Cultura tecnologica della progettazione ambientale, Materiali avanzati + bioclimatica

1.EVOLUZIONE DEL DESIGN FOR SUSTAINABILTY

descrive l’evoluzione del concetto di sostenibilità nel design ambientale, delineando cinque approcci progressivi:

1. GREEN DESIGN: interventi su singoli prodotti per ridurne l’impatto.

2. ECO DESIGN: integrazione di criteri ambientali fin dalle prime fasi progettuali per una progettazione

ecocompatibile

3. CRADLE TO CRADLE: visione ciclica dove non esiste rifiuto, ma ogni scarto diventa risorsa.

4. DESIGN FOR SUSTAINABLE BEHAVIOR: progetti che influenzano positivamente i comportamenti degli utenti.

5. DESIGN FOR SYSTEM INNOVATION: pianificazione sistemica dei flussi materiali ed energetici per minimizzare gli

scarti.

Questa evoluzione delinea un passaggio dal focus sul prodotto alla progettazione di sistemi resilienti ed ecologicamente

rigenerativi.

2. MATERIALI BIOGENICI E MATERIALI BIO-BASED

MATERIALI BIOGENICI:

 Materiale prodotto da organismi viventi o derivato da processi biologici naturali.

 Materiale rinnovabili e biodegradabili.

 Hanno un alto indice di CO2 storage durante la loro formazione.

 Prodotto da processi viventi.

MATERIALI BIO-BASED:

 Materiale o prodotto composito in tutto o in parte, da carbonio di origine biologica.

 Deriva da biomassa rinnovabile. Anche se può subire processi industriali di trasformazione prima di diventare un

prodotto finale.

 Proviene da biomassa.

Relazione tra i due: Tutti i materiali biogenici sono bio-based, mentre esistono materiali bio-based che, pur avendo

origine biologica, non assomigliano a materiali naturali tradizionali (es. bioplastiche tecnicamente modificate che non

ricordano i materiali naturali originali).

3.APPROCCI INNOVATIVI E OPEN INNOVATION

Gli studi propongono un approccio basato sui principi dell'open innovation. e del circular design thinking.

 OPEN INNOVATION: Promuove la collaborazione intersettoriale.

 CIRCULAR DESIGN THINKING: Considera l'intero ciclo di vita dei prodotti, favorendo soluzioni esteticamente

gradevoli, ma anche ecologicamente e socialmente responsabili.

I materiali biologici e bio-based sono essenziali per i processi di decarbonizzazione e il design rigenerativo.

L'ottimizzazione del ciclo di vita dei prodotti è enfatizzata come quadro metodologico con l'obiettivo di creare soluzioni

sostenibili a lungo termine e offrendo una prospettiva innovativa per affrontare le sfide ambientali.

4. DEFINIZIONI

MATERIALI BIOGENICI:

 Sono sostanze derivate da fonti naturali rinnovabili, come piante e funghi.

 Questi materiali si distinguono per la loro capacità di crescere e maturare in tempi brevi.

 Sequestro del carbonio attraverso l'assorbimento della CO2 atmosferica.

I materiali biogenica impiegati in architettura sono quelli direttamente derivati da risorse biologiche rinnovabili, spesso

utilizzati in forme relativamente grezze, con poche lavorazioni. Tra questi abbiamo:

MATERIALI BIO-BASED:

 Materiali interamente o parzialmente derivati da origini biologiche rinnovabili o da sottoprodotti di biomasse

vegetali e/o animali

 possono essere utilizzati come materie prime per l'edilizia e per elementi decorativi in edilizia nelle loro forme

originali o dopo essere stati ritrattati.

Applicati all’architettura:

5. VANTAGGI AMBIENTALI E PRESTAZIONALI

 RIDUZIONE DELL’EMBODIED CARBON: i materiali biogenici/ bio-based sequestrano carbonio durante la fase di

crescita delle biomasse. Attraverso la fotosintesi piante e alberi rimuovono CO2 dall'atmosfera e la

immagazzinano sotto forma di carbonio organico nella loro struttura. Questo carbonio rimane stoccato nel

materiale finché esso non degrada o viene bruciato.

 RINNOVABILITÀ E MINOR IMPATTO SULLE RISORSE: Essendo derivati da fonti rinnovabili, i materiali bio-based

non esauriscono risorse limitate. Molti materiali soddisfano la definizione di risorsa rapidamente rinnovabile. La

produzione di componenti spesso richiede meno energia di quella di materiali convenzionali, ciò si traduce in un

minor impatto in termini di consumo energetico ed emissioni in fase di produzione.

 FINE VITA CIRCOLARE: Se un materiale biodegradabile è gestito correttamente a fine vita puoi evitare di finire in

discarica.

 BASSA TOSSICITÀ E SALUBRITÀ: Molti materiali bio-based, specie quelli poco trasformati, non contengono le

sostanze tossiche spesso presenti nei materiali convenzionali.

 INTEGRAZIONE CON L'ECONOMIA CIRCOLARE E LOCALE: I materiali biogenici spesso possono essere ottenuti

localmente o prodotti a partire da scarti, riducendo trasporti e supportando filiere locali sostenibili. Questa

integrazione tra settori e un pilastro dell'economia circolare, dove il rifiuto di un processo diventa materia

prima per un altro.

 PRESTAZIONI: I materiali biologici/bio-based offrono buone proprietà termiche acustiche. Alcuni, come il legno

e il sughero, hanno anche buone prestazioni di regolazione igrometrica e resistenza al fuoco

sorprendentemente alta se usati correttamente.

6. PHYGITAL

La progettazione sostenibile non si limita ai materiali, ma si estende ai processi digitali integrati. L'applicazione delle

tecnologie digitali è un sistema ibrido che integra i dispositivi fisici per massimizzare l'efficienza e l'efficacia.

Ha un approccio olistico alla progettazione che combina innovazione dei materiali e strategie ibride, affronta le sfide

ambientali. Questo si traduce in processi phygital (fisici e digitali) e nell'uso di materiali sperimentali per edifici a

impatto zero.

7. CICLO DI VITA

 FASE DI APPROVVIGIONAMENTO: I materiali biologici provengono direttamente da processi di crescita biologica,

ciò significa che durante la fase di coltivazione e crescita assorbono C02.

 FASE DI PRODUZIONE: I materiali biologici spesso richiedono processi di produzione a bassa energia, ciò si

traduce in minori emissioni incorporate rispetto a materiali che vanno cotti, fusi o sintetizzati chimicamente.

 FASE D'USO: Durante la vita utile dell'edificio, i materiali biologici e sono inerti dal punto di vista del carbonio;

hanno già sequestrato C02 durante la crescita e la mantengono finché il materiale rimane intatto.

 FASE DI FINE VITA: Idealmente, il fine vita dovrebbe essere: circolare riuso diretto, riciclo, compostaggio o

Energy recovery (incenerimento con recupero energetico)

ARCHITETTURA BIOCLIMATICA: UN APPROCCIO INTEGRATO E CONSAPEVOLE AL PROGETTO EDILIZIO

L’architettura bioclimatica rappresenta un metodo progettuale profondamente radicato nella comprensione del

contesto ambientale e climatico del sito. Questo approccio non introduce semplicemente delle tecnologie “ecologiche”

nel progetto, ma costruisce l’intero sistema architettonico sulla base delle condizioni naturali esistenti. L’obiettivo è

duplice: garantire il massimo comfort abitativo agli utenti e, al tempo stesso, ridurre drasticamente l’impatto ambientale

degli edifici, spesso elevato a causa dell’elevato consumo energetico per riscaldamento, raffrescamento, ventilazione e

illuminazione.

Non si tratta solo di un insieme di tecniche, ma di una filosofia progettuale che mette al centro il rapporto tra ambiente

costruito e risorse naturali.

Ventilazione naturale

Una componente fondamentale dell’architettura bioclimatica è la ventilazione naturale, che sfrutta fenomeni fisici

spontanei per assicurare il ricambio d’aria senza l’uso di impianti meccanici. I due principali meccanismi utilizzati sono:

 Flusso da vento: si ottiene posizionando strategicamente le aperture (finestre, lucernari, feritoie) in modo tale che

la pressione esercitata dal vento sulle superfici esterne dell’edificio generi un movimento d’aria attraverso gli

ambienti interni. L’efficacia di questo sistema dipende dalla differenza di pressione tra il lato sopravento e quello

sottovento, ma anche dalla geometria, dall’area e dalla posizione delle aperture. La progettazione in pianta e in

sezione assume quindi un ruolo cruciale.

 Effetto camino: sfrutta il naturale movimento dell’aria calda che tende a salire. Quando l’aria interna si riscalda, per

esempio per effetto dell’irraggiamento solare o del riscaldamento ambientale, essa tende a salire e uscire da

aperture alte, richiamando aria più fresca dalle aperture inferiori. Questo principio può essere applicato anche in

assenza di vento esterno, rendendo la ventilazione naturale efficace anche in condizioni di calma atmosferica. Le

torri del vento sono un esempio architettonico tradizionale riadattabile in chiave contemporanea per sfruttare

l’effetto camino.

Gestione della luce naturale

La luce naturale è un altro elemento centrale della progettazione bioclimatica, in quanto influenza il benessere

psicofisico, la produttività e l’efficienza energetica. Per massimizzare l’uso della luce naturale, è necessario considerare

quattro strategie:

1. Orientamento: la posizione dell’edificio e delle sue aperture rispetto ai punti cardinali determina quanta luce (e

calore) solare può essere catturata o schermata nelle diverse stagioni.

2. Dimensionamento delle aperture: finestre troppo piccole non permettono un’illuminazione sufficiente, mentre

aperture eccessive possono causare abbagliamento o surriscaldamento. È fondamentale trovare un equilibrio che

assicuri la diffusione uniforme della luce senza effetti negativi.

3. Materiali riflettenti: l’uso di superfici chiare, lucide o con elevata albedo permette di riflettere e diffondere la luce

solare all’interno degli spazi. Questo migliora l’illuminazione naturale e riduce il fabbisogno di luce artificiale.

4. Dispositivi di ombreggiamento: frangisole, tende, persiane mobili o fisse, brise-soleil, sono dispositivi indispensabili

per modulare la quantità di luce diretta che entra negli ambienti, evitando il surriscaldamento e garantendo il

comfort visivo.

Gestione delle risorse idriche

L’acqua non è solo un servizio tecnico, ma una risorsa da raccogliere, riusare, filtrare e valorizzare.Un approccio

bioclimatico non può prescindere da una progettazione consapevole della gestione dell’acqua. Le strategie adottabili

includono:

 Risparmio idrico: utilizzo di impianti efficienti e sistemi di ricircolo.

 Raccolta e riutilizzo delle acque meteoriche: per irrigazione o usi tecnici. Tetti verdi, grondaie e cisterne permettono

di trattenere l’acqua piovana per usi irrigui o tecnici.

 S

Recupero delle acque grigie: istemi di trattamento decentralizzati (biofiltri, fitodepurazione) reintegrano acque di

lavandini, docce o lavatrici per scarichi o irrigazione.

 Fitodepurazione: sistema di depurazione naturale ispirato a ecosistemi acquatici, che utilizza substrati filtranti

(ghiaia, sabbia) e piante acquatiche per depurare l’acqua tramite processi biologici, fisici e chimici.

Vegetazione e microclima

La vegetazione