Progettare e costruire green

Negli ultimi decenni, lo sviluppo tecnologico e la ricerca hanno portato ad un utilizzo migliore dei materiali ma anche ad una progettazione più efficace ovvero alla possibilità di sfruttare maggiormente le prestazioni dei materiali, riducendone i quantitativi. Questo si traduce nell’adottare ipotesi realistiche sui carichi da considerare nella progettazione, che siano il giusto compromesso tra architettura e struttura, evitare sovradimensionamenti degli elementi (e quindi ridurre i pesi), ottimizzare il calcolo e le verifiche, e valutare il tutto dal punto di vista dei costi e delle emissioni.

Tutto questo può essere realizzato contendono gli ingombri, utilizzando campate ampie e soluzioni facilmente adattabili e/o smontabili, che rendono possibile il riutilizzo degli elementi.

Ed è in questa ottica più ampia di approccio circolare alla progettazione, che l’acciaio dimostra essere, per sua natura, un materiale chiave nel processo di decarbonizzazione in atto.

Si comincia a delineare chiaramente il perché la progettazione e i suoi impatti vadano sempre analizzati considerando l’intero ciclo di vita, ovvero dalla produzione al fine vita, altrimenti si rischia di perdere i benefici che alcune scelte potenzialmente sostenibili possono apportare alla progettazione.

Consideriamo una colonna che inizialmente progettata in cemento, venga realizzata in acciaio. Questa scelta progettuale comporterà una riduzione del peso dell’elemento, utilizzando meno materiale si ridurranno anche le emissioni di CO₂ associate. Si avranno inoltre anche una serie di benefici indiretti, tra questi per citarne alcuni: riduzione del peso in fondazione (riduzione di materiale, scavi, costo), riduzione dell’incidenza del trasporto degli elementi strutturali (riduzione di CO₂ da trasporto, costo del trasporto) e minor impatto del cantiere (in termini di durata, estensione e costo).

Questo esempio spiega come senza considerare il progetto nella sua interezza non sia possibile fare scelte consapevoli e confrontare diverse soluzioni costruttive tra loro e mostra anche come alcune semplici considerazioni possano portare i progettisti sulla strada giusta sin da fasi molto preliminari di progettazione ed aiutarli a valutare alternative progettuali nell’ottica della sostenibilità.

La sfida per migliorare la sostenibilità delle costruzioni include anche la continua ricerca di soluzioni per incrementare il contenuto di materiali riciclati e migliorare l’efficienza dei processi produttivi. L’acciaio, essendo riciclabile al 100% ed infinite volte senza perdita di qualità, gioca un ruolo cruciale nella riduzione delle emissioni di CO₂.  

La siderurgia italiana ha ridotto le proprie emissioni specifiche di CO₂ del 60% dal 1990 ad oggi ed è la più virtuosa in UE per la ridotta intensità di carbonio e l’elevata efficienza energetica, con performance migliori del 40% rispetto alla media europea. Oltre l’85% della produzione italiana è realizzata grazie al riciclo del rottame ferroso, che avviene nei forni elettrici alimentati prevalentemente con energia rinnovabile. Efficienza, digitalizzazione, ambiente e sicurezza muovono l’80% degli investimenti siderurgici nel nostro Paese.

A differenza di altre soluzioni costruttive, l’acciaio riesce a vincere la sfida della durabilità grazie ai sistemi di protezione dalla corrosione, che garantiscono che le caratteristiche di resistenza e versatilità siano conservate per l’intero arco temporale della vita utile delle strutture, in linea con quanto prescrivono le NTC 2018 (vita nominale di progetto pari a 50 anni per le costruzioni per cui vengono richieste prestazioni ordinarie quali opere civili pubbliche e private comuni, e 100 anni in caso di prestazioni elevate quali costruzioni o infrastrutture di interesse strategico), riducendo al minimo la frequenza delle manutenzioni. Il risparmio di risorse energetiche, ambientali ed economiche è evidente e gli interventi di ispezione, necessari per garantire la sicurezza degli edifici, sono ridotti al minimo.

Alla luce di quanto descritto si deduce che l’approccio nella filiera costruttiva in carpenteria metallica è stato quello di avvalersi da anni, e vuole consolidarsi sempre più efficacemente, della completa attuazione del Life Cycle Assessment.

Considerando il grande impatto che gli edifici hanno sia sul consumo energetico che sulle emissioni di gas serra, i prodotti in acciaio si presentano come la chiave di volta per rendere il patrimonio edilizio efficiente, sostenibile e decarbonizzato, sia nelle nuove costruzioni che negli interventi di riqualificazione del costruito.

• Riduzione di oltre il 33% dei consumi energetici per tonnellata di acciaio dal 2000 ad oggi.
• Elevata percentuale di ricircolo delle acque di raffreddamento, con valori medi del 77% e punte fino al 98%.
• Il 72% dei rifiuti prodotti in siderurgia vengono avviati a recupero.
• Le emissioni specifiche dirette di CO2 della siderurgia italiana si sono ridotte di circa il 60% dal 1990 al 2020.
• L’emissione delle polveri (PTS) è stata ridotta del 64% dal 2008 ad oggi

• L’acciaio è al 100% riciclabile ed è il materiale più riciclato al mondo.
• Grazie alla sua natura circolare, è un componente fondamentale nella realizzazione di edifici ed infrastrutture carbon free.
• I prodotti in acciaio utilizzati nelle costruzioni sono il risultato del riciclo di rottami ferrosi che avviene nelle acciaierie all’interno di forni elettrici.
• Il riciclo evita il consumo di nuove materie prime e di ulteriori risorse energetiche altrimenti necessarie per la loro estrazione, riducendo nel contempo il carico ambientale e le emissioni.
• Al termine della vita utile di un’opera l’acciaio dismesso può essere facilmente riciclato fino al 99% grazie all’agevole separazione dagli altri componenti edilizi, ottenendo così un nuovo materiale di prima scelta, mentre la restante parte (1%) viene recuperata come inerte per uso stradale.
• L’acciaio è un materiale permanente: può essere riciclato all’infinito senza alcuna perdita di qualità: i legami metallici vengono ripristinati durante la risolidificazione.
• L’acciaio prodotto dal riciclo ha le stesse proprietà meccaniche di quello originale o migliori, anche dopo più operazioni di riciclo. Questo consente di utilizzarlo più e più volte per la stessa applicazione. Al contrario le caratteristiche prestazionali degli altri materiali più comunemente utilizzati nelle costruzioni si deteriorano con il riciclo, diventando al massimo un sottoprodotto.

• Con l’80% l’Italia è al primo posto in Europa per volumi di riciclo di rottami ferrosi, grazie alla preponderante diffusione del forno elettrico ed agli importanti investimenti che i produttori siderurgici hanno compiuto nell’adozione delle migliori tecniche disponibili (BAT) e dei sistemi di gestione ambientale certificati ISO 14001, oltre che nella certificazione ambientale dei prodotti (EPD – Environmental Product Declaration). Le EPD quantificano gli impatti ambientali associati all’interno ciclo di vita del prodotto a seguito di analisi di tipo LCA (Life Cycle Assessment).
• L’industria elettrosiderurgia italiana centrerà e supererà gli obiettivi di decarbonizzazione europei imposti al 2030, riducendo di un terzo le emissioni di CO2. Un caso unico nel panorama mondiale, grazie all’elevata percentuale di acciaio prodotto da forno elettrico: oltre venti milioni di tonnellate di prodotto, una siderurgia quasi del tutto decarbonizzata perché elettrica.

• L’acciaio, tra i materiali di largo consumo, è quello in assoluto più resistente e durevole e permette di realizzare strutture estremamente solide ed allo stesso tempo leggere.
• L’acciaio estende la vita utile dei prodotti e mantiene a lungo il loro valore e la loro funzione nella società.
• I componenti in acciaio, grazie alla facilità di separazione o disassemblaggio sono particolarmente adatti al riuso e alla rigenerazione (remanufacturing): l’acciaio è un materiale di prima scelta per strutture, rinforzi, rivestimenti, coperture ed infissi e viene ampiamente utilizzato nel settore delle costruzioni anche per il recupero di edifici obsoleti, antichi e storici.
• I costi ed i tempi di demolizione di un edificio realizzato in acciaio strutturale giunto a fine vita sono molto inferiori rispetto ai sistemi costruttivi tradizionali in virtù della leggerezza del sistema costruttivo in carpenteria metallica e dell’assemblaggio a secco dei componenti edilizi.
• L’acciaio non presenta alcun costo di smaltimento, tutt’altro: il rottame ferroso è un’utile risorsa di scambio che viene acquistata dalle imprese rottamatrici.
• Grazie alla sua speciale proprietà “dal cancello al cancello” (cradle to cradle) dopo lo smantellamento di un edificio, gli elementi strutturali in acciaio possono essere direttamente riutilizzati o riciclati, così da consentire nuovamente un loro utilizzo come materiale da costruzione.

• Oltre il 72% dei rifiuti prodotti dalla siderurgia italiana viene destinato ad operazioni di recupero.
• Oltre il 90% in peso dei rifiuti è classificabile come “non pericoloso”.
• Produzione di rifiuti per t di acciaio -22% dal 2012 -9% dal 2017
• Rifiuti avviati a recupero +13% dal 2017
• I residui di produzione dei processi siderurgici sono particolarmente adatti ad essere valorizzati come sottoprodotti o veri e propri prodotti, destinati a diversi settori di utilizzo, costituendo una valida alternativa alle materie prime naturali (es. scorie siderurgiche).
• I gas siderurgici di processo (gas di cokeria, gas d’altoforno, gas di acciaieria) in considerazione del loro elevato contenuto energetico residuo, alimentano centrali per la produzione di energia elettrica e calore.
• I cascami termici di varia natura derivanti dai processi siderurgici possono essere utilizzati a servizio di altre utenze interne ed esterne o per progetti di teleriscaldamento a servizio del territorio circostante.

Il Codice degli Appalti – Decreto Legislativo 18 aprile 2016, n. 50 – all’art.34 (Criteri di sostenibilità energetica e ambientale) impegna infatti le stazioni appaltanti nell’inserire, all’interno della documentazione progettuale di gara, alcune specifiche tecniche e delle clausole contrattuali contenute nei CAM, al fine di conseguire determinati obiettivi ambientali, per gli affidamenti di qualunque importo. Tali criteri sono tenuti in considerazione anche ai fini della stesura dei documenti di gara per l’applicazione del criterio dell’offerta economicamente più vantaggiosa, ai sensi dell’art. 95, comma 6.

In questo modo il legislatore ha indotto le pubbliche amministrazioni a ridurre gli impatti ambientali nel settore delle costruzioni, a partire dalle fasi di progetto preliminare, prendendo in considerazione l’intero ciclo di vita delle opere e di ciascun componente edilizio.

Fra le specifiche tecniche riguardanti i componenti edilizi e in particolare per i prodotti siderurgici, il D.M. 23 giugno 2022 afferma:

“2.5.4 Acciaio

Criterio

Per gli usi strutturali è utilizzato acciaio prodotto con un contenuto minimo di materia recuperata, ovvero riciclata, ovvero di sottoprodotti, inteso come somma delle tre frazioni, come di seguito specificato:

– acciaio da forno elettrico non legato, contenuto minimo pari al 75%.

– acciaio da forno elettrico legato, contenuto minimo pari al 60%;

– acciaio da ciclo integrale, contenuto minimo pari al 12%.

Per gli usi non strutturali è utilizzato acciaio prodotto con un contenuto minimo di materie riciclate ovvero recuperate ovvero di sottoprodotti come di seguito specificato:

– acciaio da forno elettrico non legato, contenuto minimo pari al 65%;

– acciaio da forno elettrico legato, contenuto minimo pari al 60%;

– acciaio da ciclo integrale, contenuto minimo pari al 12%.

Con il termine “acciaio da forno elettrico legato” si intendono gli “acciai inossidabili” e gli “altri acciai legati” ai sensi della norma tecnica UNI EN 10020, e gli “acciai alto legati da EAF” ai sensi del Regolamento delegato (UE) 2019/331 della Commissione. Le percentuali indicate si intendono come somma dei contributi dati dalle singole frazioni utilizzate.

Verifica

La Relazione CAM, di cui criterio “2.2.1-Relazione CAM”, illustra in che modo il progetto ha tenuto conto di questo criterio progettuale…”

È innanzitutto compito del progettista elaborare una “Relazione CAM”, così definita nel decreto, contenente per ciascun criterio ambientale minimo:

• Descrizione delle scelte progettuali che garantiscono la conformità al criterio;
• Indicazione gli elaborati progettuali in cui siano rinvenibili i riferimenti ai requisiti relativi al rispetto dei CAM;
• Dettaglio requisiti dei materiali e dei prodotti da costruzione in conformità ai CAM
• Indicazione mezzi di prova che l’esecutore dei lavori dovrà presentare alla Direzione Lavori.

“2.2.1 Relazione CAM

OMISSIS…

Il contenuto di materia riciclata ovvero recuperata ovvero di sottoprodotti è dimostrato tramite una delle seguenti opzioni, producendo il relativo certificato nel quale sia chiaramente riportato il numero dello stesso, il valore percentuale richiesto, il nome del prodotto certificato, le date di rilascio e di scadenza:

1. una dichiarazione ambientale di Prodotto di Tipo III (EPD), conforme alla norma UNI EN 15804 e alla norma UNI EN ISO 14025, quali ad esempio lo schema internazionale EPD© o EPDItaly©, con indicazione della percentuale di materiale riciclato ovvero recuperato ovvero di sottoprodotti, specificandone la metodologia di calcolo;
2. certificazione “ReMade in Italy®” con indicazione in etichetta della percentuale di materiale riciclato ovvero di sottoprodotto;

…OMISSIS…

5. una certificazione di prodotto, basata sulla tracciabilità dei materiali e sul bilancio di massa, rilasciata da un organismo di valutazione della conformità, con l’indicazione della percentuale di materiale riciclato ovvero recuperato ovvero di sottoprodotti.
6. una certificazione di prodotto, rilasciata da un Organismo di valutazione della conformità, in conformità alla prassi UNI/PdR 88 “Requisiti di verifica del contenuto di riciclato e/o recuperato e/o sottoprodotto, presente nei prodotti”, qualora il materiale rientri nel campo di applicazione di tale prassi.

…OMISSIS…

Sono fatte salve le asserzioni ambientali auto-dichiarate, conformi alla norma UNI EN ISO 14021, validate da un organismo di valutazione della conformità, in corso di validità alla data di entrata in vigore del presente documento e fino alla scadenza della convalida stessa.”

È compito del costruttore richiedere le opportune certificazioni ai produttori e, nel caso di commerciante intermedio, è compito di quest’ultimo richiedere il certificato ambientale al suo fornitore per ogni tipologia di prodotto da costruzione che ha acquistato o che intende acquistare. Tale documentazione dovrà essere fornita alla Direzione dei Lavori.

La validità di tali dichiarazioni ambientali, in relazione ai prodotti a cui fanno riferimento, varia a seconda della tipologia di certificazione rilasciata: queste possono avere una validità pluriennale, e dunque per qualsiasi fornitura effettuata nel periodo a cui la dichiarazione fa riferimento (es. EPD®), annuale o anche limitatamente ad una particolare fornitura.

In Italia la produzione dell’acciaio ottenuta dal riciclo del rottame ha superato l’80% grazie alla diffusione del forno elettrico ed agli importanti investimenti che i produttori siderurgici hanno compiuto in campo ambientale, garantendo i contenuti minimi di materiale riciclato e ottenendo pertanto le opportune certificazioni ambientali per i loro prodotti. 

In base alle norme ISO della serie 14020, si possono distinguere principalmente tre tipi di etichettature ambientali:

TIPO 1 (ISO 14024)
Etichette ecologiche assegnate da organismi di parte terza, indipendenti dal produttore. I criteri di vlutazione presentano dei valori soglia da rispettare ai fini dell’otteniento del rilascio del marchio dell’organismo preposto. Un esempio di etichettatura di tipo I è costituito dall’Ecolabel europeo.

TIPO II (ISO 14021)
Asserzioni ambentali basate su autodichiarazioni del produttore. Tali asserzioni non sono convalidate né certificate da organismi indipendenti. Nonostante ciò, tali etichette devono contenere sichiarazioni non ingannevoli e verificabili, proprio per non sminuirne l’efficacia. Un esempio di etichetta di tipo II è costituito dall’autodichiarazione della percentuale di materiale riciclato all’interno di un prodotto.

Questa dichiarazione, tuttavia, non è più valida secondo il nuovo Decreto Ministeriale come mezzo di prova e verifica, eccetto per quelle ancora in corso di validità alla data di entrata in vigore dei nuovi CAM (6 dicembre 2022) e fino alla scadenza della convalida stessa.

Si fa notare inoltre che nella precedente versione dei CAM (D.M. 17/10/2017) per questa asserzione veniva richiesta una certificazione da ente terzo nonostante fosse una autodichiarazione, in netta contraddizione con i principi della stessa norma ISO 14021.

TIPO III (ISO 14025)
Dichiarazioni che quantificano gli impatti ambientali associati al ciclo di vita del prodotto. Talivalutazioni vvengono attraverso un’analisi di tipo LCA, in modo tale che i risultati siano confrontabili con quelli ottenuti per altri prodotti appartenenti alla stessa categoria. Tra queste dichiarazioni, sottoposte a uncontrollo terzo indipendente, la piùconosciuta è sicuramente quella costituita dal sistema EPD® (Environmental Product Declaration, Dichiarazione Ambientale di Prodotto).

La Dichiarazione Ambientale di Prodotto EPD® (Environmental Product Declaration) è una dichiarazione che certifica un determinato prodotto, fornendo dati sugli impatti ambientali legati alla produzione di una specifica quantità, in accordo con lo standard internazionale ISO 14025. Tale sistema è verificato da un Ente terzo.

La Dichiarazione fa riferimento all’analisi del ciclo di vita del prodotto, basata su uno studio LCA (Life Cycle Assessment), che definisce il consumo di risorse (materie prime, acqua, energia) e gli impatti sull’ambiente circostante (produzione di rifiuti, emissioni in atmosfera, scarichi nei corpi idrici) nelle varie fasi del ciclo di vita del prodotto. Le fasi minime considerate sono dall’estrazione delle materie prime, il loro trasporto al sito di produzione e la produzione stessa, oppure fino alla dismissione del prodotto stesso.
I risultati sono presentati in forma sintetica attraverso l’impiego di una serie di indicatori ambientali, come ad esempio la quantità di anidride carbonica emessa o GWP (Global Warming Potential) per unità dichiarata di prodotto (ad es. per tonnellata).
Una Dichiarazione Ambientale di Prodotto è un documento che contiene informazioni oggettive, confrontabili e credibili relativamente a un prodotto mediante analisi del ciclo di vita (LCA) secondo gli standard della serie ISO 14040.

La creazione di una EPD® passa attraverso la redazione dei seguenti documenti:

1. Requisiti specifici di prodotto (Product Category Rules, PCR). Per poter effettuare un confronto tra dichiarazioni di prodotti analoghi, è necessario definire delle regole di calcolo che valgano esclusivamente per uno specifico prodotto. In questo modo si fissano i parametri da seguire e rispettare per la stesura dello studio LCA all’interno del gruppo cui il prodotto si riferisce. I PCR hanno valenza internazionale, proprio per consentire lo scambio dei risultati delle valutazioni anche tra aziende appartenenti a nazioni diverse.
2. Un’analisi LCA, in base alle indicazioni presenti nei PCR, nelle linee guida del sistema EPD® e secondo le indicazioni contenute all’interno delle norme ISO 14040 e 14044. Lo studio LCA è un momento fondamentale all’interno della redazione di una EPD.
3. La Dichiarazione ambientale. I contenuti della EPD dovranno essere analizzati e verificati da un Ente terzo indipendente, che ne effettuerà la convalida. Il documento che ne deriva consentirà di comunicare in maniera efficace i risultati dell’analisi LCA, consentendo inoltre di confrontare i risultati ottenuti con quelli relativi a prodotti di aziende concorrenti.

La gran parte delle EPD viene resa disponibile direttamente dai produttori e scaricabile dal sito ufficiale www.environdec.com, il quale raccoglie le EPD a livello mondiale.

Di seguito è possibile scaricare esempi di dichiarazioni ambientali di prodotto EPD da parte di aziende Socie di Fondazione Promozione Acciaio:

Gli elementi in acciaio provenienti da prodotti dismessi (macchinari, veicoli, costruzioni, ecc.) sono raccolti e selezionati grazie alle loro proprietà magnetiche.
L’acciaio prodotto da materiale di riciclo non presenta alcun degrado nelle proprietà meccaniche, mantiene le sue proprietà e le sue performance anche dopo più operazioni di riciclo, senza alcuna perdita di qualità, e questo consente di riutilizzarlo più e più volte per la stessa applicazione. Al contrario, le caratteristiche prestazionali degli altri materiali da costruzione, ad esclusione del vetro, si deteriorano dopo il riciclo; pertanto, divengono un sottoprodotto.
L’acciaio non viene mai consumato, ma continuamente trasformato attraverso i processi di riciclo. Questo processo ne descrive perfettamente il concetto di “materiale permanente”, alla base dell’economia circolare e quindi di vitale importanza per la transizione ecologica.

L’acciaio è riciclabile al 100%, e può essere riciclato infinite volte senza perdere alcuna delle sue proprietà originarie. Per questo motivo l’acciaio è il materiale più riciclato al mondo (fonte: BIR – Bureau of International Recycling – World Steel Recycling). Il ciclo di vita dell’acciaio è potenzialmente senza fine, ciò lo rende una vera e propria “risorsa permanente”, essenziale per lo sviluppo di un’economia sostenibile.

Terminata la vita utile dell’opera in cui è inserito un elemento in acciaio esso può essere ricondotto in fonderia. È infatti possibile riciclare il rottame attraverso processi produttivi con forno elettrico ad arco. Nel mondo anglosassone questa proprietà viene indicata sinteticamente con il termine up-cycling, per creare una distinzione con i materiali che sono soggetti a perdite di proprietà e impiegati in successive applicazioni di livello inferiore (down-cycling).

Dalla fase produttiva a quella di lavorazione, l’acciaio consente di ridurre le emissioni di inquinanti e la quantità di energia impiegata. I forni ad arco elettrico, attualmente predominanti, garantiscono rispetto ad una produzione da ciclo integrale:

• limitazione del rumore a 45dB;
• elevata riduzione delle polveri;
• riduzione del 50% del fabbisogno d’acqua;
• riduzione di oltre il 50% del fabbisogno di energia
• limitazione delle emissioni di CO2

La percentuale di riciclo dei profili di acciaio si attesta su valori superiori al 100%.

Il riciclo evita il consumo di altro petrolio necessario per la produzione di materiali da materie prime fresche di estrazione e comporta la diminuzione del carico ambientale, delle emissioni di CO2 e di altri inquinanti.

Il materiale derivante dal riciclo dell’acciaio (99%) è un materiale di prima scelta.
Il restante 1% viene recuperato come inerte per uso stradale.

Nell’Unione Europea il 56% dell’acciaio dell’UE è costituito da rottame ferroso, il quale viene rifuso per dare vita a nuovi prodotti in acciaio, con circa 100 milioni di tonnellate di rottami riciclati ogni anno.

In Italia, primo produttore europeo di acciaio da forno elettrico, tale percentuale è significativamente più elevata e supera l’80%.

Le acciaierie italiane nel 2020 hanno riciclato complessivamente oltre 16 milioni di tonnellate di rottame ferroso, di cui circa il 90% di origine europea (65% proveniente dalla raccolta nazionale, il 25% importato da altri Paesi Europei e il rimanente 13% da Paesi Terzi.

Il rottame ferroso può essere legittimamente considerato come una vera e propria “miniera”.

Nella fase di smantellamento, la sostenibilità dei materiali e delle procedure gioca un ruolo rilevante. Trai i diktat imposti, il divieto di utilizzare impianti mobili di frantumazione e recupero in sito e aggregati riciclati per riempimenti. È invece stato posto l’accento sulla necessità di ridurre al minimo l’impatto ambientale, recuperando e riciclando i rifiuti, contenendo le emissioni di polveri, le vibrazioni e l’inquinamento acustico. La demolizione deve avvenire infatti secondo un criterio selettivo in grado di garantire la tracciabilità e il recupero della massima quantità possibile di rifiuti, rigorosamente suddivisi per tipologia. È perciò necessario procedere con lo smontaggio preventivo delle componenti riutilizzabili e di tutti i materiali estranei agli inerti. Le opere realizzate in acciaio sono in grado di rispettare tutte queste prescrizioni.
Proprio seguendo questo paradigma alcuni dei padiglioni realizzati per l’esposizione universale sono stati smontati e rimontati con una nuova destinazione d’uso.

Tra questi un tangibile esempio è quello fornito dal padiglione del Kuwait ad Expo Milano 2015.

La struttura dell’ex padiglione è oggi un polo d’eccellenza per eventi a servizio della comunità locale di Val Brembilla ed è esempio concreto di sostenibilità e riutilizzo di un’opera esistente.

Il Comune ha colto le opportunità offerte da un’opera realizzata in acciaio, né ha acquistato la struttura al termine dell’Esposizione mondiale, smontandola e rimontandola in loco, adattandola alle nuove esigenze, a vantaggio della collettività e del territorio. Lungo 50 metri per 15, alto 15 metri, in vetro e con una struttura di 280 t di acciaio, a campata unica, il padiglione, ideato dall’Architetto Italo Rota, è simbolo identificativo di innovazione ed alta tecnologia. La nuova destinazione d’uso dell’edificio è una chiara testimonianza dell’assunto “Ridurre, riciclare, riusare”.

L’acciaio è un materiale sostanzialmente “pulito”, riciclabile al 100%, riutilizzabile, che grazie ad una costruzione realizzata con montaggio a secco ha un impatto ambientale minimo rispetto ad altri materiali da costruzione. La stessa sostenibilità si rivela anche nelle procedure di smantellamento e quindi riguarda l‘intero ciclo di vita del materiale. È questo uno dei motivi che hanno concorso alla scelta dell’acciaio nella maggior parte dei padiglioni realizzati dai Paesi stranieri partecipanti ad Expo Milano 2015: su 52 Paesi il 69% ha realizzato le strutture del proprio padiglione completamente in acciaio, il 4% in strutture composte acciaio – cls, il 6% in acciaio e altri materiali, il 4% in calcestruzzo prefabbricato e il 17% in legno. Procedendo allo smantellamento delle strutture in acciaio, inoltre, anche la produzione e l’immissione di polveri in atmosfera viene praticamente azzerata.

Ricordiamo che l’acciaio è il materiale più riciclato nel mondo: oltre 650 milioni di tonnelate di rottami ferrosi vengono ririclate ogni anno. L’Italia è il 1° Paese europeo per riciclo di rottame ferroso con una media di circa 20 milioni di tonnellate annue di materiale che viene rifuso nelle acciaierie nazionali. Dopo aver esaurito le proprie funzioni strutturali, il 100% dell’acciaio rottamato viene riciclato (senza perdere alcuna proprietà) e il 99% dei profili (sia piani che lunghi) viene recuperato in quanto facilmente separabile dagli altri materiali. Grazie alla sua natura circolare l’acciaio contribuisce direttamente alla conservazione delle risorse naturali.

Il Comitato Tecnico Europeo CEN/TC 350 “Sostenibilità delle costruzioni realizzate”, ha il compito di definire una serie di norme per garantire che tutte le dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD), di materiali, servizi e processi legati alle costruzioni siano armonizzate tra le varie nazioni della Comunità Europea.
In seno a tale comitato, il riciclo dei materiali da costruzione viene considerato uno degli obiettivi principali.
Concettualmente, quest’ultimo può essere considerato come la capacità di recuperare tali materiali dopo un processo, ad esempio, di demolizione, per poi reimpiegarli nel settore delle costruzioni, senza destinarli alla discarica. Ma dietro tale descrizione, in realtà, si nasconde tutta una serie di sfaccettature, in funzione di ciò che avviene a un prodotto e alle proprie caratteristiche fisiche e meccaniche dopo ogni processo di riciclo.
La riciclabilità è infatti una virtù che i produttori tentano di associare a qualsiasi cosa. In questo modo, si spacciano per riciclabili anche materiali per cui è possibile il solo ri-uso, in applicazioni limitate e con sostanziale perdita di proprietà, caratteristiche prestazionali e  qualità. E’ sostanziale la differenza che c’è tra una trave di acciaio che, mediante la rifusione, può tornare ad essere una trave in acciaio oppure acquisire qualsiasi forma e funzione ed una di cemento armato, il cui calcestruzzo dopo la separazione dall’acciaio delle armature, può aspirare ad essere riutilizzato come inerte, alla stessa stregua della sabbia e del pietrisco, ma non ridiventerà mai più cemento.

I materiali metallici hanno, invece, la caratteristica di poter essere riutilizzati indefinitamente e senza limitazione di applicazione. L’acciaio è, dunque, riciclabile “per definizione”: dopo che è terminata la vita utile dell’opera in cui è inserito, può essere ricondotto in fonderia così da essere riutilizzato più e più volte anche per la stessa applicazione. Nel mondo anglosassone questa proprietà viene indicata sinteticamente con il termine up-cycling, per creare una distinzione con i materiali che, invece, sono soggetti a perdite di proprietà e impiegati in successive applicazioni di livello inferiore (down-cycling). Anche al di là di questi importanti aspetti qualitativi, ai fini della valutazione di sostenibilità, l’acciaio è praticamente insuperabile in termini di quantità: la percentuale di riciclo dei profili di acciaio è pressoché totale, attestandosi a valori superiori al 99%.

Le normative europee, attraverso il lavoro del comitato CEN/TC 350, consentiranno, tra l’altro, al produttore di acciaio di esprimere in un Modulo D i dati relativi al destino del materiale a fine vita, con la dichiarazione di crediti concernenti il riciclo sugli indicatori di sostenibilità. Si potranno, dunque, quantizzare le riduzioni dei carichi ambientali ottenuti con l’utilizzo dell’acciaio ed effettuare comparazioni rispetto ad altri materiali con funzioni analoghe. Attualmente, l’utilizzo del Modulo D non è obbligatorio. Recentemente, però, è stato dato mandato al CEN di studiare le modalità con cui rendere il modulo D obbligatorio in un prossimo aggiornamento della normativa.
Grazie ad esso il progettista avrà uno strumento in più per mettere in evidenza, qualitativamente e quantitativamente, i vantaggi di un materiale efficacemente ed efficientemente riciclabile come l’acciaio, rispetto alle alternative proposte per il settore delle costruzioni.

Si tratta di fare un ragionamento analogo a quello che normalmente viene effettuato, ad esempio, per i calcoli strutturali di un edificio. Avendone i dati dimensionali, si eseguono le relative analisi statiche e dinamiche fino ad avere i dati numerici per differenti soluzioni. Un materiale può essere più efficiente di un altro se si considera una determinata tipologia edilizia, mentre i risultati possono ribaltarsi al variare delle dimensioni o degli schemi statici ipotizzati.
Una LCA comparativa, pertanto, serve ad individuare il materiale con minore impatto ambientale per una ben precisa tipologia edilizia. Al variare di quest’ultima, è necessario ripetere le analisi per individuare il materiale da costruzione più idoneo.

Il nuovo Regolamento Europeo (305/11) per i prodotti da costruzione stabilisce che, oltre al riutilizzo o la riciclabilità e l’uso di materiali ecologicamente compatibili, si debba guardare anche alla durabilità delle costruzioni, per ottenere un uso sostenibile delle risorse naturali.

L’acciaio, tra i materiali da costruzione, è in assoluto il più durevole: grazie alla scelta di un adeguato sistema di protezione è possibile evitarne la corrosione e quindi il degrado di un componente o di un’intera opera.

L’acciaio protetto esposto all’aria, immerso in acqua o interrato, non è soggetto alla corrosione se viene correttamente applicato il giusto sistema protettivo per ottenere la durata richiesta e scongiurarne il degrado. La valutazione del metodo anticorrosivo più opportuno deve essere effettuata sulla base della compatibilità dei materiali utilizzati, della loro prestazione nell’ambiente aggressivo, la sostenibilità ambientale del processo di produzione e di applicazione (con il calcolo degli indicatori di ciclo di vita LCA) dei materiali protettivi, la durata del sistema di protezione fino alla prima manutenzione. Naturalmente saranno avvantaggiati quei sistemi in grado di proteggere le opere a lungo tempo, possibilmente senza richiedere manutenzioni durante la loro intera vita utile.

La scelta consapevole di un sistema di protezione dalla corrosione già in fase di progetto, per gli edifici e le infrastrutture, si traduce in sicurezza, riduzione significativa dei costi di gestione ed uso sostenibile delle risorse naturali ed economiche.

La vita utile delle strutture in acciaio può così superare i 50 anni, in alcuni casi anche il secolo evitando di ricorrere a ripetuti e costosi cicli di manutenzione.

I metodi più utilizzati per la protezione dell’acciaio si basano su due effetti principali: la separazione fisica rispetto all’ambiente aggressivo, ottenuta attraverso rivestimenti di verniciatura o l’impiego di acciai con resistenza migliorata alla corrosione atmosferica, noti anche come acciai aupatinabili con la quale in maniera diversa si tende ad ottenere una barriera passiva all’interazione dell’acciaio con gli agenti aggressivi dell’ambiente esterno, e la protezione attiva,  risultato di proprietà chimiche ed elettrochimiche del materiale anticorrosivo utilizzato.

Per i sistemi di protezione passiva, per esempio tramite verniciatura, l’applicazione di uno strato protettivo polimerico determina una protezione la cui efficacia è data dalla resistenza maggiore o minore che la vernice offre all’invecchiamento ed alla criccatura, alla formazione di percorsi a conduzione ionica ed alla diffusione al suo interno di acqua e specie chimiche aggressive. Lo sfruttamento delle proprietà di conversione e passivazione superficiale degli acciai patinabili dipende dalla stabilità della patina che si forma sulla superficie, fortemente influenzata dall’esposizione agli ambienti clorurati ed inquinati, dalla permanenza o meno delle condense e dal contatto con il cemento, senza la quale la corrosione evolve come in assenza di protezione.

La protezione catodica (attiva) si basa su un semplice principio elettrochimico. La corrosione consiste nella sottrazione di elettroni del metallo base durante il processo ossidativo. La protezione si può ottenere o generando una corrente, cioè un trasporto di elettroni verso l’acciaio da proteggere, oppure attraverso il contatto con un metallo che, per le sue caratteristiche elettrochimiche, ceda elettroni, ossidandosi.
Questa è la proprietà che consente allo zinco la sua efficacia anticorrosiva. La zincatura a caldo si avvale di questo effetto, assieme alla caratteristica di impermeabilità propria del rivestimento metallico continuo, per realizzare la sintesi di effetto barriera e protezione attiva.

I sistemi costruttivi a secco nascono dall’accostamento di vari materiali e di vari strati corrispondenti alla sommatoria delle prestazioni: in tal modo si opera la traduzione dei requisiti a cui il progettista deve dar risposta in pacchetti tecnologici. L’assemblaggio richiama le immagini di un meccano in cui tutti gli elementi necessari alla costruzione vengono accuratamente progettati tenendo conto dei processi di produzione edilizia e delle successive operazioni di montaggio.
La tecnologia costruttiva a secco in acciaio, caratterizzata da strutture a telaio a cui vengono fissati elementi planari, leggeri, di piccolo spessore e grandi dimensioni (tecnologia struttura-rivestimento), permette di realizzare edifici ad alta efficienza energetica grazie ai sistemi di rivestimento dalle alte prestazioni isolanti in spessori minimi. Il risultato finale dell’applicazione di queste teorie ed i vantaggi di un simile cantiere possono essere così sintetizzati:

• Utilizzo di materiali leggeri di conformazione a profili, lamiere, lastre di vario genere, pannelli sandwich e materassini isolanti, al fine di costruire un manufatto finale stratificato di enorme flessibilità.
• Flessibilità e leggerezza: le forze sismiche sono associate all’inerzia, dipendono dalla massa dell’edificio; riducendo la massa si riducono automaticamente le forze di progetto.
• Assemblaggio in opera di manufatti industriali.
• Connessioni meccaniche a secco che permettono di realizzare in tempi brevi grandi superfici e sistemi reversibili in cui i vari strati funzionali vengono utilizzati così come arrivano dalla produzione industriale.
• Isotropia (uniformità) delle singole superfici, salvo puntuale presenza degli elementi connettori opportunamente riparati.
• Inesistenza dei tempi di asciugatura.
• Impiego di manodopera specializzata.
• Realizzazione di montaggio in flusso continuo, con strategie di logistica e possibilità di operare su un cantiere “riparato” grazie all’immediata realizzazione della copertura.
• Impiego di attrezzature ausiliarie leggere, di macchinari per lavorazioni speciali e riduzione di autocarri per l’approvvigionamento dei materiali.

L’utilizzo di questa tecnologia genera un sistema stratificato con intercapedini, elastico, flessibile ed evolutivo, che si contrappone al sistema ad inerzia-monolitico ottenibile con le tecnologie tradizionali. L’edificio realizzato con tecnologia Struttura Rivestimento (S/R) è un’entità leggera, senz’acqua, in cui le unità che lo costituiscono (prodotti di manifattura industriale) vengono assemblate, non create in cantiere. Le tecniche S/R propongono quindi innovazioni di assemblaggio, di stratificazione dei prodotti e non insistono necessariamente sull’innovazione del prodotto in sé. Costruire a secco, significa attingere in maniera consapevole e critica dall’enorme patrimonio della produzione industriale legata all’edilizia per realizzare manufatti altamente tecnologici e sostenibili.

Spesso, i vecchi edifici danneggiati dall’inesorabile trascorrere del tempo necessitano di interventi di consolidamento strutturale e riabilitazione funzionale. Il recupero/riuso delle strutture esistenti è perfettamente in armonia con il concetto di sostenibilità volto a ridurre al minimo l’impatto dell’attività antropica. Gli edifici obsoleti hanno una seconda vita grazie all’impiego dell’acciaio che in questi casi svolge un ruolo di primo piano.
La prefabbricazione consente di saldare gli elementi principali in officina: vengono realizzati su misura a seconda delle esigenze operative e di trasporto in cantiere, dove possono essere assemblate in tutta semplicità per mezzo di unioni bullonate e quindi reversibili.
La leggerezza degli elementi strutturali è una caratteristica che consente di ridurre al minimo gli effetti collaterali dovuti all’incremento del carico sulle strutture esistenti abbattendo inoltre l’impatto del trasporto e della posa in opera. Le dimensioni contenute degli elementi strutturali semplificano la sostituzione e/o l’integrazione di opere esistenti con elementi di rinforzo con il vantaggio di poter realizzare opere provvisionali di sostegno che a volte coincido con le strutture definitive.

Gli edifici a torre di recente realizzazione o in fase di completamento in Italia sono progettati secondo i più avanzati principi di sostenibilità ambientale.
Le strutture che hanno previsto l’impiego di acciaio, non solo spiccano per il loro carattere architettonico e per le loro particolarità geometriche ma costituiscono un ulteriore riconoscimento delle peculiarità delle soluzioni in acciaio che spesso hanno contribuito a ottenere livelli elevati di sostenibilità. In alcuni casi è stata ottenuta la certificazione LEED Gold dal Green Building Council, importante riconoscimento agli edifici sostenibili, sia dal punto di vista energetico che dal punto di vista dei materiali da costruzione impiegati: la riciclabilità, la prefabbricazione, la velocità di montaggio, le proprietà meccaniche, le potenzialità estetiche dell’acciaio hanno permesso di arrivare “in alto”.

Nel caso in cui si presenta un involucro leggero attorno ad un grande volume (realizzato ad esempio con l’impiego di pannelli sandwich), il peso per unità di superficie è molto contenuto e la progettazione è in genere determinata dalle azioni orizzontali predominanti che spesso risultano essere quelle relative al vento rendendo superflua la progettazione antisismica.
Una costruzione ben progettata per i carichi gravitazionali ed eolici può soddisfare anche i requisiti di resistenza antisismica e questo spiega il motivo per cui tale tipologia offre prestazioni migliori rispetto ai fabbricati più pesanti. Le sollecitazioni nelle membrature che giungono poi in fondazione sono minori e questa riduzione delle forze di progetto comporta un abbattimento notevole dell’impatto dell’opera sull’ambiente.
La leggerezza delle soluzioni in acciaio si traduce quindi in un impiego minore di cemento armato per le fondazioni, in riduzione delle emissioni dovute al trasporto delle strutture portanti e dei tamponamenti, in contrazione dei tempi di costruzione e in riduzione dell’impatto del cantiere sull’intorno: sono edifici più sostenibili sia dal punto di vista ambientale che economico.

Sebbene il concetto di sostenibilità ambientale sia spesso legato a costruzioni civili o industriali, anche nelle infrastrutture l’impatto ambientale di un’opera riveste importanza fondamentale. Il caso del ponte sul fiume Po, ricostruito dopo il crollo causato dalla piena del 2009, è il primo esempio in Europa di applicazione di valutazione LCA ad un’infrastruttura.
La soluzione finale, con impalcato realizzato mediante travature reticolari in profili tubolari in acciaio, ha permesso di risparmiare per ogni anno di vita il 10% di emissioni rispetto alle alternative considerate, percentuale che in realtà è maggiore in ragione del fatto che l’acciaio impiegato è stato prodotto da rottame proveniente anche dalla demolizione della preesistenza.
La durabilità e i ridotti costi di manutenzione di quest’opera da 8.000 t di acciaio sono stati assicurati dalla definizione di efficaci cicli di verniciatura, dalla scelta tipologica dei profilati in acciaio e dall’adozione di forme che impediscono il ristagno d’acqua. Tutti i dettagli di saldatura sono stati verificati a fatica, i profilati sono stati zincati a caldo mentre gli elementi in lamiere saldate sono stati trattati mediante un processo di metallizzazione in zinco. Questi ed altri accorgimenti, hanno consentito di raddoppiare la durata del ciclo di manutenzione straordinaria di strutture similari portandolo ad ordini di grandezza di 40-50 anni.

I generatori eolici vengono impiegati per convertire l’energia del vento in energia elettrica. Normalmente vengono raggruppati in grandi parchi, che consentono di ottimizzarne prestazioni ed efficienza nella produzione su larga scala.

I parchi on-shore e near-shore sono situati sulla terraferma, i parchi off-shore sono caratterizzati da impianti installati in mare aperto.
Un aerogeneratore è composto principalmente dalla turbina e dalla torre. La turbina, com’è intuibile, contiene le pale, mentre la torre serve a sostenere tutto il generatore eolico.
Considerando l’altezza che può essere raggiunta da un impianto del genere (si possono superare i 100 metri), l’acciaio è il materiale che si presta meglio degli altri per i compiti strutturali richiesti dalla torre.
Quest’ultima può essere a traliccio o di tipo tubolare. Considerando la continua esposizione agli agenti atmosferici, è inoltre importante adoperare un sistema di protezione adeguato.

Gli impianti fotovoltaici trovano nei profili strutturali in acciaio il complemento ideale per tutte le loro installazioni. I pannelli, infatti, hanno la necessità di essere posizionati con un orientamento e un’inclinazione ben precisi (angoli di azimut e tilt), in modo da massimizzare la radiazione solare agente su di essi.
Mentre, inizialmente, un impianto fotovoltaico veniva realizzato su terreni liberi da coltivazioni, successivamente le installazioni si sono estese a coperture di edifici, ad aree di parcheggio (mediante le relative pensiline), fino ad essere inclusi in elementi di ombreggiamento per involucri edilizi.
L’acciaio, grazie alla sua flessibilità, leggerezza e rapidità di montaggio, viene impiegato praticamente in tutti i casi come struttura principale di supporto per i moduli fotovoltaici.
La zincatura dei profili in acciaio, inoltre, consente di garantire adeguata protezione per le strutture portanti impiegate per tali scopi.
La leggerezza di tali elementi, inoltre, consente di avere fondazioni ridottissime che rendono l’installazione su spazi aperti completamente reversibile, permettendo di riportare il terreno alle condizioni originarie, non appena concluso il ciclo di vita utile dell’intero impianto fotovoltaico.