Un nuovo edificio che sta per prendere forma nell'area di Roxbury a Boston potrebbe, i suoi progettisti sperano, annunciano un nuovo modo di costruire strutture residenziali nelle città.

Progettato dagli architetti del MIT e dallo studio di progettazione e costruzione Placetailor, la struttura dell'edificio a cinque piani sarà realizzata in legno lamellare incrociato (CLT), che elimina la maggior parte delle emissioni di gas serra associate ai materiali da costruzione standard. Sarà assemblato in loco principalmente da subunità costruite in fabbrica, e sarà così efficiente dal punto di vista energetico che le sue emissioni nette di carbonio saranno essenzialmente pari a zero.

La maggior parte dei tentativi di quantificare i contributi di gas serra di un edificio si concentrano sulle operazioni dell'edificio, soprattutto i suoi sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Ma i materiali utilizzati nella costruzione di un edificio, soprattutto acciaio e cemento, sono anche importanti fonti di emissioni di carbonio e devono essere incluse in qualsiasi confronto realistico di diversi tipi di costruzione.

Le costruzioni in legno tendono ad essere limitate a case unifamiliari o condomini più piccoli con poche unità, restringendo l'impatto che può avere nelle aree urbane. Ma i recenti sviluppi, che riguardano la produzione di componenti in legno su larga scala, noto come legname di massa; l'uso di tecniche come il legno lamellare incrociato; e i cambiamenti nei codici edilizi degli Stati Uniti, ora rendono possibile estendere la portata del legno in edifici molto più grandi, potenzialmente fino a 18 piani di altezza.

Diversi edifici recenti in Europa hanno spinto questi limiti, e ora anche negli Stati Uniti stanno iniziando a prendere forma alcuni edifici in legno più grandi. Il nuovo progetto a Boston sarà uno dei più grandi edifici residenziali di questo tipo negli Stati Uniti fino ad oggi, nonché uno dei più innovativi, grazie ai suoi metodi di costruzione.

Descritto come un progetto di dimostrazione di una casa passiva, l'edificio di Boston sarà composto da 14 unità abitative di varie dimensioni, insieme a uno spazio di co-working al piano terra per la comunità. L'edificio è stato progettato da Genera Architettura e Tecnologie, una start-up fuori dal MIT e dall'Università di Harvard, guidato da John Klein, in collaborazione con Placetailor, un disegno, sviluppo, e società di costruzioni che da più di un decennio si è specializzata nella costruzione di edifici a energia netta zero e a emissioni zero nell'area di Boston.

Klein, che è stato ricercatore principale nel Dipartimento di Architettura del MIT e ora ricopre il ruolo di CEO di Generate, afferma che i grandi edifici realizzati con legno massiccio e assemblati utilizzando l'approccio del kit di parti che lui e i suoi colleghi hanno sviluppato hanno una serie di potenziali vantaggi rispetto alle strutture costruite in modo convenzionale di dimensioni simili. Per i principianti, anche quando si tiene conto dell'energia utilizzata per l'abbattimento, trasporto, assemblaggio, e rifinire i pezzi strutturali del legname, le emissioni totali di carbonio prodotte sarebbero meno della metà di quelle di un edificio comparabile realizzato con acciaio o cemento convenzionali. Klein, insieme ai collaboratori della società di ingegneria BuroHappold Engineering e della società di sviluppo del mercato ecologico Olifant, presenterà un'analisi dettagliata di questi confronti sulle emissioni del ciclo di vita entro la fine dell'anno alla conferenza annuale Passive and Low Energy Architecture (PLEA) a La Coruña, Spagna, il cui tema quest'anno è "pianificare città post-carbon".

Per quello studio, Klein e i suoi coautori hanno modellato nove diverse versioni di un edificio in legno massiccio di otto piani, insieme a una versione in acciaio e una in cemento dell'edificio, tutti con la stessa scala complessiva e specifiche. La loro analisi ha mostrato che i materiali per l'edificio in acciaio hanno prodotto la maggior parte delle emissioni di gas serra; la versione concreta ha prodotto l'8 percento in meno; e una versione dell'edificio in legno massiccio ha prodotto il 53 percento in meno.

La prima domanda che le persone tendono a porsi sull'idea di costruire strutture alte in legno è:e il fuoco? Ma Klein dice che questa domanda è stata studiata a fondo, e i test hanno dimostrato che, infatti, un edificio in legno massiccio conserva la sua resistenza strutturale più a lungo di un edificio con struttura in acciaio comparabile. Questo perché i grandi elementi in legno, in genere un piede di spessore o più, sono realizzati incollando tra loro più strati di legname di dimensioni convenzionali. Questi si carbonizzeranno all'esterno se esposti al fuoco, ma lo strato carbonizzato fornisce effettivamente un buon isolamento e protegge il legno per un lungo periodo. edifici in acciaio, al contrario, può crollare improvvisamente quando la temperatura del fuoco si avvicina al punto di fusione dell'acciaio e lo fa rammollire.

L'approccio basato su kit sviluppato da Generate e Placetailor, che il team chiama Model-C, significa che nella progettazione di un nuovo edificio, è possibile utilizzare una serie di moduli preconfigurati, assemblati in modi diversi, per creare un'ampia varietà di strutture di diverse dimensioni e per diversi usi, proprio come assemblare una struttura giocattolo con i blocchi LEGO. Queste subunità possono essere costruite nelle fabbriche in un processo standardizzato e quindi trasportate su autocarri al sito e imbullonate insieme. Questo processo può ridurre l'impatto del tempo mantenendo gran parte del processo di fabbricazione al chiuso in un ambiente controllato, riducendo al minimo i tempi di costruzione in loco e riducendo così l'impatto della costruzione sul quartiere.

"È un modo per implementare rapidamente questo tipo di progetti attraverso un sistema standardizzato, " dice Klein. "È un modo per costruire rapidamente nelle città, utilizzando un'estetica che abbraccia la costruzione industriale fuori sede."

Poiché gli elementi strutturali in legno di grosso spessore sono per natura degli ottimi isolanti, il fabbisogno energetico dell'edificio Roxbury per il riscaldamento e il raffreddamento è ridotto rispetto alla costruzione convenzionale, dice Klein. Producono anche un ottimo isolamento acustico per i suoi occupanti. Inoltre, l'edificio è progettato per avere pannelli solari sul tetto, che contribuirà a compensare il consumo energetico dell'edificio.

Il team ha vinto una borsa di studio per l'innovazione del legno nel 2018 dal servizio forestale degli Stati Uniti, sviluppare un sistema basato su legno massiccio per sviluppi abitativi di media scala. Il nuovo edificio di Boston sarà il primo progetto dimostrativo per il sistema che hanno sviluppato.

"È davvero un sistema, non un prototipo una tantum, " dice Klein. Con l'assemblaggio in loco di moduli costruiti in fabbrica, che include bagni completamente assemblati con l'impianto idraulico in posizione, dice che la struttura di base dell'edificio può essere completata in una sola settimana circa per piano.

"Siamo tutti consapevoli della necessità di una transizione immediata verso un'economia a zero emissioni di carbonio, e il settore edile è un obiettivo primario, " dice Andres Bernal SM '13, Direttore dell'architettura di Placetailor. "Come azienda che ha fornito solo edifici a zero emissioni di carbonio per oltre un decennio, siamo molto entusiasti di lavorare con CLT/legno massiccio come opzione per ampliare il nostro approccio e condividere il kit di parti e le lezioni apprese con il resto della comunità di Boston".

Con i codici edilizi statunitensi che ora consentono edifici in legno massiccio fino a 18 piani, Klein spera che questo edificio segnerà l'inizio di un nuovo boom nella costruzione a base di legno o ibrida, che secondo lui potrebbe aiutare a fornire un mercato per la silvicoltura sostenibile su larga scala, oltre che per la sostenibilità, abitazioni a energia zero.

"Lo consideriamo molto competitivo con cemento e acciaio per edifici tra gli otto e i 12 piani, " dice. Tali edifici, Aggiunge, rischiano di avere un grande appeal, soprattutto alle giovani generazioni, perché "la sostenibilità è molto importante per loro. Questo fornisce soluzioni per gli sviluppatori, che hanno una reale differenziazione di mercato."

Aggiunge che Boston si è posta l'obiettivo di costruire migliaia di nuove unità abitative, e anche l'obiettivo di rendere la città a zero emissioni di carbonio. "Ecco una soluzione che fa entrambe le cose, " lui dice.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.