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di: Francesca Bramati e Sara Lisa Mazzoleni INDICE 1. Introduzione 1.1 Analisi del ciclo di vita: LCA 1.2 Obiettivi e iter procedurale 1.3 Banche dati studiate 2. Progetto 2.1 Schede di valutazione 3. Confronto in termini d’impatti 3.1 Confronto tra database 3.2 Confronto a livello di edificio 3.3 Confronto tra edifici 3.4 Indicatore unico eco-point 4. Consumi in fase di gestione 4.1 Fabbisogno di energia termica primaria 4.2 Altri consumi 5. Confronto tra le diverse fasi del ciclo di vita 5.1 Sul singolo edificio 5.2 Tra i tre edifici 6. Conclusioni 6.1 Conclusioni confronto tra edifici 6.2 Conclusioni database e possibili sviluppi 7. Ulteriori grafici e analisi Il presente lavoro è stato sviluppato da Francesca Bramati e Sara Lisa Mazzoleni, sotto la guida di Enrico De Angelis, nel contesto di una tesi di laurea specialistica in Ingegneria Edile presso il Politecnico di Milano – Facoltà di Ingegneria Edile-Architettura In una prospettiva di sostenibilità ambientale è importante ponderare l’incidenza dei vari settori produttivi nell’ambito della produzione di impatti ambientali. Come si può vedere dal grafico (Fonte European Environment Agency e World Resources Institute - rilevazioni 1990-2004), la progettazione degli edifici risulta essere un tema centrale: il settore edilizio è infatti responsabile del 50% dell’energia consumata a livello Europeo, di cui il 36% è imputabile al fabbisogno energetico in fase d'uso degli edifici (in rosso), mentre circa il 14% è causato dal settore delle industriale legato all’edilizia (parte della barra azzurra), e del 34,5% delle emissioni ci CO2. Oltre a ciò va considerato che gli edifici comportano notevoli consumi di materiali ed energia sia in fase costruttiva che durante il loro uso e la loro dismissione: il settore edilizio consuma circa il 40% dei materiali utilizzati ogni anno dall’economia mondiale e produce circa il 35% delle emissioni complessive di gas serra, senza contare i consumi di acqua e di territorio, nonché la produzione di scarti e rifiuti dovuti alla sua demolizione. Al momento, le iniziative regolamentari finalizzate a contrastare le tendenze energivore del settore edilizio si limitano al controllo del fabbisogno dovuto unicamente alla sua fase d'uso, tralasciando quello necessario alle fasi di produzione e realizzazione dell’edificio stesso: trasformazione delle materie prime necessarie, manutenzione e dismissione finale. L’approccio più appropriato per offrire una valutazione completa in tal senso è la valutazione dell’intero ciclo di vita. 3 I due grafici rappresentati sono puramente qualitativi. Il primo evidenzia l’evoluzione storica dei consumi energetici nella fase di gestione degli edifici. Da esso si può notare come un edificio tradizionale presentasse inizialmente (anni ’70) elevati consumi energetici; in relazione a ciò si è agito nel tempo nel tentativo di ridurre questi consumi agendo, in un primo momento, solo sull’incremento delle prestazioni dell’involucro e, successivamente, sulle tipologie impiantistiche, arrivando alla situazione attuale di edificio passivo, per il quale gran parte dei consumi energetici sono coperti dall’impiego di fonti rinnovabili. L’obiettivo in questa direzione è quello di arrivare alla realizzazione di un edificio Zero Carbon, scenario per il quale il consumo di energia non rinnovabile viene impiegata solo per la realizzazione di fonti di energia rinnovabile, ovvero, per tale edificio la totalità della richiesta energetica in fase d’uso è fornita completamente da fonti rinnovabili. Il secondo grafico evidenzia come la riduzione del fabbisogno energetico che si è operata in questi anni, abbia portato con se un incremento dei costi energetici di costruzione dell’edificio. L’obiettivo, in tal senso, è quello di arrivare alla realizzazione di un edificio a doppio zero, ovvero per il quale l’energia richiesta dall’edificio sia in fase di gestione che in fase di produzione è totalmente coperta da fonti rinnovabili. In quest’ottica è nata l’idea della tesi, il cui obiettivo, relativamente semplice, è quello di sperimentare una modalità di stima della quantità di energia impiegata nella realizzazione di diverse tipologie di edifici, così da poterla confrontare successivamente con l’energia consumata durante la loro vita utile. Sempre in quest’ottica assume importanza la valutazione LCA. 4 La valutazione LCA è uno strumento che analizza gli impatti ambientali di “entità” lungo il loro ciclo di vita: produzione, gestione e fine vita. Essa inizialmente è nata in ambito industriale al fine di confrontare il comportamento ambientale di prodotti alternativi, individuando possibili miglioramenti lungo le varie fasi del ciclo produttivo, e come supporto per ottenere le dichiarazioni ambientali di prodotto EPD ed Ecolabel. Attualmente la sua applicazione è stata estesa a diverse scale, ovvero non solo a prodotti, ma anche a servizi e processi, nonché ad edifici. La sensibilità del metodo e gli onerosi calcoli che ne conseguono hanno necessitato una sua regolamentazione; essa è arrivata nel 2006 con l’introduzione, a livello internazionale, delle norme ISO 14040 e ISO 14044, all’interno delle norme della serie ISO 14000 relative ai sistemi di gestione ambientale. 5 La valutazione LCA si articola principalmente in 5 fasi: 1. Definizione dello scopo, dell’unità funzionale e dei confini del sistema: • la definizione dello scopo è importante dal momento in cui, ad obiettivi diversi corrispondono approcci diversi e specifici; • l’unità funzionale, è l’unità rispetto a alla quale viene effettuato il confronto tra i prodotti in esame e rispetto alla quale vengono conseguentemente computati gli impatti ambientali generati. Essa è il Kg o il m 3 se si parla di un singolo prodotto del quale non si conosce ancora la sua specifica applicazione futura (per EPD ed Ecolabel), è un’unità specifica di prestazione nel momento in cui si confrontano più prodotti aventi la medesima funzione (per il confronto tra edifici e materiali edili); • la definizione dei confini del sistema è necessaria per individuare, in relazione all’approccio da seguire e all’obiettivo da raggiungere, quali fasi considerare e quali trascurare, in quanto ininfluenti al fine del raggiungimento dell’obiettivo finale, definendo così scenari parziali del ciclo di vita. 2. Raccolta dati e realizzazione dell’inventario (Life Cycle Inventory); In relazione agli scenari parziali individuati nella fase precedente, vengono realizzati dei diagrammi di flusso nei quali vengono quantificati, per ogni fase del ciclo di vita, gli input, in termini di consumi di energia, materie prime, acqua e trasporti, e gli output in termini di emissioni in aria acqua e suolo. 6 3. Valutazione dell’impatto ambientale (Life Cycle Impact Assessment); In questa fase i dati raccolti all’interno dell’inventario vengono rielaborati classificandoli quantitativamente nelle varie categorie di impatto (effetto serra, ossidazione fotochimica, eutrofizzazione, depauperamento abiotico ecc.) ed eventualmente definendone un grado di pericolosità e assemblando tutti gli indicatori così individuati in un’unica valutazione sintetica detta “eco-point”. 4. Interpretazione dei risultati (Life Cycle Interpretation); L’interpretazione dei dati raccolti ed elaborati non è univoca, essa infatti è strettamente correlata al numero e al tipo di categorie di impatto valutate e al grado di importanza che si attribuisce ad ognuna di esse. 5. Life Cycle Sustainable Assessment Fase ancora in via di definizione a livello notmativo; è volta all’ottenimento di uno strumento di analisi più completo tramite l’implementazione della valutazione di impatto ambientale LCA con una valutazione economica e sociale. 7 L’obiettivo del nostro lavoro è stato: 1- stima degli impatti ambientali prodotti da un edificio residenziale, valutato anche attraverso il confronto degli impatti derivanti dalla realizzazione del medesimo edificio in tre diverse tecnologie costruttive (legno, muratura portante e telaio in c.a.); 2- analisi dei problemi legati agli strumenti di valutazione attuali. I limiti della valutazione effettuata sono relativi alla mancata considerazione, nella stima degli impatti ambientali globali prodotti dai tre edifici, di quelli inerenti la realizzazione degli impianti dell’edificio e l’intera fase di cantiere: sia per quanto concerne i suoi impatti ambientali che il suo fabbisogno in termini di energia e risorse. 8 L’iter procedurale da noi seguito si è articolato in 7 fasi principali: 1. Reperimento di più banche dati sulla base delle quali effettuare la LCA e i primi confronti in merito alle differenze che si riscontrano tra esse. Le tre banche dati usate sono state scelte sulla base della loro disponibilità a costo zero e non per la loro affidabilità e completezza; 2. Individuazione di un edificio residenziale base sul quale effettuare la valutazione: si tratta di un edificio progettato e realizzato, a seguito dell’evento sismico 2009 in Abruzzo, con tecnologia a pannelli in legno lamellare denominati X-lam. Si è anche avuta la possibilità di vedere dal vivo tale edificio a seguito della sua recente consegna alla popolazione Umbra, così da possedere misure verificate della sua consistenza materica, oltre al progetto esecutivo. 3. Sono state definite altre due possibili configurazioni tecnologiche del sistema edilizio, riprogettando i vari elementi tecnici costituenti a parità di prestazioni termiche (nello specifico a parità di trasmittanza delle sezioni correnti) e di impianti di climatizzazione (riscaldamento). Una prima alternativa è stata progettata in muratura portante costituita da calcestruzzo cellulare autoclavato (gasbeton), mentre la seconda è costituita da una struttura a telaio in calcestruzzo armato, con pareti perimetrali in laterizio e isolamento “a cappotto”. Per ognuna delle tre configurazioni si è effettuato il computo metrico delle quantità di materiali in esse presenti. 9 4. Per ogni tecnologia edilizia è stato in seguito stimato il fabbisogno energetico di riscaldamento, illuminazione e acqua calda sanitaria, attraverso l’impiego di metodi sia dinamici che semi-stazionari, per verificare l’attendibilità dei risultati ottenuti. 5. Sono stati calcolati gli impatti ambientali prodotti dalla realizzazione dell’edificio con i tre database e nelle diverse fasi del ciclo di vita: produzione dei materiali, trasporto in sito, utilizzo e dismissione. 6. Il lavoro si è concluso con l’analisi dei risultati ottenuti unitamente ad una valutazione economica e a proposte di approfondimento / miglioramento. 10 Le banche dati utilizzate sono tutte e tre di origine Europea: ICE (inglese), IBO (Austriaca), da cui si è sviluppata la banca dati Dataholz più aggiornata e specializzata in merito agli specifici elementi lignei usati nel progetto, e ITC-CNR (database nazionale non ancora pubblicato). Tutti e tre i database sono stati realizzati prediligendo le informazioni relative ai prodotti edili locali ed impiegando quelli esteri solo in caso di assenza del prodotto in esame, inoltre è stata data precedenza ai dati di origine temporale più recente. Nello specifico caso di ITC-CNR, i valori forniti derivano in gran parte da dati esteri successivamente contestualizzati sul territorio italiano per quanto riguarda mix energetico, trasporti e metodologie di smaltimento, su base statistica. Infine, come si nota dalla slide, i due database stranieri forniscono dati di impatto ambientale unicamente per le fasi del ciclo produttivo che vanno dall’estrazione delle materie prime fino all’uscita dello stabilimento produttivo. ITC-CNR invece fornisce dati inerenti le tre fasi del ciclo produttivo dei vari materiali: produzione, trasporto e fine vita, e fornisce il maggior numero di categorie d’impatto ambientale. 11 Sono stati riprogettati tutti gli elementi tecnici nelle due nuove configurazioni edilizie, muratura portante e telaio in c.a., a parità di trasmittanza termica con l’edificio in legno. Nelle slide sono riportate le stratigrafie degli elementi tecnologici importanti ai fini delle dispersioni termiche delle tre diverse tecnologie costruttive (elementi perimetrali: PPV – pareti perimetrali verticali; SCT – solaio contro-terra; SST – solaio sottotetto). Oltre a questi elementi sono stati riprogettati anche gli altri componenti: balconi (BLC), copertura (COP), componenti strutturali (CS), divisori interni e partizioni interne su vano scala (PVS). Gli unici elementi rimasti invariati nei tre progetti sono gli infissi (INF). 12 Tecnologia costruttiva in legno - sezione 3D: si evidenzia la stratigrafia del nodo a terra e di quello in copertura. 13 Tecnologia costruttiva in muratura portante - sezione 3D: si evidenzia la stratigrafia del nodo a terra e di quello in copertura. 14 Tecnologia costruttiva tradizionale con telaio in c.a., tamponamenti in laterizio e cappotto esterno sezione 3D: si evidenzia la stratigrafia del nodo a terra e di quello in copertura. 15 Dalle sezioni precedentemente riportate si possono innanzitutto analizzare le stratigrafie delle pereti perimetrali verticali (PPV) realizzate con le tre tecnologie costruttive. Nell’edificio in legno la struttura principale è costituita dai pannelli X-lam, racchiusi tra uno strato di lana di roccia (verso l’interno) e di sughero espanso (verso l’esterno) per aumentare la resistenza termica della parete. Gli strati di finitura sono costituiti da un pannello in cartongesso verso l’interno e uno in fibrocemento sul’esterno. Le pareti perimetrali realizzate con la tecnologia costruttiva in muratura portante sono costituite essenzialmente dai blocchi in calcestruzzo aerato autoclavato ricoperti da 4 cm di isolante in lana di roccia. Sia sull’interno che sull’esterno la prete è intonacata. La tecnologia costruttiva tradizionale, per assicurare la stessa trasmittanza delle altre due soluzioni, prevede la realizzazione di una parete in laterizio forato completato da un cappotto esterno in polistirene espanso di 9cm. La finitura è in intonaco su entrambi i lati. Per quanto riguarda il solaio contro terra (SCT), nell’edificio in legno esso è realizzati con un forte spessore di isolante (14cm di XPS) che poggia sul massetto di sottofondo; il pavimento flottante di finitura poggia a sua volta su uno strato desolidarizzante in fibra di legno che lo separa dall’isolante. Le altre due tecnologie sono state riprogettate in modo analogo: 8 cm di massetto di sottofondo che poggiante su 15cm di isolante (XPS); come finitura si sono scelte delle classiche piastrelle in ceramica. Infine, iper quanto riguarda il solaio sottotetto (SST), n tutti e tre i casi sopra gli elementi portanti poggiano circa 15cm di isolante in lana di roccia, così come da scelta tecnologica dell’edificio base di studio. 16 Per ciascun elemento tecnico di tutti e tre gli edifici abbiamo elaborato delle schede analoghe a quella riportata, nello specifico caso riferita alle partizioni perimetrali dell’edificio in legno. Tali schede sono suddivise in tre parti principali. 17 1 - Nella prima parte si analizzano le caratteristiche dimensionali, fisiche e prestazionali di ciascun elemento; in particolare nel riquadro in alto a sinistra si localizza in rosso la posizione dell’elemento tecnico all’interno dell’edificio. La prima riga orizzontale in alto identifica i materiali costituenti la stratigrafia del componente. Infine per ogni materiale così individuato, con riferimento alla colonna di sinistra, sono state quantificate le caratteristiche fisiche, dimensionali e prestazionali d’interesse. 18 2 - Nella seconda parte si sono calcolati gli impatti ambientali di ogni materiale in riferimento ai tre database. Tali valori sono stati ottenuti moltiplicando l’impatto unitario fornito dal database in esame per la quantità totale di materiale, precedentemente calcolata, presente all’interno dell’elemento tecnico. I valori d’impatto così ricavati fanno riferimento soltanto alla fase di produzione in quanto ICE e IBO riportano dati solo inerenti ad essa e, in questa sezione, sono state considerate unicamente le categorie d’impatto effetto serra e consumo di energia, coerentemente con il database ICE, il più restrittivo, che analizza solo queste due categorie. Le colonne identificate dalle frecce rosse rappresentano l’impatto totale del materiale costituente l’elemento tecnico mentre le colonne identificate dalla freccia blu rappresentano l’incidenza dell’impatto ambientale generato dal singolo materiale rispetto all’impatto totale generato dall’intero elemento tecnico. Allo stesso modo le ultime due colonne riportano l’impattività totale dell’elemento tecnico (freccia arancione) e la sua incidenza rispetto all’impatto totale generato dall’intero edificio (freccia verde). 19 Da questi dati sono stati elaborati i grafici relativi a Embodied Energy e CO2 equivalente per rendere maggiormente visibili e confrontabili i risultati ottenuti. Per esempio, in riferimento a questo specifico elemento tecnico si può già notare come i database forniscano valori molto diversi tra di loro; in particolare il database ICE fornisce i valori più bassi per quanto riguarda l’Embodied Energy e i valori più alti per quanto concerne l’effetto serra. Un altro aspetto degno di nota che balza all’occhio è il fatto che, sia IBO che ITC-CNR, presentano valori negativi per quanto riguarda l’effetto serra degli elementi lignei; è da notare infine la forte incidenza dei pannelli xlam sulle due categorie di impatto. Il grafico a torta indica l’incidenza percentuale in massa dei vari materiali rispetto alla massa totale dell’elemento tecnico, ciò al fine di correlare il grado di impattività di ogni materiale con la sua quantità (il grado di impattività è infatti imprescindibile da essa). 20 3 – La terza parte della tabella, è analoga alla seconda per quanto riguarda l’impostazione e i valori ricavati, individuando gli impatti ambientali prodotti dai singoli materiali costituenti l’elemento tecnico (colonne evidenziate dalle frecce rosse), l’incidenza dell’impatto ambientale generato dal singolo materiale rispetto all’impatto totale generato dall’intero elemento tecnico (colonne individuate dalle frecce blu), l’impattività totale dell’elemento tecnico (freccia arancione) e la sua incidenza rispetto all’impatto totale generato dall’intero edificio (freccia verde). Questa parte differisce dalla seconda in quanto i valori sono stati calcolati unicamente sulla base del database ITC-CNR, in riferimento alle 14 categorie d’impatto e alle 3 fasi del ciclo di vita (produzione, trasporti e fine vita) proposte da ITC-CNR. Si è scelto di dare maggior rilievo a questo database, con lo specifico approfondimento effettuato, sia perché è la banca dati nazionale, sia perché, analizzando il maggior numero di categorie d’impatto e di fasi del ciclo di vita, fornisce valori più completi. 21 Analogamente a quanto fatto in precedenza, vengono esplicitati i valori ricavati nel grafico riportato. Esso è espresso unicamente in termini % a causa della diversa unità di misura con cui vengono valutati i vari impatti e della forte variabilità delle quantità di sostanze immesse nell’ambiente per ogni categoria d’impatto. 22 Confrontando i dati derivanti dalle precedenti analisi, ottenuti con le diverse banche dati, è stato possibile trarre delle conclusioni in merito alle differenze tra i tre database. Innanzitutto è opportuno dire che la reperibilità dei dati all’interno dei database è stata spesso difficoltosa e problematica: non tutti i materiali da noi utilizzati erano catalogati, oppure alcuni di essi, se presenti, non possedevano caratteristiche di trasmittanza e densità uguali a quelle effettive dei materiali da noi impiegati. Analizzando il grafico relativo all’impattività in termini di CO2 equivalente si nota subito come IBO e ITC-CNR presentino dei valori negativi, i quali si ripresentano con continuità per tutti i materiali in legno, mentre ICE ha valori unicamente positivi. Per spiegare questa anomalia è necessario valutare come vengono computati i materiali in legno da ciascun database. Le prime due banche dati tengono conto del carbonio immagazzinato dalle specie legnose durante il loro ciclo di vita, ottenendo conseguentemente un bilancio negativo; infatti secondo questi database la quantità di sostanze influenti sull’effetto serra generate dal taglio e dalla lavorazione dei legnami risulta essere inferiore a quella assorbita dall’albero nell’arco della sua vita e stoccata all’interno del prodotto finito, individuando in tali elementi dei prodotti creditori in termini di CO2 eq. Il database inglese invece stima la quantità di CO2 equivalente emessa dal taglio e dalla lavorazione del legno indipendentemente da quanto assorbito dall’albero nella sua fase di vita in seguito ad alcune considerazioni: la quantità di deforestazione non corrisponde ad un’altrettanta quantità di ricrescita forestale; la stima della quantità di CO2 assorbita dagli alberi e di quella che rimane stoccata al loro interno durante la vita utile del componente edilizio è di difficile valutazione. 23 Per quanto riguarda l’energia incorporata all’interno dei materiali, invece, i valori sono concordi in segno per tutti e tre i database. In termini assoluti emerge che ITC-CNR presenta i valori maggiormente penalizzanti mentre ICE fornisce i valori più bassi. In particolare in riferimento ad ICE si può ipotizzare che il consumo energetico sia così tanto inferiore, rispetto agli altri due database, per il fatto che esso tiene conto della percentuale di riciclabilità a monte dell’analisi, ovvero nella fase di produzione come valore intrinseco del materiale. Nella fattispecie, la differenza sostanziale si ha per i prodotti in legno, per i quali è stata sottratta all’energia necessaria per la loro produzione l’energia derivante dalla combustione di una loro quota parte, ottenuta su base statistica, alla fine della loro vita. In generale le rimanenti differenze sono dovute a molteplici ragioni non tutte esplicabili con i dati a nostra disposizione. Infatti presupponendo che il processo produttivo sia grossomodo lo stesso in tutti e tre i casi, si può stimare che tali discrepanze siano originate dai diversi mix energetici impiegati nei vari paesi. Un’altra motivazione particolarmente influente può essere individuata nella diversa efficienza dei processi produttivi. Tuttavia le informazioni specifiche fornite dai database al riguardo sono troppo scarse per poter trovare delle motivazioni certe, quindi ci si limita a fare delle supposizioni riguardo queste discrepanze. Inoltre si ricorda che tali dati hanno origine da medie statistiche, quindi il risultato dipende anche da quante e quali aziende produttrici hanno collaborato all’elaborazione dei risultati. 24 I grafici riportati in riferimento all’edificio in legno sono stati effettuati per tutte e 3 le tipologie edilizie al fine di evidenziale il materiale e l’elemento tecnico più impattante per poter individuare eventuali azioni correttive da attuare nella fase progettuale. Nello specifico caso si evidenzia come il materiale più impattante sia l’x-lam (PAI) su quasi tutte le categorie d’impatto, ciò è strettamente legato all’ampia incidenza in massa del prodotto sull’intero edificio; altri materiali degni di nota sono il polistirene estruso (XPS) che risulta responsabile per quasi la totalità dell’assottigliamento dell’ozono, e il massetto di sottofondo (MS) che emerge nella categoria relativa alla produzione di rifiuti (la sua riciclabilità nella pratica comune è pressoché nulla). Il comportamento ambientale dei singoli materiali si rispecchia fortemente nel comportamento ambientale degli elementi tecnici: il solaio controterra (SCT) risulta essere il più impattivo nell’assottigliamento dell’ozono, a causa della presenza dell’XPS, e nella produzione di rifiuti non pericolosi per la presenza del massetto di sottofondo. 25 Dopo aver valutato i diversi impatti a livello di elemento tecnico e di materiale sono stati elaborati grafici di confronto a livello dell’intero edificio per le tre tecnologie costruttive in esame. Questi confronti sono stati effettuati sulla base del database nazionale, ovvero ITC-CNR, tenendo in considerazione tutte e tre le fasi del ciclo di vita studiate dal database e tutte le 14 categorie di impatto. Di tutti i grafici studiati si riportano i due principali, ovvero quelli relativi all’effetto serra e all’Embodied Energy. Ogni colore delle barre rappresentate nel grafico indica il valore di impatto fornito dal singolo materiale corrispondente, mentre la lunghezza complessiva della barra rappresenta l’impatto totale generato dall’intero edificio. Questo vale per entrambe le categorie d’impatto e per tutti e tre gli edifici ad eccezione dell’edificio in legno relativamente all’effetto serra, per il quale, l’impatto complessivo dell’edificio è da ottenersi come differenza tra i valori di impatto negativi e quelli positivi rappresentati. Come si può notare dal grafico relativo all’effetto serra, l’edificio meno impattante è quello realizzato in legno coerentemente con la considerazione del materiale ligneo in qualità di serbatoio di carbonio; esso però è allo stesso tempo l’edificio più energivoro: la richiesta energetica per la realizzazione degli x-lam supera da sola la richiesta energetica per l’intera realizzazione degli altri due edifici. 26 Per quanto riguarda le altre differenze tra edifici, si può notare che sia per l’edificio in legno che per quello in muratura portante, la struttura dell’edificio stesso rappresenta la porzione più energivora e, unicamente per la tecnologia in muratura portante, è sempre quest’ultima a generare le maggiori emissioni di gas serra. Per quanto riguarda l’edificio con telaio in c.a., si può notare invece che non vi è nessun materiale che prevale nettamente nella generazione dei due impatti ambientali; questo anche coerentemente col fatto che, contrariamente a quanto avviene per le altre due tecnologie costruttive, quantitativamente non prevale nessuno di essi. Per quanto riguarda lo studio degli impatti ambientali prodotti dall’edificio in legno, è stato fatto un approfondimento impiegando unicamente per i prodotti lignei i dati forniti dal Dataholz, database specifico per questi prodotti. Da questa analisi si nota come introducendo un database specifico, pur mantenendosi invariata la comparazione finale tra i tre edifici, i risultati in termini assoluti cambino in maniera importante rispetto all’impiego di dati medi provenienti da database nazionali. Da ciò la necessità di impiegare, per effettuare un’analisi d’impatto più attinente alla realtà, dati dello specifico produttore. Infine sono degli spunti interessanti le valutazioni riferite al consumo energetico e alle produzioni di CO2 equivalente per mq di superficie utile dell’edificio, riportate sul lato destro dei grafici. 27 Sono stati confrontati gli elementi tecnici, valutati con il database ITC-CNR, in riferimento alle tre tecnologie edilizie; ciò unicamente al fine di individuare gli elementi tecnici maggiormente impattivi per individuare una eventuale loro sostituzione ove possibile. 28 Il grafico rappresentato è stato realizzato settando al 100% l’edificio che presentava il valore massimo, per ogni categoria d’impatto, e posizionando, proporzionalmente, i valori presentati dagli altri due edifici. Il grafico riportato evidenzia il miglior comportamento dell’edificio in legno per la maggior parte delle categorie di impatto. L’edificio con telaio in C.A. è quello che presenta le prestazioni ambientali peggiori, mentre l’impattività generata dall’edificio in muratura portante si assesta su valori intermedi tra gli altri due edifici ma molto prossimi a quello con telaio in C.A. Altro aspetto degno di nota è relativo ad alcune delle categorie di impatto per le quali la soluzione realizzativa in legno presenta le condizioni peggiori: ecotossicità, tossicità umana, e rifiuti pericolosi. Per queste categorie d’impatto l’elevata impattività presentata dall’edificio può essere imputata al fatto che, nella determinazione degli impatti, impiegando il database ITC-CNR, si sono considerati i pannelli x-lam come se fossero legno lamellare, ma quest’ultimo materiale, nello specifico, impiega colle a maggior tossicità rispetto a quelle utilizzate nei pannelli ad assi incrociati. Da informazioni raccolte si è saputo infatti che il legno lamellare tendenzialmente viene incollato con colle a base di formaldeide, mentre l’X-lam usa colle fenoliche. Anche per quanto riguarda il consumo di energia l’edificio in legno presenta le condizioni più sfavorevoli, e questo, come evidenziato in precedenza, è relativo all’elevata energivorità del processo produttivo di questo materiale. 29 A causa delle numerose categorie d’impatto analizzate e della forte disomogeneità di prestazioni fornite dai tre edifici in riferimento ad esse, abbiamo deciso di tradurre tali valori in un unico indicatore d’impatto, denominato eco-point; i valori presi in esame fanno riferimento all’edificio nel suo complesso ed alle fasi del ciclo di vita prese in esame dal protocollo ITC-CNR, ovvero: produzione, trasporto e fine vita. I risultati derivanti da questo processo di sintesi delle quattordici categorie in un unico indicatore finale sono da considerarsi con i dovuti riserbi. Innanzitutto si perdono di vista i valori specifici riferiti alle varie categorie d’impatto, inoltre il metodo di aggregazione non è univoco. Esistono infatti molteplici metodi di sintesi, ognuno di essi pondera in modo differente i valori considerati rimanendo così fortemente condizionato dal contesto in cui viene elaborato. 30 Si è giunti a questo risultato finale attraverso lo stesso metodo utilizzato da ITC-CNR. Per prima cosa si sono normalizzati tutti i valori degli impatti attribuendo ad ognuno di essi un punteggio compreso su una scala da 0 a 10; per ogni categoria d’impatto è stato attribuito il punteggio massimo (10) all’edificio che presentava l’impattività maggiore, il punteggio nullo all’impattività minore; il terzo è stato calcolato in proporzione agli altri due. Dopo questa normalizzazione si sono separate tutte le quattordici categorie analizzate in due macro classi: impatto (effetto serra, assottigliamento dell’ozono, ossidazione fotochimica, acidificazione, eutrofizzazione, tossicità umana, ecotossicità) e consumi e rifiuti (di energia, di acqua, depauperamento abiotico, rifiuti). In merito alla prima classe si è considerato l’impatto effetto serra come appartenente ad un livello di priorità maggiore, mentre gli altri sei impatti sono stati considerati tutti allo stesso livello di importanza, inferiore a quello della CO2. La seconda macro-classe è invece stata valutata ponendo tutte le categorie sul medesimo livello. Si è proceduto calcolando la media e la varianza, per ciascuna tecnologia costruttiva, tra tutti gli impatti considerati nel livello più basso; i valori ottenuti sono stati trasportati sul primo livello come risultato complessivo per la categoria d’impatti appartenenti al secondo livello. Sulla base di questi due valori sono state calcolate la media e la varianza complessive, costituenti l’indicatore finale di ciascun edificio. Si ottengono così i valori riportati. Attraverso questo indicatore unico emerge chiaramente che l’edificio costruito secondo la tecnologia in legno si attesta su un livello migliore rispetto agli altri due edifici in entrambe le macro-classi analizzate. In particolare il vantaggio più marcato lo si riscontra nella macro classe relativa agli impatti. Per quanto riguarda le altre due tecnologie i loro valori sono abbastanza vicini, ma quella in c.a. si attesta sempre in posizione migliore. 31 La riprogettazione degli edifici, come detto in precedenza, è stata effettuata cercando di mantenere il più possibile costante i valori di trasmittanza dei vari elementi tecnici. Successivamente al fine del calcolo del fabbisogno energetico in fase d’uso si sono analizzati, per la climatizzazione invernale, i ponti termici, attraverso un programma a simulazione stazionaria. Attraverso un programma statico è stato calcolato in seguito il fabbisogno invernale di riscaldamento, in termini di energia primaria, distinguendo da esso il contributo derivante dai ponti termici; sono questi ultimi infatti a generare le discrepanze tra i fabbisogni delle 3 tecnologie edilizie. 32 Successivamente si sono analizzati gli altri fabbisogni energetici (energia primaria) in fase d’uso dell’edificio: fabbisogno energetico per la produzione di ACS, tramite un programma statico e considerando la presenza di 38mq di superficie coperta da pannelli solari termici in copertura , e fabbisogno di energia elettrica, impiegando un dato medio statistico fornito dall’ENEL. 33 I valori ricavati nella slide precedente sono stati riportati nel grafico rappresentato. Da questo risulta come i consumi in fase d’uso dell’edificio siano principalmente imputabili al fabbisogno elettrico e, conseguentemente, le differenze generate dal fabbisogno termico perdono parte della loro significatività. 34 Per ogni edificio si sono confrontati gli impatti ambientali generati suddivisi nelle tre fasi del ciclo di vita: produzione, gestione e fine vita. Per far ciò si è assunto un tempo di riferimento per i consumi in fase di gestione pari a 20 anni, periodo ragionevole per non incorrere in opere di manutenzione straorinaria, non considerabili in quanto non si hanno a disposizione dati in merito. 35 Dai grafici emerge che l’edificio più energivoro nel complesso delle tre fasi del ciclo di vita è quello realizzato in legno, con uno scarto di circa 1700 kWh/m 2 rispetto alla soluzione in c.a. e una differenza di circa 1900 kWh/m 2 rispetto all’edificio in muratura portante. Questa differenza è dovuta principalmente alla fase costruttiva, che nell’edificio in legno costituisce più del 40% del suo consumo energetico totale. Tuttavia emerge che questa tecnologia risulta essere più vantaggiosa in fase di gestione e di fine vita, presentando dei consumi inferiori rispetto a quelli delle altre due tecnologie, soprattutto in rapporto al fabbisogno energetico complessivo dell’edificio. Perciò se si valutasse l’edificio in rapporto ad un periodo temporale più ampio rispetto ai 20 anni considerati, si noterebbe che i dispendi energetici dovuti alla fase produttiva tenderebbero a ridurre la loro incidenza sul totale, contrariamente ai fabbisogni di energia per la fase di gestione che aumenterebbero. Ciò andrebbe leggermente a favorire la tecnologia costruttiva in legno, in quanto aumenterebbe il fabbisogno di gestione delle altre tecnologie, appianando il divario totale esistente a 20 anni qui riportato. 36 È stata valutata l’impattività in termini di CO2 equivalente, trasformando l’energia richiesta in fase di gestione (evidenziata nella slide precedente) in emissioni di anidride carbonica secondo i valori di conversione ricavati dalla norma UNI EN 15603:2008 in riferimento all’uso di gas metano come fonte energetica. Per quanto concerne le altre due fasi, invece, attraverso il database ITC-CNR è possibile conoscere i valori d’impattività dell’edificio, sulla base dei materiali costituenti. Come per quanto riguarda il consumo energetico, la fase preponderante è quella di gestione del’edificio. I risultati ottenuti sono esplicitati nella slide successiva. 37 Si riporta qui il grafico riassuntivo delle emissioni complessive di CO2 per facilitare la lettura dei dati in presenza di valori negativi. In relazione a questo impatto si vede come l’edificio in legno abbia delle emissività decisamente inferiori rispetto a quelle degli altri due edifici, presentando valori prossimi alla metà di quelli dell’edificio più impattivo, ovvero quello realizzato con telaio in c.a. 38 In riferimento ai materiali utilizzati si sono stimati i costi di costruzione delle tre tecnologie impiegate. In questa valutazione non sono stati considerati costi impiantistici di nessun genere. I valori calcolati fanno riferimento ai prezzi unitari ad opera compiuta riportati nel prezziario del 2009 dei lavori pubblici del comune di Milano. Come da tabella, l’edificio in legno è quello che presenta il prezzo unitario maggiore, quello con telaio in c.a. si assesta al 2° posto, mentre l’edificio in muratura portante presenta prezzo unitario inferiore. Oltre a ciò, ricapitolando quanto detto in precedenza, secondo l’indicatore unico, per come è stato realizzato, l’edificio a minor impattività risulta essere quello in legno ed inoltre, l’edificio in legno, avendo spessori degli elementi tecnici più contenuti, a parità di superficie edificabile consente di avere a disposizione una superficie utile maggiore. 39 Con particolare riferimento all’edificio base di studio si è visto come vi sia una forte variazione di risultati in rapporto alla banca dati considerata. Inoltre la scarsità di materiali all’interno del database non permette di fare analisi specifiche in riferimento ai singoli prodotti. Sarebbe consigliabile, oltre ai dati medi relativi alle categorie di prodotto, svolgere delle analisi di filiera specifiche per ciascun prodotto per valutare la sua effettiva impattività in rapporto agli standard seguiti dal produttore. Integrando il database a disposizione con una panoramica più ampia di prodotti, sia in termini di valori medi che in termini di valori specifici riferiti ai prodotti dello specifico produttore, sarebbe possibile utilizzarlo come uno strumento più attendibile che potrebbe diventare parte integrante delle caratteristiche dei prodotti, in analogia: etichetta elettrodomestici etichetta energetica etichetta di impatto Ciò può essere interpretato anche come uno stimolo per il mercato dei prodotti edili cosicché in futuro, dovendo scegliere, oltre a prezzi, velocità di messa in opera, durata, ecc. gli utenti abbiano a disposizione anche uno strumento in grado di fornire l’impattività ambientale dell’edificio realizzato secondo un’apposita tecnologia, o addirittura i relazione ad un’apposita ditta produttrice. Inoltre questo ulteriore parametro di scelta a disposizione stimolerebbe la concorrenza tra produttori, incentivando la realizzazione di prodotti via via meno impattanti sull’ambiente. 40 di: Francesca Bramati e Sara Lisa Mazzoleni Per valutare i consumi energetici specifici di una filiera produttiva dei pannelli X-LAM si è potuto usufruire dei dati forniti dall’azienda Diemme legno di Pontebba (UD). Per effettuare il calcolo è stato necessario innanzitutto individuare le varie fasi della filiera produttiva stessa e i consumi energetici associati a ciascuna di queste fasi, tenendo conto di tutti i trasporti e delle condizioni climatiche richieste all’interno degli stabilimenti. I consumi in termini di energia finale ottenuti dall’azienda sono stati convertiti in energia primaria in funzione del vettore energetico utilizzato (usufruendo dei coefficienti di conversione forniti dalla noma UNI EN 15603). Tutti i calcoli sono stati riferiti al metro cubo di prodotto finito, ottenendo così un consumo unitario di 1340 MJ/mc di pannello incollato. 42 Il valore unitario di energia incorporata appena calcolato è stato a sua volta moltiplicato per l’intero quantitativo di pannelli X-LAM presenti nell’edificio in legno in analisi. È stato così possibile ottenere il valore di Embodied Energy dei pannelli riferito all’intero edificio, comparabile con i risultati precedentemente calcolati utilizzando i valori unitari forniti dai tre database analizzati. Il calcolo, come in precedenza, è stato effettuato anche in riferimento all’unità di superficie utile (riportando il valore a destra del grafico). Come si può vedere dal grafico emerge distintamente come lo studio specifico della filiera produttiva italiana offra dei valori molto più bassi rispetto ai dati medi contenuti nei database Europei. Da ciò emerge l’utilità di analisi specifiche, al fine di garantire l’affidabilità della stima dei singoli impatti, in riferimento all’intero settore industriale. 43 Dopo aver ricalcolato il consumo di energia primaria per la produzione dei pannelli ad assi incrociati, si è rivalutata l’incidenza delle diverse fasi del ciclo di vita per l’edificio in legno. Quindi nel grafico si riporta il consumo di energia primaria necessario per la realizzazione di pannelli ad assi incrociati valutato secondo la filiera produttiva dell’azienda “DiemmeLegno” di Pontebba (UD), mantenendo invece invariati tutti gli altri valori, come riportato a pag.36, mantenendo un riferimento temporale di 20 anni. Si vede come, rispetto all’analogo grafico riportato 8 pagine addietro, vi sia una netta diminuzione del contributo della fase di produzione dell’edificio in legno, che così si assesta su valori molto competitivi rispetto alle altre due tecnologie costruttive analizzate. 44 Di seguito si riportano i grafici riferiti agli altri indicatori di impatto ambientale, valutati su tutti e tre gli edifici, con specifiche sui materiali. 45 46 47 Ringraziamenti Gli autori ringraziano il Consorzio Servizi Legno-Sughero, che ha finanziato questo studio e la società di ingegneria Legnopiù srl, che ha progettato le strutture dell’edificio in questione, mettendo a nostra disposizione la documentazione necessaria per eseguire le valutazioni in oggetto. 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