Smantellare la scatola di vetro: l’architettura verticale del futuro trasforma il debito di carbonio degli edifici alti in risorsa energetica

Per contenere il consumo di suolo è necessario densificare i centri metropolitani. Costruire in altezza. Ma i grattacieli tradizionali, finché restano enormi scatole di vetro e acciaio completamente isolate dall’ambiente, hanno un’impronta ambientale incompatibile con qualunque obiettivo climatico.

Il paradosso del “premio per l’altezza”, quel surplus di risorse necessario a vincere la gravità e il vento, trasforma spesso la densità verticale in un debito di carbonio insostenibile. Gli urbanisti e gli architetti sono quindi chiamati a confrontarsi con un ennesimo cambio di paradigma: il grattacielo inteso come “macchina termica” autosufficiente deve lasciare il posto a edifici che potremmo definire sistemi biologici-meccanici aperti.

Grattacieli e sostenibilità: oltre il mito della densità

Secondo le stime delle Nazioni Unite, entro il 2050 le città di tutto il mondo accoglieranno 2 miliardi e mezzo di nuovi residenti urbani. La densità abitativa globale, che nel 2010 era di 51 persone al chilometro quadrato, è destinata a triplicare entro il 2100. Serviranno moltissimi edifici, anche in contesti in cui lo spazio per costruire è finito da tempo. Le città devono crescere, e devono farlo mentre cercano di raggiungere gli obiettivi Net-Zero entro il 2050, dando priorità a interventi sostenibili e in grado di mitigare l’impatto dei cambiamenti climatici sulla vita dei cittadini.

Sono passati centocinquant’anni da quando l’idea di “costruire in verticale” venne tradotta in pratica. Il capostipite della categoria, l’Home Insurance Building di Chicago, del 1885, raggiungeva appena i 42 metri. Da allora, gli skyline delle città di tutto il mondo sono stati ridisegnati da oltre 10.000 edifici che superano i 150 metri.

In base ai dati del CTBUH (Council on Tall Buildings and Urban Habitat) e i report di mercato per il periodo 2026-2030, nei prossimi anni si costruiranno grattacieli soprattutto in Cina – con Shenzhen, Guangzhou e Shanghai che si confermano centri in rapida espansione verticale – in Vietnam, a Ho Chi Minh City, e in Malesia, a Kuala Lumpur. Le città asiatiche hanno registrato l’aumento più significativo della popolazione urbana negli ultimi 50 anni, e questo si è tradotto in uno sviluppo iperbolico di grattacieli, che dal 2000 al 2018 sono aumentati del 460%. Comunque, l’Asia ospita oltre il 70% dei grattacieli di tutto il mondo. Ma gli edifici alti ad alta densità sono compatibili con la progettazione sostenibile?

Il paradosso dell’efficienza verticale

Secondo uno studio di riferimento del 2021, la migliore soluzione per ridurre le emissioni di carbonio consiste nella costruzione di edifici bassi ad alta densità. La ricerca evidenzia come le torri richiedano, paradossalmente, una superficie di suolo maggiore – tra il 17% e il 34% in più per densità medie – poiché la necessità di garantire luce e ventilazione naturale impone distanze maggiori tra un edificio e l’altro. Perciò, prosegue lo studio, “costruire più in alto per accogliere una popolazione in crescita non solo non fa risparmiare spazio ma aumenta anche significativamente le life cycle GHG emissions”. Insomma, non si può più pensare che i grattacieli siano efficienti semplicemente perché “consentono di ospitare più persone per metro quadrato di terreno”.

Come si legge in uno studio pubblicato nel 2014 su CTBUH Research Paper, per rendere i grattacieli realmente sostenibili non ci si può neanche soffermare soltanto sull’edificio in sé, ma bisogna considerare l’intero ecosistema urbano: un grattacielo richiede più materiali ed energia, ma se permette a duemila famiglie di muoversi senza usare l’auto, il suo costo in termini di cemento potrebbe anche essere giustificato. Oltre una certa altezza, però, l’efficienza inizia a calare drasticamente a causa della complessità ingegneristica.

Altre ricerche hanno sottolineato come le tecniche costruttive, i materiali e l’integrazione con il trasporto pubblico possano essere soluzioni per un urbanismo verticale sostenibile. Negli ultimi anni, poi, sempre più ricercatori si sono chiesti come mitigare le emissioni del ciclo di vita (LCE) degli edifici alti: diversi studi, per esempio, hanno dimostrato che gli impianti fotovoltaici possono abbassare notevolmente le emissioni anche negli edifici alti ad alta densità, e che le facciate offrono una buona capacità di integrazione fotovoltaica, cosa che potrebbe trasformare l’altezza in una nuova risorsa.

Grattacieli e sostenibilità: costruire in legno

Una delle criticità delle costruzioni che si sviluppano in altezza riguarda i materiali: per garantire la stabilità strutturale contro le enormi sollecitazioni del vento e il peso proprio dell’edificio, i grattacieli richiedono una quantità di calcestruzzo ad alte prestazioni e acciaio notevolmente superiore per metro quadro rispetto alle strutture basse.

Questo fenomeno, definito “premio per l’altezza” (premium for height), comporta un’impronta di carbonio incorporato molto elevata nella fase di costruzione. Inoltre, mentre negli edifici piccoli è possibile utilizzare materiali più sostenibili come il legno, per le torri la dipendenza dal cemento armato rimane quasi totale, rendendo l’impatto ambientale iniziale molto difficile da abbattere nonostante l’efficienza energetica che si può ottenere una volta che l’edificio è operativo.

C’è però una nuova speranza: il Mass Timber, o legno massiccio strutturale, sta sfidando il dominio globale del calcestruzzo – anche in associazione ad altri materiali come l’acciaio, nelle strutture cosiddette ibride. Esistono già progetti notevoli in tal senso: il Mjøstårnet di 18 piani in Norvegia, completato nel 2019, il Sara Kulturhus di 20 piani a Skellefteå, in Svezia, completato nel 2021, e anche l’edificio di 40 piani per l’Atlassian Central di Sydney, attualmente in costruzione, che sarà il grattacielo ibrido più alto del mondo. Quest’ultimo, per esempio, sfrutta una struttura in mass timber, acciaio e cemento per ridurre del 50% il carbonio incorporato. Il design prevede habitat in legno e ventilazione naturale, e punta al 100% di energia rinnovabile.

Verso il 2050: il modello Singapore

Gran parte della letteratura attuale su questi temi si basa ovviamente sulle prestazioni di materiali e tecnologie esistenti. Ma guardando al futuro l’equazione del carbonio potrebbe essere molto diversa. È quello che sostiene uno studio pubblicato sul primo numero del 2026 di Vertical Urbanism, che ha analizzato due grattacieli di Singapore come progetti di riferimento: SkyVille @ Dawson e Oasia Hotel Downtown, progettati dallo studio d’architettura WOHA e completati tra il 2015 e il 2016.

Il primo è un complesso di edilizia sociale composto da tre torri collegate che ospita, ogni 11 piani, i “villaggi nel cielo”, spazi comuni all’aperto con giardini che favoriscono l’interazione tra residenti. L’Oasia Hotel Downtown è forse ancora più celebre: la sua facciata in maglia d’alluminio rosso supporta la vita di 21 specie diverse di piante rampicanti: tra giardini pensili e facciata, l’edificio integra e sostiene una quantità di vegetazione che è circa dieci volte superiore alla superficie del lotto su cui sorge l’edificio.

Entrambi questi progetti, si legge nello studio, cui ha partecipato anche il team di WOHA, già superano le prestazioni di edifici comparabili grazie all’integrazione di strategie di progettazione passiva, un’ampia vegetazione integrata nell’edificio e spazi sociali distribuiti verticalmente, adatti al clima e al contesto urbano di Singapore. E con il progredire della tecnologia fotovoltaica e della produzione di calcestruzzo a basse emissioni di carbonio, edifici alti ben progettati potrebbero andare molto al di là della carbon neutrality, arrivando a produrre più energia di quanta ne consumino. E questo già nel 2050. A patto che iniziamo a pensare ai grattacieli non più come a scatole di vetro, ma come a sistemi biologici-meccanici aperti capaci di interagire con l’ambiente e di azzerare il proprio debito di carbonio restituendo risorse energetiche alla città.

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