Strutture in acciaio e impatto dell'Iniziativa per la decarbonizzazione dell'industria sul carbonio incorporato
Le strutture in acciaio possono raggiungere il massimo livello di decarbonizzazione grazie a un contenuto riciclato del 93% nelle loro strutture e alla produzione di acciaio mediante forni elettrici ad arco, che emettono 0,68 tonnellate metriche di CO₂. Per confronto, i tradizionali altiforni emettono circa 2,3 tonnellate metriche e rappresentano una minoranza nella produzione di acciaio, grazie ai progressi nell'integrazione delle energie rinnovabili, che ottimizzano ulteriormente i costi e le emissioni del processo produttivo dell'acciaio.
Valutazioni del ciclo di vita: acciaio vs. calcestruzzo vs. legno
Le valutazioni del ciclo di vita delle strutture edilizie in acciaio rispetto alle alternative concorrenti, quali il legno e il calcestruzzo, hanno dimostrato che il settore siderurgico supera costantemente il legno e il calcestruzzo in termini di emissioni di carbonio da circa 50 anni. Le strutture in acciaio, essendo per natura più leggere e occupando un volume minore rispetto a quelle realizzate con le altre tecnologie concorrenti, presentano il vantaggio di ridurre drasticamente le dimensioni, la profondità e i costi delle fondazioni. Inoltre, poiché le strutture in acciaio vengono prefabbricate negli stabilimenti produttivi, ciò contribuisce ulteriormente a eliminare gli sprechi e i materiali in eccesso sul cantiere.
Carbonio incorporato e carbonio operativo dell’acciaio
Per le strutture in acciaio è stato riportato un carbonio incorporato pari a 320, corrispondente a una riduzione dell’8–12% rispetto alle emissioni totali di carbonio delle strutture nel corso di un ciclo operativo di 50 anni.
Sebbene le strutture in acciaio abbiano un impatto carbonico operativo e incorporato superiore rispetto a quelle in legno, i vantaggi operativi a lungo termine offerti dalle strutture in acciaio rispetto a quelle in legno — quali l’efficienza energetica derivante da involucri edilizi più performanti e da strutture integrate per pannelli solari — contribuiscono ulteriormente alla decarbonizzazione delle costruzioni.
L’ottimizzazione dei forni elettrici ad arco mediante idrogeno e ferro direttamente ridotto (DRI) consente di potenziare la decarbonizzazione del settore siderurgico. L’eliminazione completa della coke nel processo potrebbe consentire di raggiungere l’acciaio a zero emissioni entro il 2030. Inoltre, grazie a miglioramenti basati sull’intelligenza artificiale e su reti elettriche reattive, si prevede una riduzione delle emissioni dai forni elettrici ad arco (EAF) superiore al 40%. L’adozione anticipata di queste pratiche da parte di alcune aziende ha già permesso di ridurre del 11% il carbonio incorporato rispetto a cinque anni fa.
L’ECONOMIA CIRCOLARE DELL’ACCIAIO
Le caratteristiche dell'acciaio includono una riciclabilità del 100% e una riciclabilità superiore al 90% a livello globale a fine vita.
L'acciaio è il materiale strutturale più circolare prodotto. Oltre il 90% dell'acciaio a fine vita, giunto al termine della sua utile durata, viene recuperato a livello globale e riutilizzato nel ciclo successivo di produzione. Questo ciclo riduce la domanda di minerale di ferro come materia prima di base per la produzione e riduce le emissioni derivanti dall'estrazione e dalla lavorazione del minerale. Di recente, le operazioni dei forni elettrici ad arco (EAF) sono state modificate per utilizzare fino al 93% di acciaio riciclato, posizionandoli al livello più elevato di integrità tra i materiali strutturali e conferendo all'acciaio un ruolo di primo piano nella costruzione circolare. Inoltre, l'applicazione del concetto di Progettazione per lo Smontaggio (DfD) nelle costruzioni in acciaio consente di raggiungere un recupero dei materiali fino al 95%.
Metodo di recupero, Resa del materiale, Impatto sul carbonio
Smontaggio >95% di recupero, riduzione dell'85% rispetto allo smantellamento
Demolizione convenzionale <40% di recupero, emissioni 3 volte superiori
Queste strategie generano benefici tangibili: riduzione dei rifiuti da costruzione del 70%, minori emissioni di carbonio dell’85% (proveniente dalla lavorazione dei materiali), riutilizzo diretto di elementi strutturali ad alto valore. Il recupero dell’acciaio migliora l’efficienza del trasporto grazie al suo rapporto resistenza-peso.
Sostenibilità operativa abilitata dalla struttura in acciaio
Fabbricazione precisa fuori cantiere e riduzione dei rifiuti in cantiere del 90%
Utilizzando un sistema di modellazione 3D e di taglio e saldatura automatizzati, gli elementi in acciaio vengono realizzati fuori cantiere con una precisione millimetrica. Questo processo progettuale riduce al minimo gli ordini eccessivi, gli errori di taglio in cantiere e gli sprechi di imballaggio, consentendo una riduzione dei rifiuti da costruzione del 90% rispetto al calcestruzzo gettato in opera. Grazie alla riduzione del 40% dei viaggi di trasporto ottenuta mediante consegne just-in-time e ottimizzazione dei carichi, si riducono anche le emissioni. Il risultato di questi processi è una consegna dei progetti più rapida del 30–50%, una minore congestione in cantiere e il reindirizzamento del 90% dei rifiuti verso il riciclo (anziché in discarica), oltre a miglioramenti in termini di sicurezza e qualità.
Prestazioni termiche e adattabilità: sistemi edilizi e solari integrati
La struttura in acciaio consente inoltre una costruzione più ermetica e precisa. Anche i sistemi di isolamento integrati creano una barriera termica che elimina i ponti termici, ovvero il trasferimento di calore, riducendolo del 15–25% rispetto ai sistemi privi di acciaio. I sistemi di copertura e di facciata riducono inoltre la necessità di rinforzi strutturali. A differenza di altri sistemi edilizi, l’acciaio supera nel tempo gli standard energetici e permette di aggiungere facilmente ulteriore isolamento durante gli interventi di riqualificazione.
Durabilità, longevità e allineamento con le certificazioni per l’edilizia sostenibile
L'acciaio ha una lunga durata utile, superiore ai 50 anni con la manutenzione adeguata, e ciò comporta effettivi vantaggi per la sostenibilità, poiché riduce la necessità di sostituzione e l’impiego di risorse. Importanti certificazioni internazionali per edifici sostenibili, quali LEED, BREEAM e la Living Building Challenge dell’ILFI, attribuiscono numerosi crediti all’uso di materiali che richiedono poca manutenzione, hanno un basso contenuto di materiali (low-M), offrono prestazioni comprovate in ambienti estremi e presentano una lunga durata. La lunga vita dell’acciaio senza corrosione (a condizione che venga utilizzato in modo appropriato) e la sua facilità di manutenzione sono coerenti con l’attenzione posta dagli edifici sulla longevità, sull’adattabilità e sulla resilienza dell’intera struttura. Di conseguenza, l’impiego dell’acciaio aggiunge un notevole valore alle operazioni edilizie: contribuisce al raggiungimento dei risultati desiderati in termini di sicurezza per gli occupanti, semplicità di manutenzione e valore complessivo dell’edificio.
Domande frequenti
Cos’è il carbonio incorporato?
Il carbonio incorporato è la quantità di anidride carbonica rilasciata durante l’estrazione, la produzione e la posa in opera dei materiali impiegati nella costruzione dell’edificio.
In che modo l'acciaio riduce il carbonio incorporato rispetto ad altre alternative?
L'acciaio offre una riduzione del carbonio incorporato grazie alla sua elevata riciclabilità e all'impiego di forni elettrici ad arco (EAF) e di altri metodi altamente efficienti che producono minori quantità di CO₂.
L'acciaio può essere riciclato senza perdita di prestazioni?
Una delle caratteristiche più note dell'acciaio è che può essere riciclato completamente senza alcuna perdita delle sue prestazioni strutturali.
Quali sono i vantaggi dell'acciaio nella costruzione sostenibile?
Carichi ridotti, prefabbricazione efficiente, facilità di smontaggio per consentire il recupero dei materiali e l'utilizzo di pannelli fotovoltaici contribuiscono tutti ai molteplici vantaggi della prefabbricazione sostenibile.
Qual è la durata media delle strutture in acciaio?
Con una manutenzione adeguata, le strutture in acciaio possono durare oltre 50 anni, il che risulta estremamente vantaggioso per un utilizzo prolungato, poiché richiedono sostituzioni meno frequenti e riducono il consumo di materiali e risorse.