Embodied Carbon Benchmarking for Low-Carbon Smart Buildings in Saudi Arabia Waqar Hussnain

Ogni edificio lascia un'impronta di carbonio molto prima che le sue porte si aprano al pubblico. Mentre molta attenzione si è concentrata sull'energia che un edificio utilizza per riscaldare, raffreddare e illuminare i suoi ambienti durante la sua vita utile, una parte significativa delle sue emissioni totali avviene ancor prima dell'inizio della costruzione. Questo costo nascosto, noto come carbonio incorporato, deriva dall'estrazione delle materie prime, dalla loro produzione, dal loro trasporto verso il cantiere e dall'atto fisico di assemblarli. Poiché gli edifici diventano sempre più efficienti dal punto di vista energetico e le loro emissioni operative diminuiscono, questo carico di carbonio iniziale sta diventando una quota maggiore dell'impatto ambientale totale. Per il Regno dell'Arabia Saudita, dove nuove città massicce e poli turistici stanno sorgendo rapidamente nell'ambito dell'iniziativa Vision 2030, comprendere e misurare questo costo iniziale è fondamentale. Senza un modo chiaro per misurarlo, progettisti e costruttori non possono ridurlo efficacemente.

In un nuovo studio, il ricercatore Waqar Hussnain ha compiuto il primo passo verso la risoluzione di questo problema per il Regno, creando un quadro pratico per misurare e confrontare il carbonio incorporato di grandi edifici commerciali. Il lavoro affronta una lacuna specifica: sebbene esistano dati internazionali per gli edifici in Europa o Nord America, nulla è stato adattato ai materiali, al clima e alle pratiche costruttive unici dell'Arabia Saudita. Lo studio si concentra sui "giga-progetti" che stanno rimodellando il paesaggio, come enormi hotel, torri a uso misto e complessi turistici. Analizzando dati reali di progetto, la ricerca stabilisce un insieme di punti di riferimento che permettono ad architetti e sviluppatori di vedere come i loro progetti si posizionano rispetto agli standard attuali, alle migliori pratiche e agli obiettivi futuri.

Il ricercatore ha affrontato il problema esaminando il ciclo di vita di un edificio fin dall'inizio. Ha definito il proprio ambito di ricerca coprendo il periodo dall'estrazione delle materie prime fino al momento in cui l'edificio è praticamente completo e pronto per l'uso. Questo arco temporale include la fornitura di materie prime, il loro trasporto alle fabbriche, il processo di produzione, il trasporto verso il cantiere e l'installazione finale. Il ricercatore ha scelto questa specifica finestra temporale perché è la fase in cui le decisioni progettuali hanno l'impatto più diretto sulle emissioni, ed è la parte della vita dell'edificio che viene misurata più coerentemente negli studi internazionali. Ha escluso le emissioni derivanti dall'operatività quotidiana dell'edificio e dalla sua eventuale demolizione, concentrandosi invece sul costo iniziale della creazione della struttura stessa.

Per rendere le misurazioni utili, lo studio ha utilizzato un'unità di confronto standard: la quantità di anidride carbonica equivalente emessa per ogni metro quadrato della superficie totale calpestabile dell'edificio. Questo approccio consente un confronto equo tra edifici di diverse dimensioni. I dati provengono direttamente dai dettagli dei materiali, noti come elenchi quantitativi (bill of quantities), di progetti commerciali e a uso misto attualmente in fase di sviluppo in Arabia Saudita. Questi elenchi dettagliavano le enormi quantità di calcestruzzo e acciaio utilizzate in queste strutture. Il ricercatore ha incrociato queste quantità con database esistenti sull'intensità di carbonio dei materiali, guardando specificamente agli ingredienti principali: cemento Portland, materiali supplementari come ceneri volanti e fumo di silice, e armature in acciaio.

Lo studio ha rilevato che, sebbene non esista ancora un database perfetto e locale di dati ambientali per ogni materiale nel Regno, è comunque possibile costruire un quadro di riferimento funzionante. Il ricercatore ha proposto un sistema a quattro livelli per categorizzare le prestazioni degli edifici. Il primo livello stabilisce un limite minimo accettabile, allineato ai codici edilizi attuali. Il secondo livello rappresenta la tipica prestazione dei progetti attuali, fungendo da linea di base per ciò che sta accadendo in questo momento. Il terzo livello riflette le migliori pratiche, mostrando cosa è possibile quando i costruttori utilizzano materiali avanzati come prodotti cementizi supplementari per ridurre l'impronta di carbonio del calcestruzzo. L'ultimo livello stabilisce un obiettivo aspirazionale, spingendosi verso la massima riduzione possibile in linea con le ambizioni di decarbonizzazione a lungo termine del Regno.

Una delle scoperte chiave è che la specifica miscela di materiali utilizzati in Arabia Saudita, che fa un forte affidamento sul cemento, richiede i propri benchmark unici piuttosto che limitarsi a copiare i valori da altre parti del mondo. Lo studio evidenzia che l'uso diffuso di materiali supplementari, che possono abbassare il costo del carbonio del calcestruzzo, è già un fattore presente in alcuni progetti e dovrebbe essere riconosciuto come una via verso una migliore prestazione. Tuttavia, la ricerca rileva anche un ostacolo significativo: la mancanza di dati ambientali dettagliati per i materiali prodotti localmente. Gran parte dell'analisi attuale ha dovuto fare affidamento su dati generici provenienti da database internazionali perché le dichiarazioni ambientali dei prodotti (EPD) specifiche per i materiali regionali sono ancora scarse. Ciò introduce un certo grado di incertezza, il che significa che i benchmark attuali sono un punto di partenza solido ma dovranno essere perfezionati man mano che saranno disponibili più dati locali.

L'obiettivo ultimo di questo lavoro è integrare questi benchmark nel sistema nazionale di valutazione della qualità degli edifici verdi, noto come Mostadam. Integrando questi quattro livelli nel processo di certificazione, lo studio suggerisce che l'Arabia Saudita può creare un percorso chiaro e pratico per la decarbonizzazione del settore delle costruzioni. Ciò sposterebbe l'industria dal tentare di indovinare le prestazioni all'avere un modo strutturato e trasparente per misurare i progressi. Il quadro offre un modo per gli sviluppatori per stabilire obiettivi concreti durante la fase di progettazione, garantendo che il massiccio patrimonio edilizio generato dai giga-progetti della Vision 2030 sia costruito con un'impronta di carbonio inferiore fin dal primo giorno.

Sebbene lo studio non pretenda di aver risolto ogni sfida relativa ai dati, esso fornisce una base vitale. Dimostra che con i giusti confini di sistema e un focus sui materiali che contano di più, è possibile creare un benchmark localizzato per l'ambiente costruttivo unico del Regno. Il lavoro colma un vuoto critico nella letteratura globale, che storicamente si è concentrata maggiormente sugli edifici residenziali e su climi differenti. Fornendo una struttura adattata alle tipologie commerciali e a uso misto che dominano la pipeline dei giga-progetti sauditi, questa ricerca aggiunge un tassello prezioso al puzzle globale della decarbonizzazione dell'edilizia. Il lavoro futuro dovrà raccogliere dati più specifici dalla regione per rendere più precisi questi numeri, ma il framework stesso offre una via d'uscita chiara e azionabile per un ambiente costruito più verde nel Regno.