Acciaio nelle costruzioni: un materiale sostenibile e circolare, ideale per l’Italia

L’acciaio nelle costruzioni e nel patrimonio edilizio italiano si candida a un ruolo di protagonista per rendere più sicuri gli edifici, oltre che caratterizzarli a una maggiore sostenibilità e circolarità. La leggerezza dell’acciaio, unita all’eccellente combinazione di durevolezza e malleabilità, lo rendono un materiale ideale per rendere gli edifici antisismici. Si pensi a quanto possa essere utile nel realizzare, ma anche nel riqualificare il patrimonio edilizio esistente, in un Paese tra i più esposti al rischio di terremoti d’Europa.

In Italia, l’impiego di acciaio strutturale in edilizia si attesta sul 35%, raddoppiando il suo utilizzo che solo 10 anni fa era del 18%, ricorda la Fondazione Promozione Acciaio. Materiale tra i più diffusi al mondo, secondo solo al cemento, l’acciaio è un materiale dal basso contenuto di carbonio e può essere riciclato un’infinità di volte senza nessun degrado del prodotto. Per questo motivo, seppure l’industria siderurgica sia responsabile di una quota compresa tra il 7 e il 9% delle emissioni globali di CO₂ (fonte: World Steel), l’acciaio è il materiale più riciclato al mondo, mentre la produzione di cemento contribuisce in ugual misura per circa l’8% alle emissioni mondiali di CO₂.

La sostenibilità dell’acciaio nelle costruzioni…

L’innovazione dei processi produttivi, che sta interessando il comparto siderurgico, porterà l’Italia all’orizzonte del 2030 con una elettrosiderurgia, e quindi con 20 milioni di tonnellate di acciaio sui 24-25 milioni che produce, completamente green. L’acciaio nelle costruzioni si fa apprezzare per la sua circolarità.

L’Italia è infatti il secondo Paese in UE per produzione e consumo di acciaio e occupazione in siderurgia, solo dietro la Germania. Nonostante tale settore abbia lo stigma di essere tra le industrie con le più alte emissioni, le emissioni dirette ed indirette della siderurgia italiana contano oggi per circa il 4,5% delle emissioni totali italiane, in realtà l’impronta carbonica della produzione nazionale di una tonnellata di acciaio è diminuita del 60% dal 1990. Inoltre, la decarbonizzazione spinta dei processi sta accelerando il passo. Il 35% degli investimenti del settore è rivolto, infatti, al miglioramento delle performance ambientali e della sicurezza e salute sul luogo di lavoro.

… e il ruolo dell’Italia

L’acciaio, a differenza di altri materiali, può essere riciclato infinite volte senza perdere le sue proprietà originali (upcycling). L’Italia detiene il primato quale primo Paese all’interno dell’UE per produzione di acciaio dal riciclo di rottame ferroso: l’85% della produzione nazionale è da forno elettrico (le emissioni di questo processo provengono prevalentemente dall’energia elettrica utilizzata).

La siderurgia italiana registra, inoltre, una riduzione di oltre il 33% dei consumi energetici totali per tonnellata di acciaio dal 2000 a oggi, tanto da essere prima in UE anche per efficienza energetica con valori di consumo specifico inferiori del 38% rispetto alla media europea. Quindi, l’acciaio risulta un materiale chiave per il passaggio a un modello economico veramente circolare, volto alla riduzione del consumo di risorse naturali, incentrato sui principi di riutilizzo e riciclo di materiali e prodotti esistenti per il più lungo tempo possibile (riduci, riutilizza, ricicla).

Costruire in modo sostenibile è un tema quanto mai attuale e rilevante, sia a livello locale che internazionale; ma quando si tratta di scegliere i materiali da impiegare in un progetto, è fondamentale eseguire un’analisi completa del ciclo di vita. L’energia media incorporata nell’acciaio si riduce notevolmente grazie alla sua capacità di essere riciclato all’infinito: ma questa è solo una parte del quadro. Inoltre, va considerato anche l’aspetto di durabilità e riciclabilità del materiale stesso.

L’acciaio è un materiale dal basso contenuto di carbonio e può essere riciclato un’infinità di volte senza nessun degrado del prodotto, ciò che è invece noto come down cycling, ovvero quando un materiale dopo il riciclo diviene un sottoprodotto.

Un materiale circolare

L’acciaio, pertanto, risponde ai principi chiave dell’economia circolare perché:

• è impiegato in progetti che riducono al minimo la quantità di materiale necessario per fornire la funzione desiderata.
• È prodotto in maniera sostenibile, ovvero con un basso impatto sul ciclo di vita, come determinato dalle EPD specifiche per i singoli prodotti.
• È impiegato in tecniche di costruzione a basso o zero carbonio con la massima efficienza e il minimo spreco in cantiere: costruzioni in carpenteria metallica, industrializzate e off-site.
• Favorisce utilizzi futuri dopo il fine vita, massimizzando durante il ciclo di vita il potenziale di manutenzione, riparazione e ristrutturazione, garantendo flessibilità e adattamento per futuri cambi di destinazione d’uso, prevedendo lo smontaggio e la decostruzione per facilitare il riutilizzo o l’invio al riciclo grazie all’agevole separazione dagli altri componenti edilizi.

I pregi dell’acciaio e del sistema costruttivo in carpenteria metallica

L’acciaio nelle costruzioni è un materiale particolarmente impiegato nella realizzazione di edifici certificati LEED, proprio grazie alle sue caratteristiche di sostenibilità. Nel 2024 l’Italia è tra i primi dieci Paesi al mondo con il maggior numero di edifici certificati LEED, unica in Europa.

«Oltre a essere riciclabile al 100%, l’acciaio non perde le sue prestazioni nel riciclo. Questa sua peculiarità ha un peso importante nel ciclo di vita del materiale, e in particolare nella sua alta capacità di riuso», spiega Marta Maria Sesana, professoressa associata in Architettura Tecnica presso l’Università degli Studi di Brescia e responsabile scientifico della Commissione Sostenibilità della Fondazione Promozione Acciaio.

La stessa docente, nel suo intervento a Rebuild, ha messo in evidenza – con esempi progettuali e realizzativi – le caratteristiche premianti dell’acciaio nelle costruzioni, specie nell’off-site building, in termini di adattabilità del materiale, di assemblabilità, della gestibilità e manutenzione, oltre a evidenziare doti di flessibilità, d’integrazione impiantistica e di velocità realizzativa che hanno un importante impatto in termini di riduzione delle emissioni rispetto ai cantieri tradizionali.

Le costruzioni off-site in acciaio ben si sposano con questi principi e molteplici sono i benefici che tale tecnologia può apportare all’obiettivo finale.

Qualità. la produzione e il successivo assemblaggio delle componenti/parti di un manufatto totalmente in officina, permette di ottenere una qualità e precisione industriale che accresce a sua volta l’affidabilità del risultato finale riducendo drasticamente il margine di errore e gli imprevisti in cantiere.

Personalizzazione. l’industrializzazione delle componenti di un edificio passa per una fase accurata di progettazione degli elementi tecnologici che permette di ottenere design unici e personalizzabili in ogni sua parte in termini dimensionali ma anche prestazionali, scegliendo tra una vasta gamma di materiali e finiture.

Tempi e costi. l’industrializzazione delle componenti in officina porta ad avere un cantiere veloce, in quanto il lavoro on-site si riduce al solo processo di assemblaggio di elementi pre-assemblati. Diminuire i tempi significa anche diminuire drasticamente i costi, sia di gestione del cantiere stesso ed anche legati ai mezzi di trasporto, alle attrezzature e alla sicurezza.

I pregi dell’acciaio nelle costruzioni

Anche per questo l’acciaio, nelle costruzioni, è sempre più al centro dell’interesse.  Il tasso di crescita delle costruzioni metalliche è costante. Nel 2024 sono stati investiti 62,7 miliardi in costruzioni non residenziali e di 32,1 miliardi nelle infrastrutture, con una previsione di ricavi per 3,38 miliardi di euro nel 2025.

«L’acciaio si presta idealmente nell’industrializzazione delle costruzioni, con le soluzioni in carpenteria metallica, permettendo una riduzione dei tempi di costruzione e anche dei costi, con una progettazione che, sin dalla fase di concept, limita gli errori e gli scarti. Così, il concetto di economia circolare si trasforma in economia di “frugale abbondanza”, dove si deve guardare alla sufficienza come a un concetto di resilienza», evidenzia Sesana. Ne è un esempio concreto il caso di studio portato a Rebuild riguardante il recupero di un edificio esistente con strutture di acciaio, ora in fase di costruzione a Pisa, la Business Tower, su progetto dello studio ATI project, il cui iter di progettazione si è basato proprio su un’analisi del ciclo di vita completo che ha portato a scegliere tra le opzioni strutturali indagate il mantenimento e riuso della struttura in acciaio esistente.

Il potenziale antisismico dell’acciaio in un Paese a rischio

In Italia, dove il patrimonio edilizio è per lo più datato e inefficiente, l’acciaio si presta inoltre a essere un elemento per migliorare le prestazioni del costruito in termini di sicurezza. «In Fondazione Promozione Acciaio sono attive diverse Commissioni tecniche, tra cui anche la Commissione Sismica, che si pone come presidio tecnico-scientifico su aspetti normativi strategici quali la sicurezza delle costruzioni, con particolare riguardo alla protezione nei confronti del terremoto».

La sicurezza delle costruzioni metalliche è strettamente correlata alle caratteristiche dell’acciaio in termini di elasticità, resistenza, leggerezza e duttilità, quest’ultime permettono di avere un sistema costruttivo sismo-resistente ovvero di raggiungere un alto livello di dissipazione di energia sotto l’effetto delle azioni sismiche. A completare un’opera in acciaio sono le connessioni meccaniche tra gli elementi metallici, le quali hanno la funzione di trasferire le sollecitazioni tra gli elementi fino in fondazione e di limitare o annullare gli spostamenti della struttura sotto l’effetto delle azioni orizzontali, congiuntamente ai sistemi di controventatura.

Il ruolo della ricerca e sviluppo

L’acciaio, pur essendo un materiale molto noto e diffuso nelle costruzioni, è ancora oggetto di una profonda attività di ricerca e sviluppo continui per rispondere alle nuove esigenze del mercato e agli aggiornamenti normativi.

«Da docente universitaria, oltre che da responsabile scientifico per la sostenibilità per Fondazione Promozione Acciaio, ritengo fondamentale l’attività di ricerca applicata e ne sono promotrice anche con i miei studenti, nonché futuri professionisti o progettisti. La mia esperienza, inoltre, con le aziende del settore, mi testimonia quanto loro stesse siano molto attive in quest’ambito. Uno dei punti di maggiore attenzione è il ruolo che l’acciaio può assumere, e che sta già mettendo in atto, nel tragitto verso la decarbonizzazione. Non esiste sicuramente un materiale vincente in assoluto, va sempre studiato il progetto, l’ambiente in cui andrà integrato il manufatto, oltre che analizzate le necessità dell’utente, per riuscire a concretizzare i tre pilastri della sostenibilità: sociale, economica e ambientale. A questo fine, l’open innovation risulta tra le metodologie di innovazione più adatta a supportare le imprese nel far fronte alle nuove dinamiche di mercato. In particolare, con l’open innovation, i processi di innovazione sono caratterizzati dall’apertura verso l’esterno, consentendo si arrivare più facilmente sul mercato con prodotti e proposte competitivi. Questo concetto si collega all’Ecosistema Europeo di Innovazione, che l’Unione Europea negli ultimi anni ha finanziato, con veri e propri banchi di prova per l’innovazione aperta chiamati appunto “Open Innovation Test Bed” (OITB) che permettono di analizzare tantissimi aspetti di materiali e prodotti».

Gli OITB permettono di accedere a strutture fisiche (laboratori/centri di prova) e ai servizi necessari per lo sviluppo, il collaudo e l’ampliamento di produzione di prodotti di vari materiali. In particolare, per le costruzioni, sono in corso di strutturazione delle OITB specifiche per l’involucro edilizio, attraverso l’armonizzazione e lo snellimento delle procedure di test.

«Gli obiettivi sono plurimi: stimolare gli investimenti in soluzioni innovative per l’involucro degli edifici e in nuove tecnologie attraverso la validazione sperimentale delle prestazioni a imprese e investitori; contribuire al miglioramento delle prestazioni tecniche e ambientali dei prodotti europei; sbloccare il potenziale delle Pmi fornendo accesso alla prototipazione, alle infrastrutture di Test ed ai servizi di certificazione per migliorare la qualità dei loro prodotti/soluzioni, oltre che testare l’accettabilità degli utenti ed i requisiti ambientali di prodotti e soluzioni nei Living Labs».

Verso il phygital

In questo processo di transizione generale del settore, prende così spazio la visione phygital, che unisce il contesto fisico a quello digitale, testimoniato dall’integrazione non più solo impiantistica, ma anche sensoristica, che permette di monitorare l’edificio lungo l’intero ciclo di vita, e ottimizzare i processi di gestione e di manutenzione.

Sesana sottolinea, inoltre, l’importanza di un cambio di rotta nell’intero approccio progettuale che tende a inglobare i principi del Design for Dissassembly. È una metodologia che riduce ulteriormente l’impatto ambientale delle costruzioni in carpenteria metallica, apre nuove prospettive per l’utilizzo dei suoi componenti e prodotti che vengono pensati come reversibili in applicazioni che possono essere lungo il ciclo di vita facilmente ricollocabili. In un’ottica di economia circolare, la possibilità di smontare e riutilizzare integralmente i componenti di un’architettura, rappresenta un passo avanti significativo verso una maggiore sostenibilità nel settore delle costruzioni. 

Il futuro dell’edilizia e delle costruzioni e il valore dell’acciaio

La filiera del costruito è ormai matura su tutte queste tematiche, non solo in merito a strumenti e metodologie digitali ma anche per le soluzioni tecniche costruttive innovative.

Parlare di acciaio per costruzioni sostenibili significa, infatti, parlare di edilizia a secco off-site con tecnologie costruttive ed approcci volti ad aumentare l’intensità delle lavorazioni svolte prima della fase di cantiere. Basti pensare che il totale del valore realizzato in officina si attesta tra il 70 e l’80% nei prodotti immobiliari realizzati in acciaio con tecnologia a secco.

Qualità, leggerezza, flessibilità, velocità di esecuzione, ridotto impatto ambientale in tutte le fasi, riciclabilità dei materiali, minimi consumi energetici nel ciclo di vita dell’edificio, sicurezza in caso di sisma e di incendio, efficienza energetica, comfort acustico: sono i vantaggi cardine dei sistemi tecnologici realizzati in acciaio a secco.

Il processo produttivo, strettamente connesso alla progettazione, consente di avere prodotti certificati e ottimizzati. La progettazione esecutiva, realizzata attraverso strumenti digitali, permette di accelerare la fase di produzione e garantire la qualità del prodotto.

«Proprio da tutti i concetti sopra enunciati, nascono le soluzioni e le tecnologie che rendono possibile il binomio tra qualità e produzione industriale nel settore delle costruzioni lungo l’intero ciclo di vita», conclude Sesana.

*Fondazione Promozione Acciaio è l’Ente culturale deputato allo sviluppo delle costruzioni e delle infrastrutture in carpenteria metallica in Italia. La Fondazione Promozione Acciaio, in seno alla sua Commissione Sostenibilità, sta lavorando ormai da anni per promuovere e al tempo stesso formare, i diversi attori della filiera delle costruzioni, circa il ruolo del sistema costruttivo off-site in acciaio lungo l’intero ciclo di vita. Vari e tangibili sono infatti i risultati già ottenuti che evidenziano – in primis – l’acciaio, come materiale, ma anche il suo sistema costruttivo, facilitino la progettazione integrata e la realizzazione di edifici circolari e resilienti.

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