E se chiedessimo di più ai nostri edifici?

È, del resto, un processo fondamentale visto il costante aumento dell’urbanizzazione della popolazione mondiale. Secondo le Nazioni Unite, una persona su due vive già in città, ed è un rapporto destinato a crescere nei prossimi anni. Le persone continuano a migrare dalle aree rurali agli insediamenti urbani attratte dalle opportunità lavorative, dal fermento culturale e dalla rete di servizi disponibili. Secondo le proiezioni, nel 2050 gli ambienti urbani ospiteranno 8 miliardi di individui che lavorano, si muovono, interagiscono fra loro, consumano risorse e producono scarti, modificando l’ambiente che li circonda. Riscritto in termini di impatto, il peso delle città sul sistema energetico e ambientale è impressionante. Le stime dell’IEA (International Energy Agency) ci dicono che gli ecosistemi urbani sono responsabili di circa il 75% dei consumi energetici e del 70% delle emissioni di gas serra a livello globale.

È necessario ridurre i consumi e le emissioni, ma anche ridisegnare la resilienza dei territori. Le città, con la loro vita frenetica, i suoli asfaltati e le continue costruzioni, stanno diventando sempre più spesso teatro di ondate di calore ed eventi climatici estremi che producono danni incalcolabili, tanto sulla salute di chi quelle città le abita, quanto sulle infrastrutture che consentono alle città di funzionare. Le aree urbane si trovano, quindi, a dover fronteggiare una sfida complessa: mentre continuano ad accogliere persone, devono consumare meno risorse, ridurre le proprie emissioni e convivere con un clima che cambia. Non è un cambiamento che avviene dal giorno alla notte. 

Al raggiungimento dell’obiettivo possono e devono contribuire anche le singole strutture che compongono le città. Case, scuole, ospedali, uffici, industrie e centri commerciali occupano una parte consistente dello spazio urbano e per lungo tempo sono stati considerati soprattutto elementi che devono essere riscaldati d’inverno, rinfrescati d’estate, ristrutturati, illuminati, costruiti, demoliti, allargati, domotizzati: strutture che principalmente consumano risorse e producono rifiuti per rispondere alle nostre nuove e sempre più complesse esigenze. Fino a quando qualcuno non ha iniziato a guardare a quelle superfici che si stagliano in lungo e in largo (e soprattutto, in alto) con occhi diversi. Abbiamo iniziato a pensare le pareti, i tetti e le pensiline come potenziali substrati che ospitano alberi, arbusti e altre piante. Il beneficio è molteplice, non solo per chi abita o lavora in quell’edificio: le superfici verdi contribuiscono a migliorare la qualità dell’aria, a ottimizzare il comfort termico funzionando come isolanti che trattengono il calore d’inverno e proteggono dall’irraggiamento solare diretto in estate, a conservare una parte dell’acqua piovana e a creare un microclima più fresco e ombreggiato. In più sono belli da vedere, il che non guasta.

Una delle risposte arriva dal Building Integrated Photovoltaics, o BIPV, una tecnologia che prevede di integrare il fotovoltaico negli elementi architettonici e da costruzione degli edifici. Invece di montare i pannelli su una superficie, le soluzioni BIPV prevedono che le tecnologie fotovoltaiche diventino parte integrante dei suoi componenti, come coperture, facciate, o persino vetrate. Sulla carta sembra perfetto, ma l’innovazione non segue strade lineari. In questo caso, il limite maggiore risiede nella necessità di conciliare le esigenze strutturali con quelle della produzione fotovoltaica. «Noi non ci occupiamo di pannelli fotovoltaici» ci racconta Claudio Castellan, CEO di Glass to Power, startup e spin-off dell'Università degli Studi di Milano-Bicocca, che ha sviluppato una tecnologia capace di trasformare le superfici trasparenti degli edifici in componenti fotovoltaici.  «Quello che facciamo è progettare materiali da costruzione, componenti edilizi, che poi producono anche energia». Sembra un dettaglio filosofico, ma nasconde uno degli aspetti fondamentali del lavoro di Castellan e di coloro che si occupano di BIPV. Il modulo fotovoltaico deve garantire gli stessi standard di sicurezza, durata e funzionalità richiesti agli elementi architettonici tradizionali, e al contempo produrre quanta più energia possibile.

Sfida particolarmente impegnativa per chi decide di farlo con le vetrate. Le finestre infatti sono pensate per svolgere esattamente il lavoro contrario a quello dei pannelli fotovoltaici: questi devono garantire il massimo assorbimento della radiazione solare per trasferire, in parole semplici, l’energia dai fotoni acquisiti agli elettroni; al contrario il vetro delle finestre è pensato per lasciar passare la luce visibile, illuminando gli ambienti interni e facendoci vedere l’esterno. «È un tema di comfort abitativo, oltreché di gusto estetico», ricorda Castellan. Le vetrate sono pensate per dare continuità fra ambiente esterno e ambiente interno, senza rinunciare a tutte le comodità a cui siamo abituati, come una temperatura piacevole e l’isolamento dai rumori esterni. Glass to Power è riuscita a conciliare esigenze così diverse lavorando sulla ricerca nata dall’incontro degli studi di due professori dell’Università di Milano-Bicocca: Sergio Brovelli, professore di chimica dei materiali, e Francesco Meinardi, fisico sperimentale. Dalla condivisione delle conoscenze sulla produzione di energia e sul funzionamento dei nanomateriali con particolari proprietà ottiche, nasce l’intuizione che permette di sviluppare soluzioni tecnologiche dove parte della luce è lasciata passare per assolvere alle funzioni delle vetrate tradizionali, e parte convogliata lungo l’area perimetrale del modulo dove si trovano le celle fotovoltaiche che la trasformano in energia elettrica.

Eppure, ci stupisce Castellan, le difficoltà maggiori non sono quelle tecnologiche. Il settore dell’edilizia è caratterizzato da una certa dose di inerzia e resistenza al cambiamento. L’affermazione della tecnologia BIPV, ne è convinto il CEO di Glass to Power, passa inevitabilmente da un’attività capillare di formazione e sensibilizzazione sia dell’utente finale sia di progettisti e architetti che disegnano i nuovi edifici, ancora restii a fidarsi di queste nuove soluzioni e abituati a pensare gli elementi costruttivi secondo categorie funzionali separati, in cui competenze e discipline diverse ancora faticano a dialogare e a integrarsi. È sostanzialmente una questione culturale, prima ancora che tecnologica.

Rubando le parole di Alessandro Longo, architetto che si occupa da anni di rigenerazione urbana, oggi è necessario promuovere una “transizione estetica”, che ci permetta di abituarci ad accogliere soluzioni architettoniche diverse da quelle proposte solitamente, ma capaci di migliorare la sostenibilità degli edifici. Non possiamo più permetterci di giudicare un edificio soltanto per il suo aspetto, prescindendo dalle sue prestazioni in termini di consumi energetici, impatto ambientale e capacità di rispondere alle sfide climatiche.

A livello globale, il settore delle costruzioni produce più di un terzo delle emissioni mondiali ed è coinvolto in quasi metà dell'estrazione globale di materie prime: è quanto riporta il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente (UNEP, United Nations Environment Programme). Restringendo l’inquadratura, scopriamo che l’Europa non è da meno: quello delle costruzioni è in assoluto il settore più energivoro del vecchio continente. Ecco perché l’Unione Europea ha introdotto standard energetici più stringenti: la direttiva sulla prestazione energetica nell’edilizia, aggiornata nel 2024, ha introdotto gli Zero-Emission Buildings, ovvero gli edifici a emissioni zero. Al di là del nome-slogan che può trarre in inganno, si tratta di edifici con un fabbisogno energetico estremamente contenuto, da soddisfare con sistemi di approvvigionamento che non prevedono la combustione in loco di gas, gasolio o carbone. Se il BIPV può aiutare a produrre energia pulita, la riduzione dei consumi passa necessariamente da due strade: ridurre gli sprechi dei nostri edifici e diventare più bravi a utilizzare l’energia a disposizione.

È la logica che segue il principio europeo dell'Energy Efficiency Firs, secondo cui le soluzioni di efficienza energetica devono essere considerate prioritarie nelle scelte di pianificazione e investimento, anche rispetto all'espansione della capacità di produzione e distribuzione di energia pulita.Nel 2020 in Europa si contavano più di 112 milioni di edifici, tre quarti dei quali presentano tutt’ora performance energetiche piuttosto scadenti.

«Ma se ci concentriamo solo sulla produzione di energia pulita e sull’efficientamento degli edifici, non risolviamo completamente il problema energetico delle nostre città», rammenta Chiara Tonelli, professoressa in progettazione tecnologica e ambientale dell'architettura presso l’università Roma Tre, «Il tema deve vertere su un concetto di comfort che fornisce un edificio progettato meglio, e al contempo sulla gestione dei consumi, che dovrebbero rimanere minimali». Anche in questo caso si passa per la cruna del cambiamento culturale. Serve ripensare il modo in cui viviamo gli edifici, recuperando abitudini tramandate di generazione in generazione che ci permettano di sfruttare le risorse in modo più coscienzioso, affinché gli utenti, siano cittadini, imprese o servizi, abbiano un ruolo fondamentale nel determinare il bilancio energetico finale, in prima battuta degli edifici, e poi della città nel suo complesso. Può suonare banale: meno energia si spreca, meno energia deve essere prodotta per soddisfare gli stessi bisogni.

Quello che emerge dal racconto di chi studia questi fenomeni e a di chi ne fa parte, è che serve maggiore consapevolezza. Le decisioni che prendiamo oggi sugli standard di progettazione, sui materiali e sugli investimenti infrastrutturali condizioneranno per decenni le possibilità di ridurre le emissioni e di adattarci agli effetti del cambiamento climatico. Le soluzioni tecnologiche, in molti casi, esistono già. Ma inventare nuove tecnologie non è sufficiente, se poi non trovano applicazione nel mondo reale; così come produrre energia da fonti rinnovabili non basta se non cambiamo anche le nostre abitudini di consumo. La strada passa sicuramente dalla ricerca e da investimenti sostanziosi, ma richiede anche una buona dose di curiosità e adattabilità, la capacità cioè di applicare uno sguardo diverso su ciò che ci circonda per scoprire, forse, nuove applicazioni che ci aiutino a risolvere problemi che ieri, ancora, non sapevamo di avere.