Effetto albedo e alta capacità drenante: le innovazioni nell’industria delle costruzioni per combattere ondate di calore e bombe d’acqua

Le aree urbane creano il proprio clima modificando le caratteristiche dell’interfaccia suolo-atmosfera rispetto a quelle dell’ambiente circostante. Le alterazioni superficiali includono cambiamenti nelle proprietà riflettenti, termo-fisiche e geometriche che possono influire sui processi dinamici e termodinamici nello strato limite. Le città introducono anche fonti di calore antropogenico ed emissioni di inquinanti atmosferici. Globalmente, questi cambiamenti possono influire sulla temperatura sia superficiale che dell’aria circostante, spesso producendo isole di calore che influiscono sull’aumento dei consumi di energia elettrica per raffrescamento, oltre che sul comfort termico, sulle emissioni e sulla qualità dell’aria stessa.

Oltre il 75% della popolazione europea vive nelle aree urbane e la percentuale è attesa in crescita oltre l’80% entro il 2050. L’agglomerazione di persone e la concentrazione di attività economiche rende le città particolarmente vulnerabili e tanto più oggetto di valutazione dell’impatto sul cambiamento climatico. L’isola di calore urbano tipicamente si manifesta con una temperatura delle aree urbane di 3-10°C superiore rispetto a quella delle aree rurali circostanti, con un fenomeno di surriscaldamento locale che concorre, anche se non come attore protagonista, al fenomeno su larga scala del Global Warming (GW). È infatti noto che ne sono responsabili i gas serra – la CO2 in primis – che provengono da molteplici attività umane e industriali che si articolano non solo nelle città. Tra i principali impatti del GW si collocano le ondate di calore e l’innalzamento della temperatura degli oceani, con intensificazione dei fenomeni violenti ed esplosivi di precipitazioni intense. Mari più caldi comportano maggiore differenza di temperatura tra l’aria che sale dal mare e quella incontrata in atmosfera; le nubi si “caricano” di maggiore umidità ed è più probabile rovescino tutto il loro “carico” in precipitazioni concentrate, intense e violente. Si tratte di quelle chiamate ad effetto “bombe d’acqua” in riferimento agli effetti devastanti provocati e che, tecnicamente, sarebbero da indicare come nubifragi, con la conseguente possibilità di allagamenti e/o alluvioni, in contesti geograficamente e topologicamente più predisposti.

«Gli strumenti principali con cui combattere il GW sono l’efficientamento energetico, la riduzione delle emissioni di CO₂, della progettazione e produzione dei materiali, del loro utilizzo intensivo. Accanto a tali tecniche tradizionali si affiancano le tecniche della moderna geoingegneria, tra cui quelle di SRM, Solar Radiation Management, e di CDR, Carbon Dioxide Removal. Tra le tecniche SRM, l’incremento dell’albedo delle superfici terrestri e, in particolare, delle città è degno di nota – suggerisce l’ing. Claudia Capone, ricercatrice senior e leader del team “Unconventional Products and Solutions” di Italcementi. L’albedo o riflettanza solare rappresenta la frazione di energia solare riflessa da una superficie rispetto alla radiazione totale incidente. Nel campo del visibile, siamo abituati a considerare una superficie bianca totalmente riflettente ed una nera totalmente assorbente. Lo spettro solare, di fatto, comprende non solo il campo visibile ma anche quello dell’ultravioletto (UV) e del vicino infrarosso (NIR) e anche nei laboratori Innovazioni di Italcementi sono oggetto di studio e applicazione materiali cementizi con albedo aumentata in tutto lo spettro di riflettività. Illustri scienziati, come H. Akbari e colleghi, hanno stimato che, assunto che il 60% delle superfici delle aree più densamente popolate e urbanizzate della Terra siano costituite dal 25% di tetti e dal 35% di pavimentazioni, un aumento dell’albedo di +0.25 dei tetti e di +0.15 delle pavimentazioni produrrebbe come effetto una riduzione di temperatura tale da compensare il surriscaldamento indotto da almeno 40 Gt di CO2. Si tratta naturalmente di una stima, basata, in quanto tale, sull’assunzione di una serie di ipotesi e di condizioni al contorno, ma che suggerisce la portata dei potenziali effettivi benefici derivanti dalla riduzione dell’albedo delle superfici urbane».

«I ricercatori Italcementi lavorano pertanto alla realizzazione di calcestruzzi “cool” avanzati caratterizzati da superfici altamente riflettenti. Per contribuire a strategie di contrasto dell’isola di calore urbano, “a misura di cittadino”, Italcementi realizza e continua a studiare pavimentazioni in calcestruzzo “fredde”, ad elevata riflettanza solare non necessariamente nella regione del visibile ma anche in quella del NIR. – prosegue Claudia Capone. È per questo motivo che si progettano non solo pavimentazioni bianche, che all’effetto fotocatalitico associano quello riflettente, ma pavimentazioni colorate NIR-riflettenti, formulate con avanzati cool material, in grado di assicurare superfici scure con riflettanza solare ben più elevata dei corrispettivi dosaggi dei pigmenti tradizioni colorati. I prodotti colorati, anche di colorazione grigia, hanno la potenzialità di garantire valori di SRI, indice di riflettanza solare, maggiore di 29, che rappresenta la soglia minima da raggiungere per ottenere crediti LEED di sostenibilità ambientale delle pavimentazioni. Le pavimentazioni cool ad elevata riflettanza solare sono in grado di incidere positivamente sull’isola di calore urbano e sul comfort diretto dei cittadini all’aperto, soprattutto quando applicati in aree estese, non soffocate dall’affollamento di edifici circostanti».

Queste pavimentazioni “fredde” possono avere anche un’altra caratteristica, la capacità di drenare l’acqua, che le trasforma in soluzioni ideali per contribuire a fronteggiare le bombe d’acqua, a cui ormai assistiamo sempre con maggior frequenza.  Da tempo Italcementi opera con un filone di ricerca dedicato al tema dell’acqua. In particolare, si è concentrata su un prodotto che ha una altissima capacità drenante, 100 volte superiore a quella di un terreno naturale e che permette di rispettare il ciclo naturale dell’acqua: i.idro DRAIN.

«Il prodotto drenante è particolarmente apprezzato dai progettisti e dalle amministrazioni comunali proprio per la sua capacità di lasciar passare l’acqua nel terreno sottostante. Oltre a chi si occupa di edilizia di professione, il prodotto ha fatto breccia in tanti piccoli proprietari che lo utilizzano per rendere più “permeabile” i camminamenti e i cortili intorno alle proprie abitazioni. Con i.idro DRAIN si possono realizzare pavimentazioni dedicate alla mobilità lenta e sostenibile laddove assumono molta importanza gli aspetti architettonici (la colorazione ad esempio) e funzionali: i primi legati alla compatibilità paesaggistica gli altri connessi alla regolarità, all’aderenza, alla drenabilità, che condiziona la loro sicurezza e percorribilità. Sconnessioni delle mattonelle o tra gli elementi lapidei che compongono la pavimentazione, la loro superficie sdrucciolevole, la presenza di incoerenze e sgranamenti sono problemi che non si manifestano, se viene utilizzata una pavimentazione continua con calcestruzzo drenante – sostiene l’arch. Anna Borroni, architectural solution manager di Italcementi. Le pavimentazioni in calcestruzzo drenante i.idro DRAIN hanno oggi molti pregi e sono la soluzione giusta per un mondo che cambia, attento a non sprecare risorse e amico dell’ambiente. Quali sono, ad esempio, i vantaggi per un cittadino o per un’Amministrazione Comunale? Dal punto di vista funzionale offrono un sistema alternativo per la gestione delle acque meteoriche, favorendo il drenaggio naturale e l’invarianza idraulica. Dal punto di vista economico: una riduzione dei costi di manutenzione, maggiore durabilità, una minore incidenza dei costi legati alla captazione e gestione delle acque meteoriche. Inoltre, le superfici pavimentate tradizionali in ambito urbano sono ritenute largamente responsabili delle “isole di calore urbano”. Sarà capitato a tutti, uscendo di casa, di percepire il caldo che “sale” dalla pavimentazione in asfalto. Le superfici bitumate risultano quelle a maggiore impatto, mentre quelle realizzate con un calcestruzzo drenante, come i.idro DRAIN, consentono un’importante riduzione del calore nel periodo estivo fino a svariati gradi in meno rispetto a una pavimentazione in asfalto anche grazie alla colorazione chiara tipica del cemento».