Edilizia adattativa, la sostenibilità è camaleontica

Staticità addio, l’ultima frontiera del costruire vuole gli edifici capaci di interagire dinamicamente con l’ambiente circostante con l’obiettivo di ridurre i consumi energetici e gestire lo spazio con maggiore efficienza

“Adattamento, azione e risultato dell’adattare o dell’adattarsi, capacità di adeguarsi a una determinata situazione”. Le parole che spuntano fuori consultando il dizionario ben poco spiegano riguardo una delle migliori qualità possedute dalle forme di vita sulla terra, fattore essenziale per la sopravvivenza e il successo delle singole specie nel lungo processo evoluzionistico. Con l’incombere di un progressivo depauperamento delle fonti energetiche fossili e dei danni provocati dagli stravolgimenti climatici sta divenendo più che mai fondamentale che l’uomo ricorra ancora una volta a questa capacità. In realtà la sfida dettata dall’ambiente esterno si riflette anche su un settore i cui prodotti sono tradizionalmente concepiti come oggetti statici e rigidi: l’edilizia. Parlare di adattamento per un comparto che a livello mondiale, da solo, si rende responsabile di una buona parte del consumo di energia e delle emissioni climalteranti, significa aprire la strada a cambiamenti nel modo stesso di progettare, per ottenere sistemi che non solo siano caratterizzati da bassi consumi energetici e ecosostenibilità ma che perseguano questi obiettivi interagendo con l’ambiente stesso in maniera dinamica e continuativa. L’idea di ottimizzare la progettazione di un edificio in relazione alla sua posizione e all’ecosistema in cui si trova è ormai un requisito fatto proprio dalla maggior parte di architetti e ingegneri, come peraltro ben dimostra il proliferare di case ‘low-energy’ o di architetture passive. L’ulteriore passo da compiere è quello di riuscire a consolidare nel processo creativo un concetto semplice: pensare l’edificio come un sistema adattabile alle mutevoli condizioni esterne ed interne, per utilizzare meno energia, offrire maggiore comfort e gestire lo spazio con migliore efficienza.

*Innovazione a partire dai materiali* In realtà il concetto di architettura reattiva o “performance-based” sta lentamente prendendo piede soprattutto sotto la spinta dei cosiddetti _materiali intelligenti,_ ossia dotati di proprietà che possono essere modificate e controllate tramite degli stimoli esterni, come lo stress meccanico, la temperatura, l’umidità, il pH, il campo elettrico o magnetico. I vetri elettrocromici, ad esempio, sono capaci di variare il loro coefficiente di trasmissione luminosa in funzione dell’intensità della luce che li colpisce attraverso l’azione cristalli liquidi in essi contenuti. Gli ultimi arrivati nella categoria degli “smart materials” sono le coperture “camaleontiche”, ovvero rivestimenti capaci di regolare l’isolamento a seconda della temperatura esterna. All’inizio del 2010 una società newyorkese finanziata dal Doe statunitense, ha presentato un particolare prototipo da destinare al rivestimento dei tetti; si tratta di un polimero liquido e termosensibile realizzato a partire dall’olio di cucina esausto. Nei test effettuati in condizioni sperimentali “estive” è riuscito a ridurre la temperatura dal 50 all’80%, innalzandola in condizioni “invernali” dell’80%. Il prodotto contiene quello che la società definisce l’ingrediente segreto capace di controllare i livelli dei raggi infrarossi e a seconda dei casi permettere, modificandone la composizione, di calibrare il passaggio dalla modalità “assorbente” a quella “riflettente” per temperature ambientali specifiche.
In una visione più ampia i sistemi adattativi uniscono la parte migliore delle strategie progettuali oggi esistenti, il basso consumo energetico e il controllo degli ambienti edilizi, consentendo di ottimizzare la loro configurazione in tempo reale. Si trovano già in utilizzo dispositivi di areazione dinamici – spesso impiegati in combinazione con facciate a doppi vetri – istallati per dirigere i flussi d’aria e sfruttare il trasferimento del calore convettivo per il riscaldamento e il raffreddamento, anche se quando si parla di sistemi basati sulle prestazioni ci si riferisce perlopiù a quelli utilizzati per il controllo dell’illuminazione. Applicati all’interno o all’esterno di edifici, frangisole, tende e persiane foto-sensibili possono intelligentemente controllare i livelli di luce con il duplice vantaggio di assorbire o respingere l’energia radiante ed impiegare la luce naturale per modulare la necessità di illuminazione dei locali interni.

In tale contesto si inserisce _l’Adaptative Fritting_ ideato da Chuck Hoberman; un vetro sinterizzato che imita i meccanismi di redistribuzione delle vescicole di colorante che le cellule viventi utilizzano per controllare la propria pigmentazione. Mentre i vetri porosi convenzionali si basano su uno schema fisso, l’Adaptive Fritting è in grado di controllare la sua trasparenza e modulare quantità di luce trasmessa spostando una serie di strati di cristallo sinterizzato in modo che il pattern grafico, alternativamente, si allinei e diverga. Il sistema è stato concepito per offrire un’opportunità di design flessibile e una perfetta integrazione architettonica e, in attesa di ottenere il brevetto, si è guadagnato il Wyss Prize for Bioinspired Adaptive Architecture.

*Tra precursori storici e cacciatori di futuro* Tra i primi ‘esploratori’ della dimensione adattativa nell’edilizia forse non sorprenderà trovare proprio il celebre architetto e designer *Richard Buckminster Fuller.* Personaggio decisamente eclettico e polifunzionale, Fuller ha legato indissolubilmente il proprio nome alla complessa struttura delle cupole geodetiche, sperimentando proprio in questo ambito una delle prime forme progettuali di adattamento ambientale. Fine anni ’60, Expo di Montreal, Canada. In questo contesto nasce una delle più imponenti e complesse ‘geodesic dome’ mai disegnate dall’architetto statunitense. Lavorando insieme al collega Shoji Sadao, Fuller realizzò quello che allora divenne il Padiglione degli Stati Uniti per la fiera universale canadese, attualmente invece convertito nel Montreal Biosphère, un museo “dedicato alla eco-azione” . Una cupola di 61 metri di altezza e 76 metri di diametro composta da una sottilissima rete d’acciaio a doppio strato, una pelle di 1.900 pannelli in acrilico modellato – persi però nel tempo – rendevano il progetto una vera sfida. Ma a rendere unica la struttura fu il desiderio di Fuller di veder concretizzata la propria visione di una membrana geodetica sensibile e adattabile alle condizioni esterne al pari dell’epidermide umana. Il padiglione poteva, infatti, vantare un complesso sistema di ombreggiamento computerizzato a scomparsa per il controllo della luce e del calore in grado di adattare gli schermi in conformità con la direzione dei raggi del sole.

Alla fine degli anni ’80 sono invece i “moucharabiehs” (uno dei temi storici della geometria araba) realizzati dal francese *Jean Nouvel* per l’IMA, l’Institute du Monde Arabe di Parigi, ad aggiungere un altro tassello a questa innovativa linea progettuale. L’edificio, oggi vera e propria rappresentazione di nuovo spazio di contatto fra culture differenti, recupera l’utilizzo di luce e ombra come elementi architettonici facendo perdere i contorni tra la definizione di materiale componente e superficie ‘interattiva’. Nella parete sud dell’IMA al centro delle finestre, 240 diaframmi metallici si aprivano e si chiudevano secondo la luminosità esterna per modulare i livelli di luce e trasparenza. Una sorta di parete cinetica comandata da cellule fotoelettriche in grado coniugare prestazioni edilizie a un ricercato senso estetico, che rimane suggestivo nonostante il sistema non sia più in funzione.

Ma da ieri a oggi, nonostante i progressi sopracitati, le tecnologie basate sulle prestazioni non hanno ancora mostrato fino in fondo il loro pieno potenziale e la progettazione dei dispositivi di ombreggiatura, rimasta sostanzialmente invariata per molti decenni, ne è una chiara dimostrazione. Per ottenere un ulteriore sviluppo è necessario migliorare significativamente le risposte dell’edificio a parametri ambientali come il vento, le precipitazioni, e il calore conduttivo. In tal senso è stato creato *l’Adaptive Building Initiative,* joint venture nata nel 2008 che riunisce progettisti e ingegneri con l’obiettivo di creare la prossima generazione di sistemi adattivi per uso architettonico. L’approccio scelto va oltre al design di coperture e facciate concentrandosi anche su sistemi strutturali veri e propri che in mano al team dell’Adaptive Building Initiative divengono strutture rimovibili o a scomparsa per consentire agli spazi di passare da interni a esterni. Sulla stessa riga anche _Lumenhaus_ il progetto vincitore dell’ultima edizione Solar Decathlon Europa 2010. Strutturalmente ispirata alla Farnsworth House di Mies Van Der Rohe, l’eco-abitazione realizzata dagli studenti di ingegneria e architettura della *Virginia Polytechnic Institute & State University* si caratterizza da elementi costruttivi dinamici che hanno fatto davvero meritare l’assegnazione del primo premio. Oltre a soluzioni innovative capaci di integrare concetti base dell’architettura sostenibile “Lumenhaus” può contare su design modulare flessibile: le pareti nord e sud sono state create in vetro elettrocromico, per modulare l’esposizione alla luce diurna, e scorrevoli, in maniera tale da apparire o scomparire amplificando o riducendo gli spazi interni. E a completare il quadro, l’Eclipsis System, ovvero una facciata frangisole intelligente a copertura delle pareti vetrate presenti, costituita da un primo strato in metallo traforato ed da un secondo trasparente, ottenuto grazie a pannelli di policarbonato riempiti di Aerogel.