Efficienza energetica eco-sostenibile per la rigenerazione delle città
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FOCUS ENEA_
Efficienza energetica eco-sostenibile
per la rigenerazione delle città
La climatizzazione degli edifici è tutt’ora responsabile di oltre il 60% del consumo di energia. Tetti e
pareti verdi si inseriscono strategicamente nell’ambito delle soluzioni naturali per attuare processi di
adattamento e mitigazione volti a contrastare il riscaldamento globale attraverso la riduzione dell’utilizzo
delle fonti fossili e delle emissioni di gas serra nel settore delle costruzioni.
DOI 10.12910/EAI2020-076
di Carlo Alberto Campiotti, Divisione Servizi Integrati per lo Sviluppo Territoriale, Responsabile del Laboratorio Regioni
Area Settentrionale; Patrizia De Rossi, Germina Giagnacovo, Arianna Latini, Susanna Mariani, Laboratorio Regioni Area
Settentrionale, ENEA
L
e città svolgono un ruolo do- alle soluzioni naturali e all’innovazione zione di queste specie, concorrendo al
minante nel mondo di oggi e, tecnologica del sistema agricolo per ripristino degli ecosistemi degradati.
nonostante occupino soltanto contrastare il riscaldamento globale e La scelta di specie vegetali da inserire
il 3% della superficie del pia- sostenere l’avvio di processi di rigenera- in tali NBS associate agli edifici costi-
neta, sono responsabili dell’80% delle zione delle città. tuisce quindi un aspetto fondamen-
emissioni globali di CO2 e di circa i due tale per il miglioramento e la difesa
terzi del consumo mondiale di energia NBS, agricoltura urbana e vertical della biodiversità vegetale e animale.
(UNEP 2016). Secondo stime ONU, la farm A tal proposito, conviene escludere
metà della popolazione mondiale vive Nel settore agricolo si punta allo svi- specie aliene e invasive che potrebbe-
ormai nelle città e si prevede che entro il luppo di sistemi energetici con fonti ro impoverire la biodiversità locale.
2030 vi si aggiungeranno altri 2 miliardi zero-carbonio e all’adozione di nuovi Molto rilevante è, infine, che le specie
di nuovi abitanti. Sono queste le moti- modelli di sistema agricolo-alimentare e le varietà delle coltri vegetali allesti-
vazioni principali alla base del ruolo di privo di emissioni di CO2, caratteriz- te sui tetti e le pareti verdi contribui-
protagoniste dato alle città dalla Com- zati da un uso sostenibile delle risorse scono direttamente al miglioramen-
missione Europea nella lotta al riscalda- naturali, con in primo luogo il suolo, to della qualità dell’aria attraverso la
mento globale. La climatizzazione de- l’acqua e l’energia. Nel 2015, la Commis- rimozione dei principali inquinanti
gli edifici risulta tutt’oggi responsabile sione Europea ha pubblicato il rapporto atmosferici (PM5-10, NO2, O3, CO, SO2),
di oltre il 60% del consumo di energia “Towards an EU Research and Innova- proporzionando una funzione eco-
per il riscaldamento nei climi più fred- tion Policy Agenda for Nature-Based sistemica ambientale e favoren-
di e per il raffrescamento nei climi più Solutions and Re-Naturing Cities”, che do al tempo stesso la sostenibilità
caldi (COM(2016) 51 final). In questo individua la componente naturale e, energetica degli edifici e delle città.
ambito, le soluzioni basate sulla natura nello specifico, le NBS come suppor- In aggiunta, di particolare interesse,
(Natural Based Solutions, NBS), come to alle strategie di riqualificazione e è l'uso di piante alimentari sugli edi-
ad esempio l’impiego diffuso della ve- di recupero di aree urbane degradate. fici anche per la produzione di cibo a
getazione sugli edifici, con attenzio- Nelle città si possono trovare spesso livello urbano, oltre che per l'ombreg-
ne ai tetti, pareti e muri, consentono residui di aree verdi contraddistinte giatura e la mitigazione delle tempera-
di migliorare il livello di isolamento e da habitat naturali che possono per- ture interne degli edifici (Di Bonito et
ombreggiatura e in questo modo favo- sino includere specie rare e in via di al., 2018). L’agricoltura civica e urbana
riscono una riduzione della domanda estinzione. I tetti e le pareti verdi in costituisce un approccio olistico alla si-
di energia per la climatizzazione (Eu- zone urbane centrali possono essere curezza alimentare e alla disponibilità
ropean Commission, 2015). Questo ar- considerati anche come ambienti per di cibo per i cittadini che si avvantaggia
ticolo descrive le potenzialità associate la conservazione o per la reintrodu- di una filiera corta (km zero) e mette a
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disposizione dei cittadini-consumato- NBS per la rigenerazione delle città
ri prodotti vegetali alimentari garantiti I progressi nella direzione di una stra-
sotto il profilo igienico, sanitario e am- tegia per migliorare l'efficienza ener-
bientale, oltre a integrarsi virtuosamente getica sono iniziati con la Direttiva
con la città per generare inclusione so- 2010/31/UE, seguita da quella sull'effi-
ciale, occupazione e valore economico. cienza energetica 2012/27/UE, che ha
Un esempio particolare di agricoltura imposto un risparmio di energia del
urbana è dato dalle “vertical farm” che 20% sul consumo totale entro il 2020.
rappresentano una tecnologia agrico- Rispetto all’integrazione delle NBS
la urbana che associa alla coltivazione come potenziale strumento a sup-
indoor di piante alimentari tecnologie porto dell’efficienza energetica degli Fig. 1 Ciclo virtuoso della produzione
“senza suolo” a ciclo chiuso, energia edifici, particolare importanza vie- alimentare nelle vertical farm
rinnovabile, sistemi luminosi di tipo ne rivestita dalla Direttiva 249/2013
LED (Light Emitting Diodes), riciclo di “Infrastrutture verdi – Rafforzare il il carbonio nella vegetazione e nei sub-
acqua, controllo di patogeni e sostanze capitale naturale in Europa” e, soprat- strati di coltivazione, riducendo la CO2
contaminanti (Despommier, 2010). Le tutto, dalla nuova Direttiva 2018/844, atmosferica e contribuendo alla soste-
principali caratteristiche bio-agronomi- che ha modificato la 2010/31/UE sul- nibilità ambientale delle città. I tetti e le
che che dovrebbero esibire le specie più la prestazione energetica nell'edilizia pareti verdi si inseriscono strategica-
adatte al ciclo colturale tipico nelle ver- e la 2012/27/UE sull'efficienza ener- mente nell’ambito delle soluzioni natu-
tical farm rispetto alla produzione tra- getica. Entrambe queste direttive rac- rali (NBS) per l’attuazione di processi e
dizionale sono elencate nella Tabella 1. comandano la diffusione di soluzioni strutture di adattamento e mitigazione
La produzione di cibo nelle città naturali come elementi per la riduzione mirati a contrastare il riscaldamento
con le vertical farm si può riassume- della richiesta energetica degli edifici. globale con la riduzione del consumo
re sulla base di sei paradigmi: zero Non meno importante è il PAES (Patto
emissioni di CO2, zero sprechi ali- di energia fossile e delle emissioni di
dei Sindaci), lanciato dalla Commis- gas serra nel settore delle costruzioni.
mentari, zero trasporti, zero energia fos- sione Europea nel 2008 (www.cove-
sile, zero pesticidi, zero spreco di suolo. nantofmayors.eu) ed evolutosi in Patto L’attività di ricerca e sviluppo ENEA
Numerose sono le motivazioni che Globale dei Sindaci per il Clima & l’E-
sostengono lo sviluppo di questa in- A questo proposito, presso il Centro
nergia (Global Covenant of Mayors for Ricerche ENEA Casaccia è stata avviata
novazione tecnologica agricola, tra cui Climate & Energy) nel 2017. Il nuovo
soprattutto le stime della crescita della un’attività di ricerca e sviluppo nell’am-
Patto, oltre a prevedere la possibilità di bito del programma RdS (Ricerca di Si-
popolazione nelle città, la garanzia del- adesione anche per i Paesi extra-UE, ha stema Elettrico) sostenuto dal Ministero
la sicurezza alimentare, la possibilità di arricchito i contenuti del PAES (Piano dello Sviluppo Economico (Campiotti
programmare i tempi di produzione in di Azione per l’Energia Sostenibile), et al., 2015; 2016). La piattaforma dimo-
accordo con le richieste dei consuma- mutandone il nome in PAESC (Piano di strativa è stata realizzata sull’edificio de-
tori e, infine, l’opportunità di ristruttu- Azione per l’Energia Sostenibile e il Cli- nominato “Scuola delle Energie”, utiliz-
rare e riqualificare edifici abbandonati ma), ed obbliga le città europee a stabili- zato dal Dipartimento Unità Efficienza
e capannoni in ex-aree industriali. La re un piano d'azione per ridurre le emis- Energetica (DUEE) per effettuare corsi
sostenibilità energetica ed ambientale di sioni di carbonio di oltre il 20% anche di formazione e/o aggiornamento rivol-
questa tecnologia colturale trova com- con l’impiego delle NBS e la gestione ti agli operatori e alle PMI dell’energia e
pleta espressione se associata ad una di- sostenibile degli spazi verdi per favorire dell’agricoltura, alla Pubblica Ammini-
mensione di economia circolare di tutto uno sviluppo urbano a emissioni zero. strazione, agli studenti e ai ricercatori.
il processo produttivo oltre che all’im- Le NBS, mediante la fotosintesi clorofil- L’edificio è stato dotato di un’ampia pa-
piego di energia rinnovabile (Figura 1). liana operata dalle piante, sequestrano rete verde con piante rampicanti alleva-
Alta produttività per unità di volume e di tempo (gm-3 day-1)
Fenotipo compatto e determinato per favorire l’automazione del ciclo colturale
Maturazione rapida e contemporanea
Traspirazione elevata per consentire la raccolta e il riciclo di acqua
Tab. 1 Caratteristiche delle colture vegetali nella produzione in vertical farm
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te in vasi ed ancorate ad una struttura queste piante di espletare l’attività foto-
reticolare fissata con supporti distan- sintetica anche a stomi chiusi e quindi di
ziati di 60 cm dalle facciate dell’edificio conservare l’acqua nelle foglie. In ENEA
(Figura 2) e di una struttura di tetto ver- sono state sperimentate diverse accessio-
de della superficie di 80 m2 (Figura 3). ni di Sedum spp., raccolte in natura, per
Entrambe le strutture sono state dotate selezionare gli ecotipi più adatti all’im-
di opportuni sistemi di monitoraggio piego sui tetti verdi nelle condizioni cli-
dei parametri microclimatici, princi- matiche del centro Italia (Giagnacovo et
palmente al fine di studiare gli effetti al., 2014). Un ulteriore appezzamento è
della vegetazione sull’isolamento ter- stato destinato al recupero di specie ve-
mico dell’edificio. Il tetto verde è stato getali divenute rare nelle aree urbane, tra
diviso in più settori per sperimentare il cui l’Echium vulgare L., che rappresenta
contributo di diverse tipologie vegeta- una specie con funzione dominante per
li. L’appezzamento più vasto del tetto è il reclutamento della fauna entomofila.
stato dedicato a un mix di Graminace- Rispetto all’incremento di efficienza
ae microterme; un altro appezzamento, energetica dell’edificio, gli effetti delle
più piccolo, è stato dedicato alle piante coperture vegetali della parete e del tet-
del genere Sedum spp., appartenente to verde possono essere visualizzati, ri-
alla famiglia delle Crassulaceae. Infatti, i spettivamente, in Figura 4 per la parete
Sedum vengono “tradizionalmente” uti- verde ed in Figura 5 per il tetto verde. Fig. 3 Prototipo di tetto verde
lizzati nei tetti verdi, soprattutto in quelli La Figura 4 mette in evidenza come la
di tipo estensivo, poiché esibiscono una vegetazione eserciti una riduzione del- ra mostra una temperatura del lastrico
crescita rapida, basse esigenze nutritive le temperature di oltre 15 °C nelle ore solare privo di verde superiore di oltre
ed apparati radicali che si sviluppano più calde rispetto all’andamento delle 25 °C rispetto al pavimento inerbito.
più in larghezza che in profondità. Di- temperature delle facciate non vegetate. In ultima analisi, le attività sperimen-
verse specie di Sedum risultano essere La Figura 5, invece, riporta l’influenza tali sul verde verticale hanno eviden-
resistenti alla siccità, grazie al partico- del tetto verde, inerbito con Gramina- ziato una riduzione del flusso termico
lare metabolismo CAM (metabolismo ceae e Sedum spp., sulla temperatura entrante nell’edificio di circa il 44%
acido delle Crassulaceae) che consente a superficiale del lastrico solare. La figu- dovuta alla presenza della coltre vege-
Fig. 4 Parete verde: temperature superficiali e radiazione globale (settimana 14-21 luglio
Fig. 2 Edificio verde (Scuola delle Energie). 2020) - Legenda: TS05: Temperatura superficiale della parete dell’edificio priva di copertura
In alto, l’edificio prima dell’installazione di vegetale; TS03: Temperatura superficiale della parete dell’edificio con copertura vegetale;
coltre vegetale; in basso, l’edificio con coltre GR02: Radiazione globale rilevata davanti la vegetazione; GR03: Radiazione globale rilevata
vegetale nell’intercapedine (spazio tra la parete verde e la parete dell’edificio).
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tale (Campiotti et al., 2018). La strati-
grafia inverdita utilizzata a copertura
del lastrico solare (tetto verde), inve-
ce, ha messo in evidenza un aumento
dell’isolamento termico di circa il 43%,
sulla base di valori di trasmittanza ter-
mica che in relazione alla stratigrafia
del pavimento sono passati da 0,35 W/
m2K (stratigrafia priva di vegetazione)
a 0,20 W/m2K (stratigrafia inverdita).
Incentivi, sistemi di supporto e di
rating
Uno degli obiettivi delle attività di ri-
cerca dell’ENEA sulle NBS, e in modo
specifico sui tetti e le pareti verdi, per
migliorare l’ecosostenibilità energetica
delle città, è rappresentato dalla defi-
nizione di un Sistema di Supporto alle
Decisioni (DSS) che fornisca indica- Fig. 5 Tetto verde: temperature superficiali e radiazione globale (settimana 14-21 luglio 2020)
zioni e supporto tecnico agli stakehol- Legenda :TS11: Temperatura superficiale rilevata sulla pavimentazione sotto il sistema tetto
der e agli operatori che si occupano verde costituito dalla vegetazione a Graminaceae; TS13: Temperatura superficiale rilevata
di piani urbanistici delle città idonei a sulla pavimentazione sotto il sistema tetto verde costituito dalla vegetazione a Sedum; TS12:
Controllo su pavimentazione non coperta dalla vegetazione;GR01: Radiazione globale.
contrastare il riscaldamento globale. I
sistemi vegetali sugli edifici contribui-
scono a diminuire i consumi di energia rarne l’efficienza energetica. Inoltre, i sostenibilità ambientale, consumo
elettrica e attenuano il fenomeno delle fenomeni della fotosintesi e dell’eva- energetico ed efficienza energetica.
“isole di calore” nelle città che, soprat- potraspirazione delle piante impiegate A questo proposito un esempio è rappre-
tutto nei periodi estivi, viene amplifica- nell’agricoltura urbana e/o nei sistemi sentato dal RIE (Riduzione dell'Impatto
to dai sistemi di condizionamento degli vegetali sugli edifici sottraggono parte Edilizio), indice di qualità ambientale
edifici. Tali sistemi, infatti, utilizzano dell’energia solare incidente ed emetto- utilizzato nel Comune di Bolzano, che
prevalentemente un ciclo di refrigera- no meno radiazione infrarossa, evitan- certifica l’effetto della qualità dell'inter-
zione basato sull’assorbimento e la ri- do il raggiungimento di livelli eccessivi vento edilizio rispetto alla permeabilità
mozione del calore dall’aria che aspirano di surriscaldamento dell’aria esterna. del suolo e del verde, la cui applicazione
dall’ interno e che poi scaricano all'e- Non meno importanti per stimo- limita il più possibile l'impermeabilizza-
sterno. Pertanto, la temperatura dell'a- lare la diffusione delle soluzioni zione del suolo dovuta all’opera edilizia,
ria in ingresso è un fattore importante naturali (NBS) ai fini della decar- ristabilendo un equilibrio ecologico at-
per l'efficienza della climatizzazione. bonizzazione e l’aumento della traverso tetti verdi, tecnologie ingegne-
La riduzione della temperatura dell'a- resilienza delle città sono lo sviluppo ristico-biologiche, il rinverdimento e la
ria ambiente intorno alle prese d'aria di normative e incentivi appropriati. piantumazione. Un ulteriore esempio
e alle unità esterne dei condizionatori, Un ulteriore obiettivo dell’attività di è dato dalle certificazioni BREEAM o
attraverso la traspirazione e l’ombreg- ricerca dell’ENEA sulle NBS per gli LEED, le più diffuse in materia di so-
giamento da parte delle piante oppor- edifici e le città si riferisce alla pro- stenibilità, applicabili sia agli edifici
tunamente collocate sugli edifici, riduce spettiva di integrare le potenzialità esistenti sia a quelli di nuova costru-
la temperatura dell’aria circostante le dell’elemento vegetale nei sistemi di zione, che associano l’impiego del ver-
macchine esterne dei condizionatori e rating che definiscono la classifi- de al rilascio di crediti che consentono
in questo modo contribuisce a miglio- cazione degli edifici in termini di di aumentare il livello di certificazione.
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L’economia circolare come driver di rigenerazione urbana ed efficienza energetica: le attività della piattaforma ICESP
L’economia circolare è al centro del seminari, la condivisione dei punti di forza e di debolezza
Green Deal Europeo e del Recovery delle diverse esperienze nazionali nel contesto europeo, e
Fund, ed è tra i temi prioritari delle l’elaborazione di rassegne tematiche, il Gruppo di Lavoro
principali agende strategiche europee orienta le proprie attività alla costruzione di una policy ur-
e mondiali. Implementare un modello bana dedicata alla transizione (www.icesp.it/GdL/5).
di economia circolare in ambito urba- In tale ottica, il processo di adozione di modelli integrati
no e territoriale significa ripensare il di sviluppo e gestione circolare può essere incrementato
modo in cui materia ed energia sono utilizzate, dalla pro- e reso più efficace solo attraverso un supporto coordinato
gettazione alla distribuzione, dal consumo alla gestione e deciso da parte della governance pubblica, non solo a
del fine vita. Il processo di transizione verso città e territori livello di tutti i settori delle filiere produttive nazionali, ma
circolari necessita non solo di nuove tecnologie e nuovi soprattutto attraverso l’organizzazione e la gestione effi-
modelli di business, ma deve essere basato su una radi- ciente del territorio e delle aree urbane come organismi
cale, sistemica e profonda rigenerazione, che si deve con- generatori di economia e consumo in senso circolare.
figurare allo stesso tempo come un progetto urbanistico,
sociale ed economico, e deve considerare una pluralità di Per maggiori informazioni:
dimensioni: insediative, energetiche, ambientali, econo- info@icesp.it
miche, sociali, culturali e istituzionali e, pertanto, anche
una pluralità di attori: i governi centrali e locali, le imprese, Rassegna volume 1
il mondo della formazione e della ricerca, le associazioni L’economia circolare nelle
ed i cittadini. aree urbane e periurbane
È in questa accezione olistica che il processo di transizione
diventa efficace motore di rigenerazione urbana ed effi-
cienza energetica, con il raggiungimento di obiettivi eco-
nomici, ambientali e sociali.
Progettare e pianificare un processo di transizione circola-
re urbana è una strada complessa che può trarre ispirazio- Rassegna volume 2
ne da esperienze che in tale senso sono già state realizzate, La transizione verso le
testate e sono replicabili in altri contesti. città circolari
La transizione presuppone il profondo ripensamento di
ognuno dei settori del segmento urbano dell’economia cir-
colare, focalizzandosi sull’utilizzo di materie e di energia da
fonti rinnovabili e su nuovi modelli di condivisione e ma-
nutenzione dei beni che ne massimizzino lo sfruttamento.
Grazia Barberio, Responsabile della Sezione di Supporto al
Nella direzione di innescare, ispirare e supportare processi coordinamento delle attività sull'Economia Circolare del
di transizione circolare urbana e territoriale, opera il Grup- Dipartimento sostenibilità dei sistemi produttivi e territo-
po di Lavoro “Città e Territorio Circolari”, istituito nell’am- riali e coordinatrice della piattaforma ICESP
bito della Piattaforma Italiana degli attori per l’Economia
Circolare, ICESP (www.icesp.it) realizzata e gestita da ENEA Carolina Innella, Sezione di Supporto al coordinamento
come iniziativa speculare di quella europea, ECESP. delle attività sull'Economia Circolare del Dipartimento
Attraverso la raccolta e lo studio di buone pratiche di sostenibilità dei sistemi produttivi e territoriali, referente
economia circolare urbana, il confronto in workshop e ENEA del GdL5 ICESP.
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BIBLIOGRAFIA
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settembre 2014
10. UN Environment Annual Report 2016. Engaging People to protect the planet
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