Secondo una ricerca dell’EPFL, le tecnologie già disponibili potrebbero ridurre del 73 per cento l’impatto climatico dei materiali da costruzione entro il 2050

Spinta dalla crescita demografica e dal rapido sviluppo dei Paesi del sud del mondo, l’espansione urbana globale sta avanzando a ritmi senza precedenti. Questa imponente ondata costruttiva rischia però di travolgere gli obiettivi climatici, dato l’enorme impatto ambientale dei materiali da costruzione tradizionali.

Un nuovo studio internazionale del Laboratorio di Materiali da Costruzione dell’EPFL accende una luce di speranza: decarbonizzare il settore entro il 2050 è possibile anche costruendo come mai prima d’ora. E per farlo, possono bastare le tecnologie che abbiamo già a disposizione.

Popolazione globale in crescita ed emissioni conseguenti

Le esigenze di una popolazione globale in crescita e in via di urbanizzazione premono su un pianeta affaticato e sempre più caldo, che sta esaurendo alcune delle sue risorse più cruciali (almeno dal punto di vista degli umani). Secondo alcune stime, per soddisfare le nuove esigenze abitative e strutturali, bisognerebbe costruire ogni mese l’equivalente della città di New York. Oltre alle persone che verranno, poi, ci sono anche più di un miliardo e mezzo di individui che vivono ancora in alloggi inadeguati e a cui andrebbe garantito l’accesso a servizi e infrastrutture di base.

Considerando che già oggi la produzione di materiali da costruzione contribuisce fino al 17% delle emissioni antropiche di CO2, questo scenario non può che preoccupare. La crescita delle città, che avverrà soprattutto nei Paesi a basso e medio reddito, porterà inevitabilmente a un aumento delle emissioni. Così gli scienziati stanno iniziando a chiedersi se sia possibile contenere l’impatto di questo sviluppo urbano e quali siano le prospettive in termini di decarbonizzazione.

Un team internazionale di ricercatori, tra cui quelli del Laboratorio di Materiali da Costruzione (LMC) della Facoltà di Ingegneria dell’EPFL, ha condotto uno studio che riformula questa problematica esaminando percorsi di sviluppo alternativi. I ricercatori hanno scoperto che l’utilizzo di cemento e acciaio aumenta con lo sviluppo per poi stabilizzarsi una volta che le infrastrutture si sono consolidate:

“Questo significa che il modo in cui i materiali vengono progettati, prodotti e riciclati durante i periodi di crescita ha un impatto enorme sulle emissioni a lungo termine. I nostri risultati suggeriscono che miglioramenti in questi ambiti possono già portare a significative riduzioni delle emissioni di carbonio”,

ha spiegato Karen Scrivener, responsabile dell’LMC. Saremmo, quindi, nel momento più indicato per agire.

Emissioni: -73% entro il 2050 con tecnologie già esistenti

Oggi, si legge nello studio, i materiali strutturali – cioè quelli a base di cemento, acciaio, mattoni e legno – costituiscono circa il 93% di tutti i materiali da costruzione in termini di massa e sono responsabili per circa l’87% delle emissioni di CO2 derivanti dall’edilizia. I materiali a base di cemento, da soli, pesano all’incirca per i tre quarti del totale. Se puntiamo alla decarbonizzazione delle costruzioni, in sostanza, non possiamo che guardare al cemento.

Studi precedenti hanno modellato le prospettive di decarbonizzazione dei materiali edili da qui ai prossimi anni, concludendo che una riduzione delle emissioni è un obiettivo decisamente raggiungibile, a fronte dell’applicazione di alcune strategie di mitigazione: alcune ricerche di riferimento parlano di una possibile riduzione del 49-62% entro il 2050. Questi studi, però, si concentravano essenzialmente sugli edifici, tralasciando le infrastrutture (che assorbono circa il 40% dell’acciaio da costruzione e il 33% del cemento), e proponevano soluzioni costose o difficili da implementare.

La nuova ricerca, pubblicata su Nature Communications, invece, si propone di capire quale grado di decarbonizzazione possiamo raggiungere “utilizzando strategie facilmente implementabili, già applicabili all’interno della catena del valore dei materiali e delle costruzioni”. E secondo i loro risultati, l’adozione delle migliori tecnologie costruttive già disponibili potrebbe ridurre le emissioni di carbonio derivanti da materiali a base di cemento e acciaio di circa il 73% rispetto allo scenario attuale.

Progettazione più efficiente e cemento a basse emissioni

Nel 2050, il mondo avrà appena superato il picco di consumo di cemento e sarà a pochi anni da quello di consumo dell’acciaio. Stando alle tendenze attuali, il consumo di cemento sarà compreso tra 5 e 15 gigatonnellate. Il legno, però, non è un’alternativa poiché il fabbisogno supererà di gran lunga la quantità di materiale che è possibile ricavare in maniera sostenibile.

I ricercatori piuttosto indicano, tra le tecnologie da adottare, una progettazione strutturale più efficiente e pratiche di produzione del calcestruzzo che riducono gli sprechi, ma anche un maggiore ricorso al riciclo di acciaio e calcestruzzo alimentato da energia elettrica rinnovabile. Un’altra priorità è la sostituzione del clinker con materiali cementizi a basse emissioni di carbonio.

Per raggiungere l’obiettivo Net-Zero, però, bisogna abbattere ancora un 30% di emissioni. La maggior parte degli scenari attuali, spiegano i ricercatori, prevede che questo divario derivi dalla cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio o dall’utilizzo di idrogeno prodotto tramite elettrolisi dell’acqua utilizzando la produzione di energia elettrica in eccesso da fonti rinnovabili. La cattura e lo stoccaggio del carbonio, però, costa tra i 60 e i 130 dollari per ogni tonnellata di clinker (aumentandone il costo di 2-4 volte). Queste soluzioni, insomma, sono molto dispendiose e comportano “notevoli sfide tecnologiche, di implementazione e sociali”.

“Il nostro lavoro suggerisce che la decarbonizzazione su larga scala dei materiali da costruzione è tecnicamente possibile, parallelamente all’espansione di alloggi e infrastrutture essenziali, con le giuste politiche. I prossimi decenni rappresentano un periodo cruciale per aggiornare gli standard, consentendo una progettazione efficiente in termini di materiali e l’utilizzo di cementi a basso contenuto di clinker, nonché per estendere soluzioni pratiche ai paesi a basso e medio reddito, dove si concentrerà la domanda futura”,

conclude Alastair Marsh, ricercatore del LMC tra gli autori dello studio.

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