Selezione di materiali sostenibili con materiali strutturali emergenti

Perché conta il materiale con cui costruiamo

Gli edifici in cui viviamo e lavoriamo influenzano il clima in modo silenzioso. Ogni trave, colonna e solaio di calcestruzzo o acciaio rappresenta energia ed emissioni che sono già state spese prima che qualcuno accenda una luce o un riscaldamento. Man mano che architetti e ingegneri migliorano l’efficienza del consumo energetico giornaliero degli edifici, l’impatto climatico nascosto nei materiali da costruzione stessi diventa altrettanto importante. Questo articolo esplora come il passaggio da materiali convenzionali a nuovi materiali strutturali potrebbe ridurre drasticamente l’impronta di carbonio dell’ambiente costruito.

Dall’uso di energia alle emissioni nascoste degli edifici

Per decenni, la maggior parte dell’attenzione nella progettazione green si è concentrata sulle emissioni “operative”: il combustibile e l’elettricità necessari per riscaldamento, raffrescamento, illuminazione e apparecchiature. Grazie a isolamento migliore, sistemi più efficienti e maggiore energia rinnovabile, queste emissioni stanno lentamente diminuendo. Ciò che rimane ostinatamente elevato è il carbonio “incorporato” – i gas serra rilasciati quando le materie prime vengono estratte, lavorate in fabbrica, trasportate e assemblate nelle strutture. In molti edifici nuovi, soprattutto in paesi come il Regno Unito, le emissioni incorporate già costituiscono molto più della metà dell’impatto climatico totale nell’arco di vita. Poiché materiali strutturali come calcestruzzo, acciaio e legno ingegnerizzato costituiscono la maggior parte della massa di un edificio, essi dominano anche questo conto nascosto di carbonio e offrono la più grande opportunità di riduzione.

Nuovi materiali che entrano nella cassetta degli attrezzi delle costruzioni

Gli autori hanno assemblato un ampio dataset di 409 diversi materiali da costruzione, suddividendoli in opzioni tradizionali e in materiali “emergenti” che non hanno ancora trovato ampia diffusione. Questi includono nuovi calcestruzzi che sostituiscono il cemento ordinario con miscele di calcare e argilla, sottoprodotti industriali o leganti a base di magnesio; aggregati leggeri ottenuti da ceneri di scarto e residui carbonatati; e una famiglia in crescita di prodotti in legno ingegnerizzato come il CLT (cross‑laminated timber), il bambù laminato e il legno densificato. Per ciascun materiale hanno raccolto fino a 21 proprietà diverse, dalla rigidezza e resistenza alla densità e alle misure di impatto ambientale. Hanno quindi tracciato questi dati su diagrammi di selezione dei materiali che mostrano come le proprietà si scambiano l’una con l’altra, aiutando i progettisti a vedere dove i materiali emergenti possono eguagliare o estendere le prestazioni di quelli noti.

Resistenza, leggerezza e carbonio a confronto

Lo studio rileva che molti materiali di nuova generazione già eguagliano o superano quelli convenzionali nelle prestazioni ingegneristiche di base. Diversi nuovi calcestruzzi raggiungono rigidezza e resistenza alla compressione simili al calcestruzzo con cemento ordinario, il che significa che possono sopportare in sicurezza gli stessi carichi. I prodotti in legno ingegnerizzato – inclusi legno lamellare incollato, legno composito strutturale e bambù – spesso eguagliano o superano la resistenza e la rigidezza del legno lamellare tradizionale. Il legno densificato può raggiungere resistenze particolarmente elevate. Allo stesso tempo, molti di questi materiali sono più leggeri dei loro concorrenti convenzionali, riducendo la massa totale che deve essere prodotta e trasportata. Tuttavia, gli autori evidenziano anche una significativa lacuna nei dati: meno di uno su tre dei materiali studiati disponeva di valori affidabili per il carbonio incorporato, e meno di uno su dieci aveva dati sull’energia incorporata, rendendo difficile valutare pienamente i loro vantaggi ambientali.

Travi, colonne e la differenza climatica

Per mostrare cosa significano questi numeri in pratica, i ricercatori hanno condotto due esercizi di progettazione semplificati: uno per una trave di solaio e uno per una colonna verticale. Hanno progettato ogni elemento per soddisfare le stesse esigenze strutturali – in luce, carico e sicurezza – ma hanno permesso che il materiale cambiasse. Quando hanno confrontato il carbonio incorporato totale per travi equivalenti, l’acciaio riutilizzato e i prodotti in legno ingegnerizzato sono risultati i migliori. Le travi in acciaio riutilizzato, realizzate con sezioni recuperate pulite e certificate per un nuovo impiego, emettevano solo circa il 3–5 percento del carbonio delle travi realizzate con acciaio nuovo. I legni come il CLT o il legno lamellare incollato, così come il bambù, hanno mostrato riduzioni consistenti rispetto sia all’acciaio tradizionale sia al calcestruzzo. Schemi simili sono emersi per le colonne, dove ancora una volta acciaio riutilizzato e legno ingegnerizzato hanno fornito il più basso carbonio incorporato, mentre i nuovi calcestruzzi a basse emissioni hanno superato le miscele di cemento convenzionali ma restano dietro alle opzioni migliori.

Cosa significa questo per gli edifici futuri

Gli autori concludono che esiste già una solida base tecnica per sostituire materiali ad alto contenuto di carbonio con alternative a basso contenuto di carbonio in ruoli strutturali principali, in particolare attraverso il riutilizzo dell’acciaio e l’espansione dell’uso del legno ingegnerizzato e del bambù. Il loro database mostra che molti materiali emergenti possono offrire pari resistenza e rigidezza riducendo di molto l’impatto climatico. Eppure il progresso è ostacolato da lacune nei dati ambientali, da limitati test e certificazioni e dalla scarsa integrazione di questi materiali negli strumenti e negli standard di progettazione mainstream. Raccogliendo e confrontando sistematicamente le proprietà dei materiali, questo lavoro offre a progettisti e decisori politici una mappa più chiara delle opzioni disponibili oggi e mette in evidenza dove sono necessari dati migliori e supporto per far diventare la costruzione a basse emissioni la norma anziché l’eccezione.

Citazione: Burdett, S., Arora, M. & Myers, R.J. Sustainable materials selection with emerging structural materials. npj Mater. Sustain. 4, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s44296-026-00099-7

Parole chiave: carbonio incorporato, calcestruzzo a basse emissioni, legno ingegnerizzato, acciaio riutilizzato, materiali da costruzione sostenibili