamento
Beneficio aria condizionata
Beneficio longevità
Beneficio valore proprietà
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 1 anno Annuale-dopo 1 ann0 Una volta Annuale Una volta Annuale Una volta Annuale-dopo 1 anno Annuale-dopo 1 ann0 Una volta Annuale 1° 2°-50° 2°-50° 2°-50° 50° 2°-50° 2°-50° 50° 2°-50° 82865 75347 67427 4493 4409 4303 65608 46990 26159 15.91 17.60 19.17 1674 1851 2017 133793 133793 133793 1690 1869 2036 82865 75347 67427 4493 4409 4303 65608 46990 26159 15.91 17.60 19.17 1674 1851 2017 133793 133793 133793 1690 1869 2036 Tab. 5.3.3: dati di input per costi e benefici per l’analisi probabilistica personale.
Negli ultimi decenni dal periodo della ricerca molte città e Stati hanno adottato incentivi economici per supportare una maggiore diffusione dei sistemi di verde urbano, anche se la maggior parte di tali norme si riferisce ai tetti verdi. La Germania è sicuramente tra i Paesi dove le politiche locali hanno contribuito maggiormente alla diffusione delle coperture vegetali. A Genova non sono invece previsti incentivi fiscali per l’installazione di sistemi verdi, sia su tetti che su facciate, perciò la ricerca non ha tenuto conto di tale aspetto.
Benefici sociali
Il primo aspetto positivo di carattere pubblico considerato è il miglioramento della qualità dell’aria: ossidi di azoto (NOx), materiale particolato, ozono e anidride solforosa possono causare
patologie respiratorie, attacchi cardiaci e bronchiti croniche. Il risanamento della qualità dell’aria può ridurre i costi per la salute pubblica. Il tasso di scambio tra ossigeno ed anidride carbonica varia tra le differenti tipologie di piante. Gli esami effettuati dall’ARPAL durante il 2011 a Genova mostravano il superamento delle soglie limite di agenti inquinanti: fino a 6 volte per il monossido di carbonio, 399 volte per l’ozono, 35 volte per il biossido di azoto e 13 volte per il particolato PM10. Per questo studio è stato assunto un valore di rimozione pari al 50% del valore assunto per
i tetti verdi da una ricerca condotta dagli studiosi Currie e Bass7. È stato assunto il credito di
emissione per NOx pari a 3375 $/ton/anno e considerato un tasso di cambio Euro-Dollaro di 0.77
(anno 2013). Il valore di assorbimento di NOx assunto per i differenti scenari va da 3.6 x 10-3 kg/
m2 a 4.2 x 10-3 kg/m2 risultando come un beneficio economico per il miglioramento della qualità
dell’aria variabile da 9.4-10.9 x 10-3 €/m2/anno (tabella 5.3.4).
Benefici Scenario Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Sistema 1 Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni
11° 11° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 Benefici Scenario Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Sistema 2A Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni
11° 11° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 Benefici Scenario Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Sistema 2B Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni Annuale dopo 10 anni
Annuale dopo 10 anni
11° 11° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 Benefici Scenario Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Sistema 3A Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 3 anni
Annuale dopo 3 anni Annuale dopo 3 anni
Annuale dopo 3 anni
4° 4° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014
7 B.A.Currie-B.Bass, Estimate of air pollution mitigation with green plants and green roofs using the UFORE model, Proceedings of third annual greening rooftops for sustainable communities conference, awards and trade show, Washington, DC, maggio 2005.
Benefici Scenario Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Sistema 3B Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 3 anni
Annuale dopo 3 anni Annuale dopo 3 anni
Annuale dopo 3 anni
4° 4° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 Benefici Scenario Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Sistema 4 Benefici Scenario
Lasso di tempo Anno Anno Anno Valore (€/anno)
Benefici nella riduzione del carbonio Benefici nel miglioramento
della qualità dell’aria
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
Annuale dopo 1 anno
Annuale dopo 1 anno Annuale dopo 1 anno
Annuale dopo 1 anno
2° 2° 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 2.0 2.2 2.3 0.012 0.013 0.014 Tab. 5.3.4: dati di input per l’analisi sociale.
Per quanto riguarda la riduzione del carbonio, considerata una tassa di 20 $/ton (15.4 x 10-3
€/kg) il beneficio annuo varia tra 0.055 x 10-3 €/m2/anno e 0.065 x 10-3 €/m2/anno.
L’uso di pareti vegetali in contesti cittadini può essere una valida occasione per favorire la biodiversità, aspetto che però risulta difficilmente quantificabile, ma che può essere considerato come un beneficio sociale valutabile a livello qualitativo.
Un’altra conseguenza positiva è la resa estetica, che provoca benessere e soddisfazione negli abitanti della città. La disponibilità di aree verdi nei pressi delle residenze è strettamente legata a sintomi di tipo psicosociali, agendo come deterrente verso le condizioni di stress causate dalla vita in contesti urbani. Anche in questo caso tale aspetto viene solamente valutato dal punto di vista qualitativo per quanto riguarda i benefici sociali, proprio per l’impossibilità di assegnare un valore all’impatto positivo della vegetazione, mentre è stato computato da un punto di vista quantitativo nella precedente analisi dei benefici privati (incremento del valore della proprietà).
I sistemi verdi hanno un ruolo fondamentale sulla mitigazione dell’isola di calore urbana, dato che hanno un differente valore dell’albedo rispetto alle superfici artificiali (20-30% per le vegetazione e 5% per l’asfalto) e un’alta concentrazione d’acqua. Tuttavia non è possibile quantificare il fenomeno di mitigazione di una singola parete su un intero ambiente urbano, dato che è quantificabile in maniera efficace solo ricorrendo ad un’analisi che consideri superfici verdi con aree ben più vaste.
Anche in questa sezione, come in quella inerente ai benefici privati, gli incentivi fiscali non vengono considerati, per i motivi già illustrati.
Discussione e analisi
La tabella 5.3.5 e le figure 5.3.1 e 5.3.2 mostrano come non tutti i sistemi presi in esame risultino economicamente sostenibili.
Tipologia
VAM (€) VAM (€)
VAM (€) TIR (%)TIR (%)TIR (%) PBP (numero di anni)PBP (numero di anni)PBP (numero di anni) Tipologia
Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore Peggiore Intermedio Migliore
1 9500 21140 30139 7.7 9.4 10.7 24 19 16 2A -12749 2061 14713 2.9 5.2 5.8 33 33 16 2B -28915 -9800 3349 0.0 4.3 4.7 42 35 16 3A -36263 -18748 289 0.0 0.0 4.5 >50 35 16 3B -69311 -49497 -22872 0.0 0.0 0.0 >50 >50 16 4 -116488 -92846 -61027 0.0 0.0 0.0 >50 >50 >50
Tab. 5.3.5: indicatori della sostenibilità economica dei sistemi di pareti vegetali.
Fig. 5.3.1: VAM per i vari sistemi di pareti vegetali.
Per i sistemi presi in esame la sostenibilità economica è raggiunta quando il VAM è positivo (ossia quando le entrate prevalgono sui costi) e quando il TIR ha un valore simile al tasso di interesse passivo applicato dagli istituti di credito per il finanziamento degli interventi (in Italia al tempo della ricerca era intorno al 5% annuo). Riguardo al PBP le condizioni economiche risultano favorevoli quando esso è basso.
Caso 1 (facciata vegetale con sistema diretto): i valori degli indicatori mostrano che questa soluzione risulta sostenibile in tutti gli scenari ipotizzati. Il VAM va da un minimo di 9500 € ad un massimo di 30.139 €; anche i TIR sono tutti sopra le soglie economiche accettabili, andando da un minimo di 7.7% ad un massimo di 10.7%. Il numero di anni necessari per i benefici economici, per pareggiare i costi, variano da un massimo di 24 anni ad un minimo di 16. Questi valori sono dovuti ai bassi costi di installazione, manutenzione e smaltimento.
Caso 2A e 2B (facciate vegetali con sistema indiretto): i valori degli indicatori mostrano che entrambe le soluzioni risultano sostenibili nello scenario migliore, mentre in quello intermedio ciò è vero solo per il sistema 2A. Il VAM in questo caso va da un minimo di 2061 € ad un massimo di 14.713 €; i valori del TIR variano da un minimo di 5.2% ad un massimo di 5.8%. Il numero di anni necessari per i benefici economici per pareggiare i costi variano da un massimo di 33 anni ad un minimo di 16. Dalla comparazione tra i sistemi indiretti ed il sistema diretto risultano maggiori costi di installazione (a causa del sistema di supporto) e smaltimento; ciò accade soprattuto per il sistema 2B.
Caso 3A e 3B (facciate vegetali combinati con vasi): tali soluzioni risultano minimamente sostenibili nello scenario migliore, mentre negli altri due casi sono al di sotto del limite di accettabilità. Il VAM è pari a 289 €, nello scenario migliore, il TIR è 4.5% ed il valore di PBP è di 16 anni. Risultano alti costi di installazione (a causa del sistema di supporto e dell’impianto di irrigazione) e manutenzione.
Caso 4 (facciate vegetali living wall): l’analisi ha dimostrato che per ogni scenario non è garantita nessun margine di sostenibilità economica, i valori di VAM sono tutti negativi, così come i valori di TIR, che non sono definiti. Questa tecnologia ha alti costi di installazione per i pannelli pre-vegetati ed i costi di manutenzione delle varie componenti (pannelli da sostituire, essenze vegetali e sistema d’irrigazione). A causa di queste spese durante il ciclo di vita, dopo i costi iniziali di installazione, i benefici annuali superano le uscite per la manutenzione, di poche decine di euro, valori insufficienti al rimborso dei costi affrontati.
Visione d’insieme
Oltre alla specificità dei casi di studio esaminati, questa analisi mostra come per questi sistemi i costi di installazione e manutenzione giochino un ruolo per valutarne la sostenibilità;
questi ultimi sono particolarmente rilevanti per i sistemi 3 e 4, per i quali i benefici privati e sociali sono lievemente maggiori dei costi di manutenzione, impedendo un recupero dei costi iniziali. Anche i benefici relativi all’incremento di longevità del rivestimento non risultano sufficienti a fronteggiare gli effetti negativi legati ai costi iniziali, tranne nel caso dei sistemi indiretti; ciò accade anche perché tali benefici sono valutabili solo nel 50° anno.
Per tutti i sistemi gli aspetti positivi maggiormente rilevanti sono il risparmio energetico per il condizionamento estivo e l’incremento del valore di affitto (per tutti intorno a 1000 €/anno), mentre per il riscaldamento il risparmio è nettamente più basso, risultando minore di 6,5 €/anno. Il valore di locazione differisce tra i vari scenari, ma è indifferente dal tipo di tecnologia utilizzato; ovviamente dipende dal tempo che impiegano le piante a rivestire completamente la parete nei vari casi.
Lo studio suggerisce che la sostenibilità economica potrebbe essere incrementata in maniera rilevante abbattendo i costi iniziali; ciò potrebbe essere ottenuto attraverso incentivi statali in termini di riduzione delle tasse, anche se ciò potrebbe influenzare il calcolo dei benefici sociali. In Italia questo tipo di incentivi sono già garantiti dalla legge n.83/2012: l’ammontare dello sgravio fiscale può variare a seconda del tipo di intervento, dal 50% (per interventi di rinnovamento delle strutture degli edifici) al 55% (per interventi diretti al risparmio energetico), permettendo di ottenere un risparmio di 96000 € distribuiti in un decennio. L’installazione di sistemi vegetali potrebbe rientrare tra gli interventi destinati a godere di tali sgravi, anche perché rappresenterebbe una strategia importante per lo sviluppo di aree verdi nei centri urbani e permetterebbe l’adempimento delle indicazioni riportate nel protocollo di Kyoto.
I benefici sociali sono risultati irrilevanti per tale studio, dato che non si è trattato di un’analisi sulla macro-scala, come sarebbe necessario per la valutazione degli aspetti ecologici ed ambientali: una singola parete vegetale non gioca un ruolo significante in questo senso. Per la stessa motivazione non è stato possibile quantificare i benefici legati alla creazione di un habitat sano, all’impatto estetico ed alla mitigazione del fenomeno dell’isola di calore urbana.
