Decarbonizzazione delle aree urbane: i materiali a basse emissioni di carbonio che potrebbero tagliare le emissioni del settore edilizio

Trasformare le città in magazzini di carbonio

Nel 2025 inizieranno i lavori di costruzione della città in legno che si chiamerà “Stockholm Wood City”⁵. Ribattezzata “la più grande città in legno del mondo”, con i suoi 250’000 metri quadrati destinati ad abitazioni, uffici e negozi utilizzerà una quantità di legno lamellare maggiore di qualsiasi altro progetto edilizio precedente.

Il legno lamellare, ottenuto dall’accoppiamento di strati di legno uniti con colle resistenti all’umidità, è leggero e solido, ha una buona resistenza al fuoco e, grazie all’ottimo rapporto carico di rottura/peso, è perfetto per costruire edifici di bassa e media altezza, determinanti per lo sviluppo edilizio urbano nei paesi emergenti.

Il legno lamellare, fondamentalmente, può essere prodotto da fonti rinnovabili e può anche avere un’impronta di carbonio negativa. Secondo il rapporto Building Materials and the Climate: Constructing a New Future, a cura dell’UNEP, il legno lamellare può immagazzinare una quantità di CO₂ doppia rispetto a quella emessa durante il processo produttivo, imprigionandola per decine e decine di anni. Lo stesso rapporto, tuttavia, mette in guardia sul fatto che il 30% del commercio mondiale di legname proviene da pratiche di lavorazione boschiva illegali e da una cattiva gestione forestale. Il potenziale a impronta di carbonio negativa del legno lamellare diventa una risorsa soltanto se al posto degli alberi abbattuti ne vengono piantati di nuovi, in foreste gestite nel rispetto dell’ecologia locale.

Il rapporto evidenzia anche il potenziale degli edifici in bambù, un materiale che ha una resistenza a trazione simile all’acciaio e una resistenza a compressione doppia rispetto al calcestruzzo. Il bambù cresce rapidamente – in appena cinque anni è possibile ottenere una piantagione di bambù pronta per il taglio, in sostituzione di un’altra abbattuta – e può immagazzinare almeno il 50% di CO₂ in più per ettaro rispetto alle foreste. Nel rapporto si osserva comunque che, sebbene il legno di bambù, come quello lamellare, abbia un effetto a lungo termine di immagazzinamento di CO₂, il processo chimico attualmente utilizzato per produrre i materiali per l’edilizia a base di bambù genera molte emissioni di GHG.

Costruire per riutilizzare

Ogni anno le attività di costruzione, ristrutturazione e demolizione producono almeno 13 miliardi di tonnellate di rifiuti⁶. Il 35% di questi rifiuti, pari ad a oltre 12’000 Empire State Building⁷, finisce nelle discariche⁸.

La “decostruzione selettiva”, con la quale gli edifici vengono smantellati anziché demoliti, potrebbe evitare gran parte di questi rifiuti e favorire un maggiore riutilizzo dei materiali. Stando al rapporto dell’UNEP, gli studi condotti in Perù e Canada hanno dimostrato che le emissioni di GHG prodotte lungo il ciclo di vita degli edifici residenziali risultavano ridotte del 63-70% se gli edifici venivano decostruiti in modo selettivo e i materiali riutilizzati, ottenendo una riduzione maggiore di quella garantita dal riciclo. Il rapporto sostiene inoltre che, con il progressivo sviluppo delle città di tutto il mondo, la realizzazione di edifici modulari e facili da disassemblare potrebbe rappresentare un fattore importante di riduzione delle emissioni.

Per quanto concerne i materiali che non possono essere riutilizzati, si registra un interesse crescente per individuare nuovi sistemi di riciclo. I ricercatori dell’Università di Cambridge, ad esempio, hanno dimostrato per la prima volta che il cemento a fine vita può essere riciclato in forni elettrici ad arco come sottoprodotto del processo di riciclo dell’acciaio⁹. Se il processo avviene utilizzando elettricità ottenuta da fonti rinnovabili si potrebbe produrre su vasta scala un cemento economicamente competitivo e con zero emissioni di carbonio.

Nel promuovere il riutilizzo in prima battuta e il riciclo soltanto come ultima opzione, il rapporto dell’UNEP sollecita i governi e l’industria a considerare gli edifici datati non come ostacoli da eliminare, ma come principale fonte di materiali, concludendo che “in un’economia circolare, gli edifici diventeranno le banche di materiali delle future costruzioni.”

Decarbonizzare calcestruzzo e acciaio

Malgrado queste innovazioni, il ritmo con il quale procede l’urbanizzazione indica che continueremo ad avere bisogno di materiali vergini per ancora molti anni. Con l’industria sotto pressione per ridurre la sua impronta di carbonio, ricercatori e imprenditori sono alla ricerca di un’opportunità di decarbonizzazione del calcestruzzo, il secondo materiale più utilizzato al mondo dopo l’acqua.

Nel 2022 la start up britannica Seratech si è aggiudicata l’Obel Award – prestigioso riconoscimento nell’ambito dell’architettura – per la produzione di cemento, un componente chiave del calcestruzzo, ricorrendo alle emissioni di CO₂ del materiale di scarto¹⁰. Attraverso la cattura di CO₂ frutto delle emissioni dello stesso impianto, Seratech promette “calcestruzzo a neutralità carbonica su vasta scala” che potrà essere ottenuto senza alterare il processo produttivo. Nel frattempo. i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno scoperto che, aggiungendo semplicemente il bicarbonato di sodio in una fase preliminare della produzione di cemento, è possibile ottenere un calcestruzzo con minori emissioni di carbonio (-15%)¹¹.

Tentativi analoghi sono in corso con l’acciaio, responsabile per almeno l’8% di tutte le emissioni di CO₂ di origine antropica, al pari del calcestruzzo¹². La produzione di acciaio richiede temperature fino a 1’700 gradi Celsius, praticamente impossibili da raggiunge senza bruciare combustibili fossili. Oggi, tuttavia, l’idrogeno verde a zero emissioni di carbonio – prodotto con l’elettricità ottenuta da fonti rinnovabili – inizia a sostituire i combustibili fossili, rendendo così possibile la produzione di acciaio a zero emissioni di CO₂.

Uno dei principali ostacoli risiede nel costo elevato e spesso volatile dell’idrogeno verde. In Svezia HYBRIT – partnership tra un produttore di acciaio, una società mineraria e un fornitore di energia – ha lanciato uno dei primi impianti al mondo per l’immagazzinamento dell’idrogeno su vasta scala in un sito sotterraneo¹³. Le ricerche effettuate hanno dimostrato che a tali livelli l’immagazzinamento è in grado di ridurre di almeno il 40% la componente variabile di costo dell’idrogeno verde, rendendo così più competitivo dal punto di vista dei costi l’acciaio ottenuto senza ricorrere ai combustibili fossili.

Leggi anche (in inglese): Green hydrogen: the key to decarbonising heavy industry

Le regolamentazioni creano nuove opportunità di investimento

In parte, la spinta verso la decarbonizzazione del settore edilizio è frutto delle nuove regolamentazioni. Verso la fine del 2023 Kathy Hochul, governatore di New York, aveva annunciato le nuove norme “Buy Clean Concrete” che definivano i limiti delle emissioni per il calcestruzzo utilizzato in tutti i progetti edilizi finanziati con fondi pubblici a New York¹⁴. Una legge analoga è stata approvata nel New Jersey.¹⁵

Nell’Unione europea deve essere riutilizzato o riciclato almeno il 70% dei rifiuti edilizi; la recente revisione del Regolamento sui prodotti da costruzione obbliga i produttori a dichiarare la performance di sostenibilità dei propri prodotti, in modo da poter calcolare l’impatto ambientale dei progetti edilizi¹⁶.

L’indirizzo normativo è chiaro: la preferenza andrà sempre più ai materiali di origine biologica, rinnovabili e a basse emissioni di carbonio, a discapito di quelli con una forte impronta di carbonio. Per gli investitori ciò rappresenta sia un rischio che un’opportunità in un comparto industriale enorme del valore di circa 10’000 miliardi di dollari l’anno¹⁷. Questa opportunità scaturirà non soltanto dai materiali stessi, ma anche da soluzioni digitali come Digital Product Passports, che aiutano gli sviluppatori a tracciare l’impatto ambientale dei rispettivi progetti.

Secondo l’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (FAO), entro il 2050 il 70% circa della popolazione mondiale vivrà nelle città¹⁸, rispetto all’attuale 56%¹⁹. Alla luce della crescente densità della popolazione urbana, è fondamentale costruire utilizzando materiali adeguati per un futuro sostenibile e a basse emissioni di carbonio.

 

¹ Building Paris every week: Urgent need to cut emissions in construction sector | UN News
² Urbanization - Our World in Data
³ Cities of the future: the ultimate design challenge (unep.org)
⁴ Buildings are the foundation of our energy-efficient future | World Economic Forum (weforum.org); Global GHG emissions 1970-2022 | Statista
⁵ Stockholm Wood City to be the largest wooden city in the world | World Economic Forum (weforum.org)
⁶ Evaluation of mechanical properties and carbonation of mortars produced with construction and demolition waste - ScienceDirect
⁷ Microsoft Word - ESB Fact Sheet 4 9 14 (esbnyc.com)
⁸ Circular Economy of Construction and Demolition Waste: A Literature Review on Lessons, Challenges, and Benefits - PMC (nih.gov)
⁹ Electric recycling of Portland cement at scale | Nature; Cement recycling method could help solve one of the world’s biggest climate challenges (cam.ac.uk)
¹⁰ Seratech carbon-neutral concrete wins Obel Award 2022 (dezeen.com)
¹¹ New additives could turn concrete into an effective carbon sink | MIT News | Massachusetts Institute of Technology
¹² What is green steel and how can it help us reach net zero? | World Economic Forum (weforum.org)
¹³ 4 breakthrough actions to decarbonize steelmaking | World Economic Forum (weforum.org); Hybrit (hybritdevelopment.se); World’s first storage facility for fossil-free hydrogen gas up and running - IO (innovationorigins.com)
¹⁴ https://it.governor.ny.gov/news/governor-hochul-announces-adoption-first-nation-buy-clean-concrete-mandate-state-agencies
¹⁵ New Jersey Adopts First-of-a-Kind Low Carbon Concrete Law (nrdc.org)
¹⁶ La Commissione accoglie con favore l’accordo provvisorio sul regolamento riveduto sui prodotti da costruzione, che rafforza il mercato unico e sostiene la transizione verde - Commissione europea (europa.eu); Comunicato stampa – New Regulation on Construction Products adopted: first EU-level rules for green public procurement of building materials - Bellona.org
¹⁷ https://www.oxfordeconomics.com/wp-content/uploads/2023/10/Global-Construction-Chartbook-Q3-2023.pdf
¹⁸ Microsoft Word - Synthesis_Report.doc (fao.org)
¹⁹ Urban Development Overview (worldbank.org)

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