Whole-life carbon emissions and material demand in the Swedish building stock: an archetype-based stock dynamics assessment

Ogni edificio in cui viviamo e lavoriamo è la storia di due diversi tipi di energia. Una è l'energia che usiamo per tenere accese le luci e riscaldare le stanze, l'energia che scorre attraverso le pareti ogni singolo giorno. L'altra è l'energia che è stata spesa solo per far sì che l'edificio esistesse in primo luogo. Questo secondo tipo, spesso chiamato energia incorporata, deriva dall'estrazione delle materie prime, dalla produzione di cemento e acciaio e dai macchinari pesanti che li sollevano in posizione. Per decenni, l'attenzione dell'azione climatica nell'edilizia è stata quasi interamente rivolta al primo tipo: rendere gli edifici più efficienti affinché consumino meno combustibile mentre sono in funzione. Ma man mano che gli edifici diventano meglio isolati e più puliti da gestire, l'energia nascosta nei materiali stessi sta diventando la parte principale della storia. In luoghi come la Svezia, dove i sistemi di riscaldamento sono già diventati più puliti, l'impronta di carbonio del calcestruzzo e dell'acciaio nelle pareti è diventata la fonte dominante di emissioni.

Per capire come risolvere il problema, i ricercatori hanno bisogno di un modo per guardare all'intero patrimonio edilizio nazionale non come una collezione di singole case, ma come un unico sistema in evoluzione. Devono sapere esattamente quali materiali sono presenti nel terreno, quanto di essi viene utilizzato in questo momento e come questi numeri cambieranno con la crescita o la diminuzione della popolazione. Questa è la sfida che un team di ricercatori di istituti ambientali e università svedesi ha affrontato. Hanno costruito un modello digitale dettagliato dell'intero settore edilizio svedese, tracciando tutto, dalle case unifamiliari ai massicci blocchi di uffici, e hanno proiettato come la domanda di materiali e le conseguenti emissioni di carbonio si evolveranno da oggi fino alla metà del secolo. Il loro obiettivo era vedere se i piani attuali per rendere "green" l'industia delle costruzioni fossero sufficienti a raggiungere gli obiettivi climatici del paese, o se fosse necessario qualcosa di più radicale.

I ricercatori hanno iniziato creando una libreria di "archetipi", che sono essenzialmente modelli rappresentativi di ogni tipo di edificio in Svezia. Inveve di cercare di misurare ogni singola casa, hanno raggruppato gli edifici per età, dimensione, posizione e materiale di costruzione. Per gli edifici esistenti, hanno esaminato quanta energia veniva utilizzata per il riscaldamento e il raffreddamento. Per i nuovi edifici, sono andati più a fondo, calcolando esattamente quanto calcestruzzo, acciaio, legno e isolante entra in ogni metro quadrato di superficie calpestabile. Hanno scoperto che il calcestruzzo è il campione dei pesi massimi del mondo delle costruzioni. In un tipico edificio residenziale, la quantità di calcestruzzo utilizzata è così vasta da superare tutti gli altri materiali messi insieme. Nelle case unifamiliari, dove le strutture in legno sono comuni, il calcestruzzo è comunque usato il doppio del legno in termini di peso, principalmente per le fondamenta e la soletta del piano terra. Per gli edifici non residenziali come uffici e scuole, l'acciaio gioca un ruolo molto più importante, in particolare nelle strutture e nei pilastri.

Con questo quadro dettagliato del presente, il team ha eseguito simulazioni per vedere cosa potrebbe riservare il futuro. Hanno testato diversi percorsi. Un percorso era uno scenario "business as usual", dove la costruzione continua come avviene oggi, con solo lenti e naturali miglioramenti tecnologici. Gli altri percorsi erano più aggressivi, combinando cambiamenti nel modo in cui i materiali vengono prodotti con cambiamenti nel modo in cui vengono utilizzati. Alcuni scenari si concentravano sulla pulizia delle fabbriche che producono cemento e acciaio, utilizzando tecnologie come la cattura del carbonio o passando all'elettricità e ai biocarburanti. Altri si concentravano sull'uso di meno materiale fin dall'inizio, progettando edifici che richiedano meno calcestruzzo o sostituendo i materiali pesanti con quelli più leggeri e rinnovabili come il legno.

I risultati hanno mostrato che, sebbene l'attività edilizia totale possa rallentare con l'attenuarsi della crescita demografica, la domanda di calcestruzzo rimarrà ostinatamente alta a meno che non vengano intraprese azioni specifiche. Anche negli scenari più ottimistici, il calcestruzzo rimane il materiale più utilizzato. Tuttavia, lo studio ha scoperto che il modo in cui produciamo e utilizziamo questi materiali fa una differenza enorme per il clima. Se l'industria continua semplicemente sul suo attuale percorso, le emissioni derivanti dalla costruzione degli edifici diminuiranno, ma solo lentamente. Ma se il settore combina metodi di produzione più puliti con una progettazione più intelligente che utilizzi meno materiale, le emissioni dei nuovi edifici potrebbero essere ridotte di oltre il 90 percento entro l'anno 2045.

Questa riduzione è impressionante, ma i ricercatori hanno scoperto un intoppo cruciale. Anche se il lato della costruzione venisse risolto, l'intero settore edilizio non raggiungerebbe uno stato di emissioni zero. Il motivo è che le emissioni derivanti dall'energia utilizzata per riscaldare e raffreddare gli edifici durante tutto il loro ciclo di vita sono ancora significative. Lo studio ha dimostrato che, sebbene una riduzione del 90% delle emissioni di costruzione sia realizzabile entro il 2045, ciò non porta ancora alla neutralità carbonica. Per raggiungere la vera neutralità, l'industria deve attaccare entrambi i lati del problema contemporaneamente: rendere i materiali più puliti e usarne meno, garantendo al contempo che l'energia che alimenta gli edifici sia completamente priva di combustibili fossili. La strada più efficace da seguire, secondo le loro simulazioni, è una combinazione tra l'elettrificazione della produzione industriale e una progettazione aggressiva degli edifici per utilizzare meno risorse.

I ricercatori hanno anche esaminato dove si trovino le maggiori opportunità. Hanno scoperto che le solette di piano e le pareti degli edifici residenziali sono i maggiori consumatori di calcestruzzo, suggerendo che cambiare il modo in cui queste parti specifiche vengono costruite potrebbe generare i maggiori risparmi. Hanno notato che, sebbene la tecnologia per apportare questi cambiamenti esista, la vera barriera è spesso il modo in cui l'industria opera. Le decisioni su cosa costruire e come costruirlo vengono spesso prese in compartimenti stagni, con architetti, ingegneri e costruttori che non collaborano abbastanza presto per trovare le soluzioni più efficienti. Lo studio suggerisce che il raggiungimento di questi obiettivi climatici richiederà un cambiamento culturale, in cui l'intera catena del valore lavori insieme per dare priorità alle scelte a basse emissioni di carbonio fin dal primo schizzo di un edificio.

In definitiva, il documento dipinge un quadro chiaro di un settore sull'orlo di una trasformazione necessaria. Gli strumenti per ridurre drasticamente l'impronta di carbonio degli edifici svedesi sono già disponibili. Le simulazioni mostrano che una riduzione del 90 percento delle emissioni di costruzione è tecnicamente possibile. Tuttavia, lo studio conclude che questi strumenti da soli non sono sufficienti a risolvere l'intero puzzle climatico per il settore edilizio. Senza cambiamenti più profondi nei modelli di consumo e una decarbonizzazione simultanea del sistema energetico che alimenta le nostre case, l'obiettivo di un patrimonio edilizio completamente neutro dal punto di vista del clima rimarrà fuori portata. La strada da seguire richiede non solo una migliore tecnologia, ma uno sforio coordinato per usare meno materiale, costruire in modo più intelligente e alimentare le nostre vite con energia pulita.