Nella corsa verso il contrasto ai cambiamenti climatici e alla mitigazione dei loro effetti, l'ambiente costruito è direttamente nel mirino. Gli edifici sono responsabili di più di un terzo delle emissioni globali di carbonio, quindi renderli più efficienti dal punto di vista energetico è fondamentale per ridurre questi numeri.
Un isolamento efficace è uno dei modi per raggiungerlo. Se realizzato correttamente, l'isolamento dovrebbe rendere più difficile il passaggio del calore (o del freddo) all'interno o all'esterno di un edificio. Un isolamento efficace significa che i sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) necessitano di meno energia per mantenere una temperatura prestabilita, il che significa che consumano meno combustibile. Anche i residenti si sentono più a proprio agio quando la temperatura è stabile.
Il settore delle costruzioni affronta il processo da diverse angolazioni, orientandosi verso tecnologie particolarmente performanti, materiali sostenibili o non tossici e isolanti che possono essere riciclati o compostati.
Un isolamento efficace può anche essere sostenibile e promuove la responsabilità ambientale nella progettazione e nella costruzione degli edifici.
Materiali isolanti tradizionali vs sostenibili
Per arrivare a un isolamento sostenibile occorre prima esaminare più da vicino i materiali. La fibra di vetro, la lana minerale e una schiuma plastica chiamata polistirene sono elementi versatili, economici ed efficaci nel settore delle costruzioni.
Calcolare l'impronta di carbonio dell'isolamento non è semplice. Le valutazioni del ciclo di vita (LCA) valutano l'impatto ambientale di un prodotto dalle materie prime fino allo smaltimento, includendo energia e materiali, emissioni e impronta di carbonio.
Una LCA dell'isolamento in fibra di legno può includere la coltivazione e il raccolto del legname, la produzione della fibra, la sua installazione e l'incenerimento del legno. Sarebbero inclusi anche gli impatti del trasporto.
Una revisione delle LCA degli isolanti classifica la cellulosa e la canapa come i più sostenibili, seguiti dal polistirene espanso, dalla lana di vetro e dalla lana di roccia, con altre schiume e il sughero come i meno ecologici. Sebbene il sughero sia un isolante rinnovabile ed efficace, da una prospettiva di ciclo di vita potrebbe non essere il più sostenibile.
Gli aerogel sono composti per il 95% di aria e sono considerati sostenibili, ma utilizzano silice, che viene spesso estratta in modo non sostenibile. Fortunatamente, è necessaria pochissima silice per sfruttarne le proprietà isolanti. E i materiali rinnovabili come la cellulosa hanno un'energia incorporata inferiore (l'energia totale utilizzata per creare un prodotto), ma non possono essere riciclati come i materiali più tradizionali quali la fibra di vetro e la lana minerale.
Nella scelta del materiale isolante più adatto a un determinato lavoro, gli ingegneri devono compiere scelte difficili.
Materiali rinnovabili e riciclabili
L'equazione della sostenibilità dipende anche dal fatto che i prodotti siano realizzati con risorse rinnovabili e/o possano essere riciclati. I materiali isolanti rinnovabili come il sughero, la canapa, la lana e la paglia vengono raccolti a un ritmo sostenibile, rendendoli ecologici.
I materiali riciclati sono sostenibili perché estraggono maggior valore dalle materie prime: denim, carta di giornale, vetro riciclato e minerali o rocce danno origine a cellulosa, fibra di vetro, lana minerale e isolamento in denim.
I materiali isolanti ecologici dovrebbero anche essere privi di sostanze tossiche come i COV o altri inquinanti rilasciati nel tempo, come quelli presenti nei ritardanti di fiamma o nelle schiume isolanti in poliuretano spray. Le scelte di isolamento sicure includono la cellulosa e il sughero per le aree più asciutte, e la fibra di vetro senza formaldeide per le aree soggette all'umidità che potrebbero sviluppare muffe.
I materiali biodegradabili si decompongono naturalmente in composti che possono essere assorbiti in modo sicuro da un ecosistema. I materiali isolanti biodegradabili includono fonti animali e vegetali, come la canapa, il cotone e la lana. Il bambù si prospetta come un isolante termico e acustico sostenibile paragonabile alla fibra di vetro.
La gamma di materiali rinnovabili, riciclabili, non tossici e biodegradabili è ricercata non solo per le proprietà di ritenzione del calore e del freddo, ma anche per il loro basso impatto ambientale.
Tecnologie di isolamento ad alte prestazioni
A volte un isolamento efficace non riguarda solo la scelta del materiale giusto, ma il modo in cui viene utilizzato per migliorarne le prestazioni.
Gli ingegneri possono massimizzare le prestazioni in diversi modi. I pannelli isolanti sottovuoto, ad esempio, sono composti da un nucleo isolante termico rigido rivestito da un film e sigillato sottovuoto. L'assenza di aria crea un isolante sottile ed efficiente, particolarmente conveniente in spazi ridotti o climi estremi.
Poiché la tecnologia è relativamente costosa, i pannelli isolanti sottovuoto non sono comunemente utilizzati, ma potrebbero diventare più diffusi nei climi più freddi e con la diminuzione dei costi di produzione.
I materiali a cambiamento di fase assorbono o rilasciano calore quando cambiano stato, rendendoli isolanti efficaci se adattati alle condizioni dell'edificio. Poiché i materiali a cambiamento di fase sono costosi da utilizzare da soli, possono essere aggiunti a un altro materiale come il polistirene per migliorare le capacità isolanti.
Gli aerogel di silice hanno una struttura simile al vetro con pori pieni d'aria, il che li rende eccellenti isolanti termici. In una simulazione, un edificio residenziale con uno strato di aerogel da circa 1,3 cm ha perso il 13,3% in meno di energia attraverso le pareti e il 39,1% in meno attraverso le finestre. Gli aerogel sono molto più costosi rispetto alle tecnologie di isolamento comparabili, ma i miglioramenti nella produzione potrebbero ridurre i costi nel tempo.
Standard per gli edifici verdi
Questi materiali isolanti potrebbero essere utilizzati con maggiore frequenza poiché molti standard di certificazione volontaria per gli edifici verdi promuovono l'isolamento sostenibile. Il Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), uno standard elaborato dall'U.S. Green Building Council, include standard sulle emissioni per l'isolamento interno.
Il sistema Green Globes della Green Building Initiative include classificazioni per la regolazione della temperatura, i materiali sostenibili e gli inquinanti interni che possono essere soddisfatte utilizzando l'isolamento. Infine, il programma Energy Star dell'EPA statunitense certifica specifici prodotti come efficienti dal punto di vista energetico, incluse opzioni di isolamento come pannelli in schiuma, cellulosa, lana di roccia e fibra di vetro. Energy Star valuta anche gli edifici per l'efficienza energetica, che è influenzata dall'isolamento.
Considerazioni sui costi e tendenze di mercato
L'investimento iniziale per l'isolamento varia in base alle dimensioni e al tipo di progetto e ai materiali utilizzati. L'isolamento del sottotetto di un'abitazione costa tra 1 e 7 USD al piede quadrato, ovvero circa 1.500 USD a progetto, inclusi manodopera e materiali. La cellulosa è leggermente più economica della fibra di vetro, a 0,33 USD/piede contro 0,40 USD/piede. Alcune opzioni sostenibili come il sughero e la fibra di legno sono considerevolmente più costose rispetto ai materiali convenzionali.
Per gli impianti industriali, l'isolamento ha un tasso di rendimento annuo superiore al 100%. Sebbene l'isolamento si degradi nel tempo, offre risparmi a lungo termine. Ad esempio, isolare lo spazio tra il tetto e il soffitto superiore consente di risparmiare tra 8.000 e 13.000 USD in bollette energetiche nell'arco dei 40 anni di vita dell'isolamento. Sigillare l'aria e aggiungere isolamento fa risparmiare ai proprietari di case americani una media dell'11% sulle bollette annuali. Le abitazioni nei climi più freddi risparmiano di più.
La consapevolezza dei cambiamenti climatici e del consumo energetico alimenta la domanda di isolamento sostenibile e di altre tecniche di edilizia verde. Gli edifici per uffici certificati LEED richiedono prezzi di affitto più elevati, anche tenendo conto di altre variabili.
Normative edilizie governative più severe e legislazione sull'efficienza energetica, inclusi i crediti di carbonio, aumentano ulteriormente la domanda di isolamento sostenibile ed efficace. In Nord America, la ristrutturazione degli edifici esistenti e un mercato residenziale in espansione incrementano la domanda di isolamento.
L'isolamento sostenibile è fondamentale per edifici più ecologici ed efficienti dal punto di vista energetico, avvicinandoci un passo alla volta alla soluzione della crisi climatica. E la gamma di materiali avanzati e tecniche applicative rende ancora più accessibile l'adozione di queste soluzioni da parte del settore delle costruzioni.
