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Pizzimenti, Claudia

Il progetto tecnologico del bambù: utilizzo di pannelli di bambù in moduli abitativi di emergenza e caratteristiche ambientali.

Rel. Orio De Paoli, Irene Caltabiano, Roberto Giordano. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2011

Abstract:

Dalla rivoluzione industriale ad oggi, a causa dello sfruttamento delle risorse naturali (risorse biologiche, minerarie ed energetiche), del deterioramento del territorio (deforestazione, canalizzazione dei corsi d'acqua, cementificazione e desertificazione) e dell'aumento dell'inquinamento atmosferico globale (buco nell'ozono, effetto serra, acidificazione, eutrofizzazione delle acque, tossicità), si sono creati grossi squilibri nell'ecosistema e l'ambiente ha subito, con ritmi esponenziali, gravi cambiamenti. Negli ultimi decenni, con la presa di coscienza da parte dei governi, della diminuzione delle risorse e dell'aumento degli impatti ambientali dovuti allo sfruttamento del territorio, la sostenibilità ambientale è diventata un fattore fondamentale per lo sviluppo.

Nei maggiori paesi industrializzati, quindi, sono state avviate politiche per uno sviluppo di tipo sostenibile, ponendo maggiore attenzione all'ambiente e all'influenza negativa che l'azione umana ha sul territorio, mirate: al risparmio energetico, a favorire la ricerca di fonti energetiche non soggette a esaurimento (come l'energia solare, quella eolica e quella geotermica) e al controllo e alla limitazione di rilasci inquinanti nell'atmosfera.

Nel 1987, la Commissione mondiale sull'ambiente e lo sviluppo (World Commission on Environment and Development, WCED), nel rapporto Brundtiand, delinea la prima definizione di sviluppo sostenibile e lo definisce come uno sviluppo in grado di soddisfare i bisogni della generazione attuale senza compromettere la possibilità alle generazioni future di soddisfare i propri.

In particolare, il rapporto Brundtiand mirava: al raggiungimento di una maggiore equità in merito alle disuguaglianze nella distribuzione della ricchezza nel mondo, al superamento dell'incertezza che domina molti dei fattori fisici ed economici e alla riduzione dell'impoverimento progressivo di determinate risorse portate ad uno sfruttamento eccessivo.

Nel corso degli anni, le numerose conferenze mondiali delle Nazioni Unite hanno stabilito principi, linee guida e programmi da adottare finalizzati alla prevenzione e al controllo degli effetti delle attività umane sul pianeta.

Dal rapporto tecnico "Rapporto Energia e Ambiente 2007-2008", pubblicato nel 2009 dall'ENEA emerge che a livello mondiale, le attività manifatturiere, che comprendono anche il settore dei materiali da costruzione, determinano una parte considerevole del danno ambientale annuale e del consumo energetico, che corrisponde a circa il 27% dei consumi totali, collocandosi al terzo posto a poca distanza dai consumi destinati al terziario, al residenziale e ai trasporti.

Nel settore industriale, la produzione dei materiali da costruzione, contribuisce in modo significativo ai consumi di energia, con valori pari a 1155 milioni di TEP. Ciò significa che il 18% dei consumi finali di energia nel settore industriale è destinato a produrre i materiali con i quali si costruiscono e ristrutturano gli edifici.

Inoltre, il documento "Building and Climate Change", pubblicato nel 2007 dall'UNEP, illustra che, a livello mondiale, il 40-50% della materie prime non energetiche estratte, sono interamente destinate alla produzione di componenti utilizzati in edilizia.

Questi dati mettono in luce le grandi responsabilità delle imprese e dei progettisti, a cui spetta il delicato compito di selezionare i prodotti da costruzione.

L'impatto ambientale di un materiale è, quindi, diventato un elemento di valutazione fondamentale per la progettazione.

Una delle materie prime/risorse naturali della terra maggiormente a rischio è indubbiamente lo sfruttamento delle foreste.

Negli ultimi 30 anni, circa l'80% delle foreste mondiali, che nel passato ricoprivano la superficie del pianeta, sono state distrutte e attualmente, gran parte delle foreste primarie residue, sono concentrate in alcune regioni quali l'Amazzonia, il Canada, il Sud-est asiatico e l'Africa centrale.

Negli ultimi anni la deforestazione ha assunto un ritmo sconcertante e senza precedenti.

Secondo il rapporto della FAOS "State of the World's Forest" pubblicato nel 2011, sullo stato delle foreste mondiali, ogni anno vengono distrutti circa 13 milioni di ettari di foreste (una superficie pari a oltre il 40% del territorio italiano) per produrre legname (spesso in violazione delle leggi nazionali) ma, anche per cedere terreni all'agricoltura o all'allevamento di bestiame e per la realizzazione di infrastrutture.

Una valida alternativa al legno può essere rappresentata dal bambù, anch'esso un materiale di origine naturale, forte, leggero, rinnovabile e altamente ecocompatibile.

Il bambù non è un albero, ma una specie erbacea con la crescita più rapida al mondo (come verrà chiarito nel secondo capitolo della tesi). La scoperta che il bambù produce biomassa legnosa più velocemente degli alberi e che alcune sue caratteristiche e proprietà strutturali fanno concorrenza a quelle di alcuni giovani legni ha suscitato, negli ultimi anni, grande interesse e oggi viene utilizzato come sostituto del legno in diversi settori.

Il bambù presenta eccellenti proprietà strutturali e nell'ambito delle costruzioni, viene utilizzato sia allo stato naturale, ovvero, così come si trova in natura e sia in prodotti industriali, ovvero, in pannelli ottenuti tramite semplici processi di lavorazione.

Sulla base di queste premesse, la tesi ha l'obiettivo di capire se i pannelli prefabbricati realizzati in bambù si possono considerare un prodotto ecocompatibile.

In particolare la tesi è suddivisa in tre parti.

La prima parte, dedicata interamente al bambù, introduce e analizza le maggiori caratteristiche fisiche e meccaniche della pianta.

Successivamente, definisce le possibili modalità di impiego e i diversi tipi di pannelli che si possono ottenere, riportando esempi significativi di edifici realizzati in bambù.

La seconda parte analizza i requisiti dimensionali, tecnologici e fisico-tecnici minimi dei moduli abitativi ad uso temporaneo, in modo da poter elaborare un progetto di un'unita edilizia d'emergenza.

In questa fase, infatti, si procede alla progettazione di un modulo abitativo temporaneo, realizzato con i pannelli di bambù, adatto a fornire alloggi facilmente montabili, trasportabili ed ecocompatibili e che garantiscano, soprattutto nelle situazioni transitorie e di breve periodo, la dignità dell'abitare.

Questi pannelli, utilizzati per comporre i tamponamenti di chiusura verticali e orizzontali di tali strutture, sono stati dimensionati in modo da rispettare le direttive dettate dal "Manuale tecnico per l'allestimento delle aree di ricovero per strutture prefabbricate" della protezione civile, approvato con decreto del capo del dipartimento della protezione civile (n° 1243 del 24 marzo 2005).

Nella terza parte, infine, si approfondiscono i criteri e i metodi di valutazione ambientale al fine di definire il livello di ecocompatibilità del pannello in bambù con riferimento al suo ciclo di vita.

Tale valutazione è condotta sulla base di indicatori energetici e ambientali derivanti, in massima parte, dallo standard UNI EN ISO 14040:2006 "Gestione ambientale - Valutazione del ciclo di vita".

In particolare il lavoro di tesi, in questa fase, ha previsto la costruzione di un modello analogico dell'intero sistema di produzione, uso e smaltimento di un pannello prodotto in Cina ed impiegato in Italia.

Analizzato l'intero ciclo di vita del pannello, tramite l'utilizzo di un apposito software denominato Boustead Model 4.0, si sono individuati e quantificati i dispendi energetici, i consumi dei materiali impiegati dal sistema analizzato e le emissioni inquinanti in ambiente.

È stata cosi realizzata una scheda di sintesi che determina il grado di ecocompatibilità del prodotto analizzato, allo scopo di collaborare con il "Centro Interuniversitario di Salutazione della Qualità Ambientale del Costruito", presso il DINSE (Politecnico di Torino), per completare, aggiornare e migliorare la banca dati del centro.

Relatori: Orio De Paoli, Irene Caltabiano, Roberto Giordano
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
A Architettura > AO Progettazione
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2482
Capitoli:

Capitolo 1. CARATTERISTICHE E MORFOLOGIA DELLA PIANTA. 1.1 - Distribuzione geografica e classificazione botanica

1.2- Ciclo di vita

1.3 - La pianta di bambù

1.4 - Caratteristiche fisiche

1.5 - Proprietà meccaniche

1.6 - Usi del bambù nel tempo

Capitolo 2. IL BAMBÙ: MATERIALE DA COSTRUZIONE

2.1 - Il bambù: aspetti ambientali

2.2 - Modalità di impiego del bambù

2.3 - Pannelli di bambù

2.3.1 - Classificazione dei pannelli

2.3.2 - Struttura dei pannelli

2.3.3 - Proprietà e caratteristiche dei pannelli

2.4 - Processi di lavorazione dei pannelli di bambù

2.4.1 - Processo di lavorazione di pannelli ottenuti da stuoie intrecciate o parallele

2.4.2 - Processo di lavorazione di pannelli ottenuti da strisce di bambù

2.4.3 - Processo di lavorazione di compensati di bambù

2.4.4 - Processo di lavorazione di truciolati di bambù

2.5 - Valutazione Ambientale

2.5.1 - Impatti ambientali prodotti dalla lavorazione di alcuni materiali tradizionali

2.5.2 - Studio LCA su componenti di bambù

Capitolo 3. EDIFICI REALIZZATI IN BAMBÙ

3.1 - Esempi extraeuropei

3.1.1 - Great bamboo wall house, di Kengo Kuma, Bejiing, Cina, 2002

3.1.2 - Ponte pedonale Jenny Garzon, di Simon Velez, Bogotà, Colombia, 2003

3.1.3 - Chiesa temporanea, di Simon Velez, Pereira, Colombia, 2000

3.2 - Esempi europei

3.2.1 - Il padiglione espositivo, di Staub, Zurigo, Svizzera, 1984

3.2.2 - Il Padiglione Zeri, di Simon Velez, Hannover, Germania, 2000

3.2.3 - Il Padiglione di Emissionizero, Varese, Italia, 2002

3.2.4 - Aeroporto di Barajas, di Richard Rogers, Madrid, Spagna, 2004

3.2.5 - Padiglione Dagad, di Mauricio Càrdenas, Milano, Italia, 2005

PARTE SECONDA. MODULO ABITATIVO TEMPORANEO REALIZZATO CON PANNELLI SANDWICH DI BAMBÙ

Capitolo 4. EMERGENZA ABITATIVA ITALIANA

4.1 - Emergenza abitativa italiana legata a fenomeni naturali

4.1.1 Rischio idrogeologico: frane e alluvioni

4.1.2 Rischio sismico: terremoti

4.2 - Emergenza abitativa italiana legata a fenomeni antropici

4.2.1 Campi nomadi e campi d'accoglienza

Capitolo 5. REQUISITI MODULO PREFABBRICATO

5.1 - Requisiti, prestazioni e caratteristiche del modulo prefabbricato

5.2 - Caratteristiche tipologiche e tecnologiche

Capitolo

6. IL MODULO PREFABBRICATO REALIZZATO CON PANNELLI DI BAMBÙ

6.1 - Dimensionamenti minimi del modulo prefabbricato in legno

6.2 - Caratteristiche generali del modulo prefabbricato realizzato con pannelli di bambù

6.3 - Struttura del modulo prefabbricato

6.3.1 Aggancio al terreno

6.3.2 Telaio strutturale

6.4 - Componenti di chiusura opaca verticale e orizzontale

6.4.1 Strato isolante: il polistirene espanso sinterizzato (EPS)

6.4.2 Rivestimento esterno: i pannelli di bambù

6.4.3 Verifica termoigrometrica del pannello di bambù

6.4.4 Verifica della condensa superficiale e interstiziale del pannello di bambù

6.5 - Componenti di chiusura trasparente

6.6 - Fasi di montaggio del modulo prefabbricato

PARTE TERZA. VALUTAZONE AMBIENTALE: STUDIO LCA, LIFE CYCLE ASSESSMENT

Capitolo 7. LA METODOLOGIA DEL LCA.

7.1 - Descrizione della struttura del LCA

Capitolo 8. STUDIO LCA DEL PANNELLO SANDWICH DI BAMBÙ.

8.1 - Prima fase: definizione degli scopi e degli obiettivi

8.2 - Seconda fase: analisi dell'inventario

8.2.1 Il diagramma di flusso

8.2.2 L'inventario dei dati

8.3 - Terza fase: valutazione degli impatti

8.3.1 Risultati energetici

8.3.2 Risultati ambientali

8.4 - Quarta fase: interpretazione e miglioramento

8.5 - Scheda di sintesi

8.6 - Contenuto di energia primario e indice di rinnovabilità del modulo abitativo temporaneo

CONCLUSIONI

ALLEGATI

BIBLIOGRAFIA

Bibliografia:

PARTE PRIMA. BAMBÙ

Tesi

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PARTE SECONDA. MODULO ABITATIVO TEMPORANEO

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