Do­ve sia­mo e do­ve stia­mo an­dan­do?

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Non è una novità che edifici e infrastrutture in Svizzera – come in molte altre nazioni industrializzate – influenzino in misura determinante le emissioni di gas serra, il consumo di risorse naturali e l’uso del suolo. Le aspettative in termini di neutralità climatica, risparmio di risorse e contenimento dell’impermeabilizzazione del suolo stanno crescendo, e devono essere integrate dai committenti e ­soddisfatte dai progettisti tenendo conto di tutti gli aspetti ­rilevanti. In questo contesto, ci interroghiamo sullo stato della sostenibilità nell’edilizia e nelle infrastrutture svizzere, cercando di valutare quanto siano solide oggi le «colonne» della sostenibilità e cosa sia necessario nel prossimo futuro per garantire, nel lungo periodo, una base sana sia per l’ambiente naturale che per quello costruito.

Test di carico per le colonne della sostenibilità

Il termine «sostenibilità» è ormai onnipresente. Tuttavia, il suo significato varia in funzione del settore professionale e del livello di conoscenza, e raramente tutte le sue dimensioni vengono considerate in modo equilibrato lungo l’intero ciclo di vita di un’opera – dall’incarico alla progettazione, all’esecuzione e alla gestione. Questo porta a interpretazioni instabili e a fraintendimenti che non sempre rispettano appieno i criteri della sostenibilità.

La norma SIA 112/1 considera tre colonne fondamentali della sostenibilità: società, economia e ambiente. Come ogni struttura portante, però, anche queste non possono essere analizzate separatamente. La sostenibilità può reggersi solo se comprendiamo e gestiamo le relazioni reciproche fra le tre componenti. Nel modello classico, il peso delle tre colonne è considerato equivalente. Ciò presuppone implicitamente che le risorse ecologiche possano essere sostituite da quelle economiche. Ma possiamo davvero vivere, come società, senza un ambiente veramente funzionante? O dovremmo piuttosto assumere, nei nostri progetti, che la tutela delle risorse ecologiche sia un prerequisito imprescindibile per la stabilità economica e sociale? Questa visione, detta «sostenibilità forte», riconosce che l’ambiente intatto costituisce la base indispensabile per il benessere economico e sociale, e richiede di considerare attentamente le interazioni fra le tre dimensioni. Solo nell’intersezione fra di esse, e con un giusto equilibrio, può realizzarsi un vero sviluppo sostenibile.

Per comprendere e integrare sin dall’inizio queste interrelazioni è necessaria una buona organizzazione e comunicazione di progetto. In tal senso, si può introdurre una quarta colonna che trasformi lo sgabello traballante a tre gambe in una sedia stabile: la collaborazione interdisciplinare. Attualmente, studi preliminari e concorsi di progetto non richiedono il coinvolgimento sistematico e tempestivo di ingegneri strutturali, e ancor più raramente di esperti di altre discipline. Ciò può comportare costi aggiuntivi e maggiori emissioni di CO₂, ad esempio quando non vengono considerate opzioni di ottimizzazione strutturale o di riqualificazione di opere esistenti. L’ottimizzazione delle risorse impiegate è invece essenziale per orientare sin dalle prime fasi un progetto verso una direzione sostenibile o addirittura rigenerativa.

Ogni tratto disegnato rappresenta una risorsa. Solo includendo tutte le discipline e valutando le opzioni più idonee per una sostenibilità forte, potremo «sedere comodi sulla 
sedia» del futuro. Tuttavia, manca ancora un’infrastruttura rigenerativa solida che renda questo percorso meno faticoso.¹

Primo elemento – la Piramide delle 5R

Un principio guida per qualsiasi progetto può essere rappresentato dalla Piramide delle 5R: Rethink – Reduce – Re­­use – Repair – Recycle. La sua applicazione consente una prioritizzazione sistematica delle azioni di risparmio delle risorse nel settore delle costruzioni. Promuove un cambiamento di mentalità nella progettazione, riduce il consumo di materiali ed energia, prolunga la vita utile degli elementi costruttivi attraverso il riuso e la riparazione, e assicura che le risorse residue vengano riciclate in modo di alta qualità al termine del ciclo di vita. In tal modo, la 5R-Pyramid sostiene l’attuazione di una economia circolare coerente e la riduzione degli impatti ambientali lungo tutte le fasi di progetto. Dove possibile, le strutture esistenti devono essere mantenute o potenziate; la demolizione va considerata solo come ultima risorsa. Nei casi di densificazione o trasformazione, le risorse devono essere selezionate con criterio, ponendo al centro la funzione e la durabilità.

Il calcestruzzo – una grande tentazione

Materiale estremamente versatile, il calcestruzzo è largamente impiegato dall’industria edilizia. In Svizzera ne vengono utilizzati oltre 30 m³ al minuto. Oltre a sabbia, ghiaia, acqua e, talvolta, materiale riciclato, il prin­cipale fattore emissivo del calcestruzzo è il cemento. In ­Svizzera il consumo medio pro capite è di 522 kg di cemento all’anno.

Sono in corso numerosi progetti di ricerca volti a decarbonizzare la produzione del calcestruzzo, e diverse aziende svizzere stanno investendo in leganti alternativi e miscele a ridotto contenuto di CO₂ – come la start-up Oxara, nata da uno spin-off dell’ETHZ. Per i progetti che prevedono l’uso di calcestruzzo si propone la Piramide delle 5C: Clinker – Cement – Concrete – Construction – (Re-)Carbonation. Essa identifica le principali leve di riduzione dell’impronta del cemento e del calcestruzzo:

• riduzione dei combustibili fossili nel clinker;
• riduzione del contenuto di clinker nel cemento;
• riduzione del contenuto di cemento nel calcestruzzo;
• riduzione del volume di calcestruzzo nella costruzione;
• aumento della carbonatazione (naturale o indotta).

Questo approccio «5C» è cruciale, poiché il cemento rappresenta una quota significativa delle emissioni del settore delle costruzioni. Tuttavia, come per i dolci, è difficile resistere alla «tentazione» del calcestruzzo: come scriveva Paracelso nel XVI secolo, «è la dose che fa il veleno».

Non possiamo rinunciare completamente al calcestruzzo, ma possiamo usarlo solo dove è realmente insostituibile, impiegando altrove materiali a basse emissioni o componenti riutilizzati. Negli ultimi decenni, le solette piene in calcestruzzo armato hanno quasi soppiantato le soluzioni più efficienti – come solette nervate o a cassettoni, anche in materiali alternativi – che oggi sopravvivono solo in casi particolari. Puntare su un’unica soluzione non è sostenibile nel lungo periodo: solo la competenza tecnica dei progettisti può individuare, di volta in volta, l’alternativa migliore in funzione del contesto, delle proprietà dei materiali, delle luci e delle tecniche costruttive.

Il suolo – la base su cui costruiamo

Circa un quarto delle emissioni totali di gas serra in Svizzera proviene dal settore edilizio. Ma oltre alle emissioni, non vanno trascurati gli effetti sul suolo. A seconda della sua gestione, il suolo può agire da serbatoio o da sorgente di carbonio. Terreni ricchi di humus possono immagazzinare più CO₂ di quanta ne rilascino. Tuttavia, in Svizzera ogni giorno vengono impermeabilizzati circa sette campi da calcio – circa 5 ettari di superficie. Secondo l’Ufficio federale dell’ambiente (UFAM), occorrono in media 100 anni per formare 
un centimetro di suolo. È quindi necessario sia ridurre il consumo di suolo sia esplorare modalità di rigenerazione a lungo termine di questa risorsa, riconoscendone il valore ecologico e strutturale.

Ripensare le professioni

Come già accaduto nella storia dell’umanità con scienziati, architetti e ingegneri universali, è necessario pensare oltre i confini disciplinari. La collaborazione e lo scambio di conoscenze, tanto in ambito accademico quanto professionale, sono oggi più cruciali che mai per sviluppare nuovi approcci progettuali pienamente sostenibili. Nel riuso di componenti e nel rinforzo delle strutture, servono competenze specialistiche avanzate che permettano di valutare l’idoneità di elementi esistenti e di fornire ai committenti raccomandazioni affidabili. Mancano tuttavia, a livello nazionale e cantonale, centri di competenza e soluzioni agili per promuovere il riuso: perciò la valutazione da parte di progettisti esperti è essenziale per compensare la mancanza di garanzie.

Occorre inoltre introdurre non solo un passaporto dei materiali, ma anche un passaporto strutturale, che consenta di riutilizzare più facilmente edifici esistenti (ad es. degli anni Sessanta) laddove siano ancora disponibili le verifiche statiche originarie. Va poi recuperata la capacità di progettare strutture sobrie, evitando sovradimensionamenti e uso eccessivo di materiali compositi, e prevedendo sin dall’inizio la smontabilità e riparabilità degli elementi (principio della ­system separation). Ciò richiede una pianificazione più accurata dei diversi mestieri, ma consente un notevole risparmio di risorse lungo l’intero ciclo di vita dell’edificio.

Manutenzione e riqualificazione: ottenere di più con meno

La Svizzera dispone di un ambiente costruito molto denso. Il solo valore di sostituzione delle infrastrutture tecniche nazionali è stimato intorno a 1000 miliardi di franchi, con impatti emissivi corrispondenti.² La manutenzione e il rinnovo di tali opere rappresentano una sfida enorme per lo Stato, le imprese e la società. Una infrastruttura sostenibile dipende da azioni coordinate in manutenzione, rinnovo e innovazione. L’allungamento della vita utile, il risparmio di risorse e l’impiego di nuove tecnologie sono essenziali per fare in modo che «di più» significhi anche «meglio». Strategie di manutenzione mirate, costruzioni materialmente efficienti e sistemi digitali di monitoraggio contribuiscono a ridurre l’impatto ambientale e ad avvicinare l’obiettivo federale della neutralità climatica entro il 2040.³

Riqualificare invece di sostituire

Gli interventi di riqualificazione strutturale possono raggiungere o superare le prestazioni di una sostituzione completa, riducendo al contempo in modo significativo consumi e emissioni. La Società nazionale delle ferrovie francesi (SNCF), ad esempio, ha sviluppato un programma che applica sottili piastre in calcestruzzo fibrorinforzato ad altissima resistenza (UHPFRC) su ponti in acciaio chiodato, prolungandone la vita utile e riducendo gli impatti ambientali ed economici rispetto a una nuova costruzione.⁴

Innovazione attraverso la ricerca

Per raggiungere la neutralità climatica delle infrastrutture, servono sia sviluppi tecnologici sia strategie scientifiche sui materiali. Il calcestruzzo resta dominante, ma studi commissionati dall’Ufficio federale delle strade (USTRA) e UFAM, condotti dalla Berner Fachhochschule (BFH), mostrano che, in applicazioni come ecodotti, barriere antirumore o ponti secondari, l’impiego di elementi lignei può ridurre le emissioni di gas serra dal 5 al 75% rispetto alle soluzioni in calcestruzzo armato, a parità di durabilità.⁵

Un esempio è l’ecodotto di Neuenkirch, realizzato in struttura ibrida legno-calcestruzzo, che soddisfa pienamente i requisiti statici e di durabilità riducendo al contempo l’intensità di carbonio dei materiali.⁶ Parallelamente, il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca (EMPA) conduce ricerche su leganti a basse emissioni e materiali circolari, contribuendo insieme alla BFH al miglioramento dell’efficienza materiale e alla riduzione dell’impatto ambientale del settore svizzero delle costruzioni.⁷ I risultati confermano che la riduzione delle emissioni dipende soprattutto dall’uso mirato di materiali alternativi – là dove sono tecnicamente più appropriati – piuttosto che dalla loro sostituzione totale.

Formazione

Per conseguire gli obiettivi climatici nazionali servono non solo innovazioni tecnologiche, ma anche un trasferimento di conoscenze strutturato fra ricerca e pratica.

Gli ingegneri devono essere formati con un approccio che integri progettazione strutturale, analisi del ciclo di vita, gestione delle risorse e valutazione ambientale. Le due scuole politecniche federali (ETHZ e EPFL) offrono in tal senso il 
Certificate of Advanced Studies (CAS) ETH in Infrastructure Construction Management, un programma di perfezionamento orientato alla pratica.⁸

Un finanziamento stabile di ricerca e formazione è inoltre imprescindibile per mantenere la capacità innovativa e diffondere soluzioni a basse emissioni in tutta la Svizzera. In questa direzione opera l’iniziativa promossa da bauenschweiz con le principali associazioni del settore infrastrutturale (suisse.ing, SIA, Swissrail, VöV, Infra Suisse e l’Associazione svizzera per la gestione delle acque), volta a garantire risorse economiche e sinergie durature fra mondo produttivo, accademico e politico.

Prospettive e conclusioni

Raggiungere la neutralità climatica nel settore delle costruzioni e delle infrastrutture richiede una trasformazione profonda del modo in cui progettiamo, costruiamo e manuteniamo. I progressi scientifici sui materiali a basse emissioni, combinati con strategie di manutenzione sistematiche e una formazione adeguata, possono ridurre progressivamente l’impatto ambientale dell’infrastruttura svizzera. Tuttavia, la decarbonizzazione completa della produzione di cemento – anche tramite tecnologie CCS (Carbon Capture and Storage) – rimane una sfida, a causa degli elevati contenuti di NO_x nei fumi.⁹

Il ruolo dei progettisti cambia radicalmente: la sostenibilità richiede nuove competenze trasversali, ovvero le cosiddette future skills – comunicazione interdisciplinare, capacità di innovare e apertura al cambiamento. Solo una pianificazione integrata e olistica può garantire che edifici e infrastrutture siano ecologicamente sostenibili, economicamente efficienti e socialmente utili lungo l’intero ciclo di vita, in armonia con il contesto. Il coinvolgimento precoce e consapevole degli specialisti è la chiave per un settore delle costruzioni veramente sostenibile.

Note 

1 Per infrastruttura rigenerativa si intende un sistema integrato di strutture costruite, naturali e digitali, concepito non soltanto per preservare i sistemi ecologici e sociali, ma per rigenerarli attivamente. Questo tipo di infrastruttura promuove cicli chiusi di materiali e di energia, rafforza la resilienza rispetto ai mutamenti ecologici ed economici e genera, nel lungo periodo, effetti netti positivi per l’ambiente, la società e l’economia, attraverso il ripristino delle risorse naturali, la partecipazione sociale e circuiti economici orientati alla conservazione del valore.
2 Reti di trasporto, energia elettrica, acqua e comunicazione, sistemi di smaltimento delle acque reflue e dei rifiuti, opere di protezione, centrali elettriche ecc.
3 KIG, Art. 10.
4 Bertola, «Sustainable Rehabilitation», 1-13.
5 Chabrelie, «Potenziale von Holz».
6 Neue Holzbau AG, «Montage».
7 Empa, «Advanced Structural Materials».
8 ETHZ, «CAS in Infrastructure».
9 Uno dei principali problemi della tecnologia CCS applicata alla produzione di cemento riguarda la reazione degli ossidi di azoto (NO_x) con il solvente di cattura durante il processo di separazione del CO₂. Gli NO_x sono presenti in concentrazioni relativamente elevate nei fumi di combustione di un cementificio e, reagendo con il solvente di cattura (spesso soluzioni di ammine organiche), possono generare prodotti indesiderati come le nitrosammine. Queste sostanze possono risultare nocive per la salute e compromettere l’integrità del solvente. 

Bibliografia

– Bertola, Numa, Philippe Schlitz, Emmanuel Denarié, & Eugen Brühwiler, Sustainable Rehabilitation of Metallic Railway Bridges by Application of UHPFRC Overlays, in «Frontiers in Built Environment», 2021, n. 7 https://www.frontiersin.org/journals/built-environment/articles/10.3389/fbuil.2021.769686/full.

– Chabrelie, Aude, Heiko Thömen, Potenziale von Holz im Infrastrukturbau – Endbericht For-schungsauftrag TP3, Bundesamt für Strassen (ASTRA) / Bundesamt für Umwelt (BAFU), Bern 2023.

Sitografia 

– «Klima- und Innovationsgesetz», Admin, Bern 2023 https://www.admin.ch/gov/de/start/dokumentation/abstimmungen/20230618/klimagesetz.html.

– «Montage Wildtierüberführung Neuenkirch», Neue Holzbau AG, Alpnach 2023 https://neueholzbau.ch/montage-wildtierueberfuehrung-neuenkirch

– «Advanced Structural Materials – Low Carbon Binders and Circular Construction Materials», Empa, Dübendorf 2023 https://www.empa.ch/web/s303/advanced-structural-materials

– «CAS ETH in Infrastructure Construction Management», ETH, Zurich 2024 https://sce.ethz.ch/en/programmes-and-courses/search-current-courses/cas/cas-eth-infrastrukturbau.html

– «I nuovi materiali “aumentati” generati dal legno», Espazium, 2023 https://www.espazium.ch/it/attualita/i-nuovi-materiali-aumentati-generati-dal-legno

– «Umwelt Schweiz 2022 – Bericht des Bundesrates», BAFU, Bern 2022 https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/dokumentation/umweltbericht/umweltbericht-2022.html

– «Nachhaltiges Bauen - Hochbau - Verständigungsnorm zu SIA 112» SIA https://www.ecobau.ch/resources/uploads/Publikationen/SIA112-1_2017_d.pdf
https://shop.sia.ch/normenwerk/architekt/112-1_2017_i/D/Product

– «Factsheetdurabilite 4», Api Swiss https://api.swiss-academies.ch/site/assets/files/100233/hep_factsheetdurabilite4.pdf

– «What is regenerative infrastructure?» Demos Helsinki https://demoshelsinki.fi/what-is-regenerative-infrastructure/

– «Weniger ist mehr» Beton Suisse https://betonsuisse.ch/Inspiration/Weniger-ist-mehr/

– «Jahresberichte» Cem Suisse https://www.cemsuisse.ch/jahresberichte/

– «Concrete» ETHZ https://concrete.ethz.ch/blog/umweltfreundliche-betonbauten/

– «Thema Boden» BAFU https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/boden/inkuerze.html