Il settore delle costruzioni rappresenta circa il 40% delle emissioni globali di carbonio, con i materiali strutturali – acciaio, cemento e legno – che rappresentano una percentuale significativa del carbonio incorporato in un edificio. Con l’inasprimento delle normative e la richiesta da parte dei clienti di percorsi a impatto zero, comprendere l’impronta di carbonio delle scelte dei materiali strutturali è diventato essenziale per architetti e ingegneri.
Questa guida fornisce un confronto rigoroso e basato sui dati dell'impronta di carbonio del legno strutturale europeo rispetto a quella dell'acciaio e del calcestruzzo, con una guida pratica per i progettisti che cercano di ridurre al minimo il carbonio durante l'intero ciclo di vita nei loro progetti.
Comprendere il carbonio incorporato
Il carbonio incorporato si riferisce alle emissioni di gas serra associate all’estrazione, alla produzione, al trasporto, alla costruzione, alla manutenzione e al trattamento di fine vita dei materiali da costruzione. Viene misurato in chilogrammi di anidride carbonica equivalente (kgCO₂e) e valutato attraverso fasi definite del ciclo di vita.
Fasi del ciclo di vita (EN 15978)
| Modulo | Palcoscenico | Descrizione |
|---|---|---|
| A1 | Approvvigionamento di materie prime | Silvicoltura, estrazione mineraria |
| A2 | Trasporti | Materie prime alla fabbrica |
| A3 | Produzione | Segheria, fusione, dosaggio |
| A4 | Trasporto al sito | Dalla fabbrica al cantiere |
| A5 | Costruzione | Installazione, rifiuti, opere temporanee |
| B1–B7 | Usa la fase | Manutenzione, riparazione, sostituzione |
| C1-C4 | Fine della vita | Demolizione, trasporto, lavorazione, smaltimento |
| D | Oltre il ciclo di vita | Riuso, riciclo, recupero energetico crediti |
Per i materiali strutturali, i moduli A1–A3 (dalla culla al cancello) tipicamente dominano il profilo del carbonio incorporato. Tuttavia, per il legname, la contabilizzazione del carbonio biogenico in tutti i moduli – in particolare il sequestro in A1 e il rilascio/evitamento in C e D – cambia radicalmente il quadro.
Carbonio biogenico: il vantaggio unico del legno
A differenza dell’acciaio e del cemento, il legno è un materiale biogenico: viene prodotto dalla CO₂ atmosferica attraverso la fotosintesi. Ogni metro cubo di legno tenero strutturale contiene circa 250 kg di carbonio, equivalenti a circa 920 kg di CO₂ rimossi dall'atmosfera durante la crescita degli alberi.
Il ciclo del carbonio nelle costruzioni in legno
- Fase di crescita: gli alberi assorbono CO₂ dall'atmosfera, convertendola in cellulosa, emicellulosa e lignina
- Raccolta: le foreste gestite in modo sostenibile vengono ripiantate, dando inizio a un nuovo ciclo di sequestro
- Produzione: la segheria richiede un apporto energetico relativamente basso (principalmente da residui di biomassa)
- Durata di servizio: il carbonio rimane bloccato nella struttura in legno per oltre 60–100 anni
- Fine vita: il destino del carbonio dipende dal percorso di smaltimento (riutilizzo, riciclaggio, recupero energetico o discarica)
Fattori di sequestro per specie
| Specie | Densità (kg/m³) | Contenuto di carbonio (kg/m³) | CO₂ Sequestrata (kg/m³) |
|---|---|---|---|
| Abete rosso (C24) | 420 | 210 | 770 |
| Pino silvestre (C24) | 450 | 225 | 825 |
| Larice Europeo | 550 | 275 | 1.010 |
| Abete di Douglas | 510 | 255 | 935 |
| Legno lamellare (GL24h) | 420 | 210 | 770 |
| CLT (legno a strati incrociati) | 470 | 235 | 862 |
Contenuto di carbonio calcolato come 50% della massa essiccata al forno. Equivalente di CO₂ = massa di carbonio × 3,67 (rapporto di peso molecolare).
Confronto del carbonio incorporato: dalla culla al cancello (A1–A3)
Per chilogrammo di materiale
| Materiale | Carbonio Incorporato (kgCO₂e/kg) | Fonte |
|---|---|---|
| Legno tenero strutturale (C24, essiccato in forno) | 0,20–0,45 | Database ICE v3.0, EPD |
| Legno lamellare (GL24h–GL32h) | 0,30–0,55 | EPD (produttori nordici) |
| Pannelli X-LAM | 0,35–0,60 | EPD (produttori europei) |
| Acciaio strutturale (mix britannico) | 1.20–1.55 | Database ICE v3.0 |
| Acciaio strutturale (alto contenuto riciclato) | 0,70–0,95 | EPD (produzione EAF) |
| Armatura in acciaio (armatura) | 1.40–1.80 | Database ICE v3.0 |
| Calcestruzzo preconfezionato (C30/37) | 0,10–0,15 | Database ICE v3.0 |
| Cemento armato (impasto tipico) | 0,15–0,20 | Calcolato (calcestruzzo + armatura) |
| Cemento (CEM I) | 0,85–0,95 | Database ICE v3.0 |
Nota importante: il confronto per chilogrammo è fuorviante per la progettazione strutturale perché i materiali hanno densità ed efficienze strutturali molto diverse. È essenziale un confronto tra unità funzionali.
Per unità funzionale: confronto tra travi a pavimento
Confronto dei materiali in base all'unità funzionale - ad es. una trave di 5 metri che trasporta un carico sul pavimento domestico di 2,5 kN/m² — fornisce un confronto significativo:
| Soluzione | Sezione | Massa (kg/m) | Carbonio A1–A3 (kgCO₂e/m) | Carbonio sequestrato (kgCO₂e/m) | Carbonio netto (kgCO₂e/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| Legname C24 | 47×250mm | 4.9 | 1,5 | –9.0 | –7,5 |
| GL24h legno lamellare | 100×200mm | 8.4 | 3.8 | –15.4 | –11.6 |
| Acciaio UB | 203×133×25 | 25.1 | 35.1 | 0 | +35,1 |
| Trave RC | 225×350mm | 189 | 28.4 | 0 | +28,4 |
Il carbonio netto include il sequestro biogenico per le opzioni di legname. L'acciaio e il cemento non presentano alcun vantaggio di sequestro.
Questo confronto di unità funzionali dimostra che le soluzioni in legno non sono semplicemente “meno dannose” dell’acciaio o del cemento: sono veramente carbon-negative quando è incluso il sequestro biogenico.
Confronto del carbonio nell'intero edificio
Tipico edificio per uffici a 3 piani (2.000 m² GIA)
| Sistema strutturale | Carbonio della sovrastruttura (tCO₂e) | Carbonio per m² (kgCO₂e/m²) | Carbonio sequestrato (tCO₂e) | Carbonio netto (tCO₂e) |
|---|---|---|---|---|
| Telaio in acciaio + coperta in composito | 480 | 240 | 0 | +480 |
| Telaio in ca + soletta piana | 520 | 260 | 0 | +520 |
| Struttura in legno lamellare + solai in XLAM | 180 | 90 | –320 | –140 |
| Struttura in legno + solai in CLT | 150 | 75 | –280 | –130 |
Dati basati su casi di studio pubblicati e parametri di riferimento LETI Embody Carbon Primer.
Edilizia residenziale (per abitazione, ~85 m²)
| Metodo di costruzione | Carbonio Incorporato (tCO₂e) | Sequestrati (tCO₂e) | Netto (tCO₂e) |
|---|---|---|---|
| Muratura tradizionale + acciaio | 35–45 | 0 | da +35 a +45 |
| Struttura in legno + rivestimento in muratura | 15–22 | Da –12 a –18 | da +3 a +4 |
| Legno intero (CLT/telaio + rivestimento in legno) | 10–15 | Da –18 a –25 | Da –8 a –10 |
| Legno modulare (fabbricato in fabbrica) | 8–12 | Da –15 a –22 | Da –7 a –10 |
Dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD)
Le EPD forniscono i dati sul carbonio incorporato più affidabili e specifici per il prodotto. Si tratta di documenti verificati da terze parti secondo la norma EN 15804+A2 che dichiarano l'impatto ambientale di prodotti specifici di produttori specifici.
Perché le EPD sono importanti per i prescrittori
- Precisione: dati specifici del prodotto anziché medie di database generici
- Comparabilità: la metodologia standardizzata consente un confronto omogeneo
- Verifica: Verifica di parte terza da parte di organismi accreditati
- Regolamento: sempre più richiesto per domande di pianificazione e regolamenti edilizi
- Sistemi di valutazione: crediti BREEAM e LEED per le valutazioni supportate dall'EPD
Punti chiave dei dati EPD per il legname
Quando esamini le EPD del legname, concentrati su:
- GWP-fossile (A1–A3): emissioni derivanti dall'uso di combustibili fossili nella produzione
- GWP-biogenico (A1–A3): flussi di carbonio biogenico (negativo per il legname = sequestro)
- GWP totale (A1–A3): somma di fossili e biogenici (spesso netto negativo per il legname)
- Modulo D: Crediti per riutilizzo, riciclaggio o recupero energetico a fine vita
Richiesta di EPD ai fornitori
Quando si specifica legno strutturale C24 o legno lamellare BSH, richiedere:
- EPD specifica del prodotto (preferita) o EPD media del settore
- Operatore del programma EPD e numero di registrazione
- Unità dichiarata e confine del sistema (quali moduli sono inclusi)
- Conferma che la EPD segue la norma EN 15804+A2 (norma attuale)
Metodologia di calcolo del carbonio
Valutazione dettagliata del carbonio nell'intero ciclo vitale
- Definire l'equivalente funzionale: tipo di edificio, dimensioni, durata di progetto, requisiti prestazionali
- Quantificare i materiali: computo metrico per gli elementi strutturali
- Assegnare fattori di carbonio: utilizzare le EPD ove disponibili, il database ICE per le lacune
- Calcola A1–A3: quantità di materiali × fattori di carbonio
- Stima A4–A5: distanze di trasporto ed emissioni del processo di costruzione
- Valutare B1–B7: manutenzione, riparazione e sostituzione nel corso della vita prevista
- Modello C1–C4: Scenari di fine vita (demolizione, trasporto, lavorazione)
- Calcola Modulo D: Benefici derivanti dal riutilizzo, riciclo, recupero energetico
- Segnalare il carbonio biogenico: dichiarare separatamente il carbonio sequestrato
- Benchmark: confrontare con gli obiettivi LETI, RIBA o WLCA
Fattori di carbonio per stime rapide
Per la progettazione in fase iniziale quando non sono ancora disponibili EPD dettagliate:
| Materiale | Fattore di carbonio rapido | Unità | Note |
|---|---|---|---|
| Legno tenero strutturale | –1,4 kgCO₂e/kg | Netto (incl. sequestro) | Stima conservativa |
| Legno tenero strutturale | +0,3 kgCO₂e/kg | Solo fossili (escl. sequestro) | Per la segnalazione dei fossili GWP |
| Lamellare | –1,2 kgCO₂e/kg | Netto (incl. sequestro) | L'adesivo aggiunge carbonio fossile |
| XLAM | –1,1 kgCO₂e/kg | Netto (incl. sequestro) | Più adesivo del legno lamellare |
| Acciaio strutturale | +1,4 kgCO₂e/kg | Mix medio del Regno Unito | Varia in base al contenuto riciclato |
| Cemento armato | +0,18 kgCO₂e/kg | Tipico C30/37 + armatura | Varia con il contenuto di cemento |
Contesto normativo
Regno Unito Parte Z (proposta)
La proposta di modifica della Parte Z ai regolamenti edilizi del Regno Unito richiederebbe valutazioni del carbonio sull’intero ciclo di vita per gli edifici superiori a 1.000 m². Sebbene non sia ancora entrato in vigore, indica la direzione da seguire e molti clienti stanno già adottando volontariamente i suoi principi.
Quadro a livello dell'UE
Il quadro Level(s) della Commissione Europea include l'indicatore 1.2 (potenziale di riscaldamento globale del ciclo di vita) come parametro fondamentale di sostenibilità. Viene sempre più menzionato negli appalti pubblici e nelle normative edilizie nazionali in tutti gli Stati membri dell’UE.
Obiettivi di carbonio incarnati dalla LETI
La London Energy Transformation Initiative (LETI) ha pubblicato obiettivi di carbonio incorporati:
| Tipologia Edificio | Obiettivo 2020 (kgCO₂e/m²) | Obiettivo 2030 (kgCO₂e/m²) |
|---|---|---|
| Residenziale | <500 (A1–A5) | <300 (A1–A5) |
| Ufficio commerciale | <600 (A1–A5) | <350 (A1–A5) |
| Istruzione | <500 (A1–A5) | <300 (A1–A5) |
I sistemi strutturali in legno rappresentano una delle strategie più efficaci per raggiungere questi obiettivi, in particolare i parametri di riferimento del 2030 che sono estremamente impegnativi con telai in acciaio o cemento.
Strategie di progettazione per ridurre al minimo il carbonio incorporato
Gerarchia di selezione dei materiali
- Riutilizzare la struttura esistente ove possibile (zero carbonio incorporato aggiuntivo)
- Specificare il legname come materiale strutturale principale
- Utilizzare acciaio riciclato (produzione EAF) dove il legname non è fattibile
- Ottimizzazione delle miscele di calcestruzzo (sostituzione del GGBS/PFA, minor contenuto di cemento)
- Progettazione per il disassemblaggio per consentire il riutilizzo futuro (vantaggio del Modulo D)
Strategie di riduzione del carbonio specifiche per il legname
- Specificare legno strutturale C24 da fonti sostenibili certificate (garantisce il reimpianto e il sequestro continuo)
- Utilizzare legno lamellare e X-LAM per campate più lunghe anziché ricorrere all'acciaio
- Connessioni di progettazione per lo smontaggio (bullonate anziché saldate/incollate)
- Ridurre al minimo gli sprechi attraverso elenchi di taglio accurati e riutilizzo degli scarti
- Specificare l'essiccazione in forno utilizzando l'energia della biomassa (riduce il carbonio fossile in A3)
- Considerare il rivestimento in legno e le finiture interne per massimizzare il volume di sequestro
Strutture ibride
Laddove il legno puro non è fattibile (ad esempio strutture seminterrate, nuclei di grattacieli), gli approcci ibridi ottimizzano il carbonio:
- Sovrastruttura in legno su sottostruttura in calcestruzzo
- Solai in legno lamellare/XLAM con nuclei in acciaio o calcestruzzo
- Tetto in legno su pareti in muratura/cemento
- Pannelli di tamponamento in legno su telai in acciaio o cemento
Caso di studio: confronto del carbonio nella pratica
Blocco residenziale di 4 piani (24 appartamenti, 2.100 m² GIA)
Opzione A: telaio in cemento armato
- Carbonio incorporato nella sovrastruttura: 580 tCO₂e
- Intensità di carbonio: 276 kgCO₂e/m²
- Carbonio sequestrato: 0 tCO₂e
- Carbonio netto: +580 tCO₂e
Opzione B: struttura in legno lamellare + solai in X-LAM
- Carbonio incorporato nella sovrastruttura: 165 tCO₂e
- Intensità di carbonio: 79 kgCO₂e/m²
- Carbonio sequestrato: –340 tCO₂e
- Carbonio netto: –175 tCO₂e
Risparmio di carbonio: 755 tCO₂e (equivalenti a 190 voli andata e ritorno Londra–New York)
Ciò dimostra che la sola scelta dei materiali, senza alcuna modifica alla forma, alle dimensioni o alla funzione dell’edificio, può trasformare un progetto da un significativo emettitore di carbonio a un deposito netto di carbonio.
Contabilità del carbonio biogenico: i dettagli tecnici
Approccio EN 15804+A2
L’attuale norma europea per le EPD (EN 15804+A2, in vigore dal 2022) richiede una rendicontazione separata di:
- GWP-fossile: Emissioni derivanti dalla combustione di combustibili fossili e da processi industriali
- GWP-biogenico: flussi di carbonio relativi a materiali biogenici (assorbimento e rilascio)
- GWP-luluc: impatto sull'uso del territorio e sui cambiamenti nell'uso del territorio
- GWP totale: somma di tutti e tre i componenti
Per i prodotti del legno, la contabilità del carbonio biogenico funziona come segue:
| Modulo | Flusso di carbonio biogenico | Valore tipico (per m³ di legno tenero) |
|---|---|---|
| A1 (silvicoltura) | Assorbimento di CO₂ durante la crescita degli alberi | da –770 a –920 kgCO₂/m³ |
| A1–A3 (fase del prodotto) | Biogenico netto (assorbimento meno perdite di lavorazione) | da –700 a –850 kgCO₂/m³ |
| C3–C4 (fine vita) | Rilascio durante l'incenerimento o la decomposizione | da +700 a +850 kgCO₂/m³ |
| D (oltre il ciclo di vita) | Emissioni evitate grazie al recupero energetico | da –200 a –400 kgCO₂/m³ |
La regola “–1/+1” significa che il carbonio biogenico immagazzinato nel legno è dichiarato negativo nel modulo A1 e positivo nel modulo C (quando rilasciato a fine vita). Durante l’intero ciclo di vita, il carbonio biogenico è teoricamente neutro, ma i tempi sono importanti. Conservare il carbonio per 60-100 anni in un edificio ne ritarda il rilascio, fornendo un reale beneficio climatico durante i decenni critici della decarbonizzazione.
Stoccaggio temporaneo del carbonio
Il concetto di stoccaggio temporaneo del carbonio riconosce l’importanza di ritardare le emissioni di CO₂. Una tonnellata di CO₂ immagazzinata nel legno per 100 anni offre maggiori benefici climatici rispetto alla stessa tonnellata rilasciata oggi, perché:
- Riduce la concentrazione massima di CO₂ atmosferica durante il periodo critico
- Guadagna tempo per la decarbonizzazione di altri settori
- Alla fine del suo ciclo di vita, il legname può essere riutilizzato, riciclato o utilizzato per produrre energia (sostituendo i combustibili fossili)
Alcuni quadri di contabilità del carbonio (ad esempio PAS 2080, protocollo GHG) stanno sviluppando metodi per accreditare lo stoccaggio temporaneo, sebbene questa rimanga un’area in evoluzione.
Comunicare i vantaggi in termini di carbonio ai clienti
Quando si presentano ai clienti i vantaggi in termini di carbonio del legno:
- Utilizza unità funzionali: confronta travi, pavimenti o interi edifici, non materie prime
- Separare fossile e biogenico: riportare chiaramente sia il fossile GWP che il sequestro
- Norme di riferimento: citare EN 15978, EN 15804 e benchmark riconosciuti (LETI, RIBA)
- Fornire il contesto: esprimere i risparmi in termini riconoscibili (viaggi equivalenti in auto, voli, emissioni domestiche)
- Riconoscere l'incertezza: i dati sul carbonio presentano una variabilità intrinseca: intervalli attuali, non falsa precisione
- Link alla certificazione: collegare i benefici del carbonio alla certificazione FSC/PEFC garantendo una gestione sostenibile delle foreste
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