Marciapiedi in calcestruzzo per contrastare il cambiamento climatico

Marciapiedi in calcestruzzo per contrastare il cambiamento climatico

Negli USA è stato realizzato uno studio riguardante la possibilità di contrastare il cambiamento climatico attraverso la realizzazione di marciapiedi in calcestruzzo particolari.

I marciapiedi sono il 40% delle superfici delle città americane

Sono molto pochi quelli che pensano ai marciapiedi come un target commerciale e tecnico per l’innovazione, senza considerare che invece rappresentano  un’abbondante superficie urbana, che copre circa il 40% delle città americane. E immaginiamo che la quota non sia così diversa in Europa. Ma proprio per la loro importante presenza, conformazione, colore … oltre ad essere una superficie di “mobilità” sono anche una fonte di emissione di calore.

A causa di quello che viene chiamato l’effetto “isola di calore urbana”, superfici densamente costruite e impermeabili come i marciapiedi possono assorbire la radiazione solare e riscaldare l’ambiente circostante riemettendo quella radiazione sotto forma di calore. Questo fenomeno rappresenta una seria minaccia per le città, e può portare ad aumenti della temperatura dell’aria fino a 14 °C, contribuendo a incrementare i rischi per la salute e l’ambiente.

In risposta a questo problema, i ricercatori del MIT Concrete Sustainability Hub (MIT CSHub) stanno studiando come una superficie che normalmente aumenta le isole di calore urbane possa invece ridurne l’intensità. La loro ricerca si concentra sui “pavimenti freschi“, che riflettono più radiazione solare ed emettono meno calore rispetto alle superfici di pavimentazione convenzionali. Negli Stati Uniti i marciapiedi sono realizzati in genere in calcestruzzo decorativo, in modo da assicurare alla città non solo una piattaforma di mobilità durevole e bassi costi di manutenzione ma anche esteticamente affine agli edifici e all’ambiente costruito urbano.

Un recente studio condotto da un team di ricercatori attuali ed ex del MIT CSHub sulla rivista Environmental Science and Technology è dedicato alle pavimentazioni fresche e la loro implementazione. Lo studio ha scoperto che potrebbero abbassare la temperatura dell’aria a Boston e Phoenix rispettivamente fino a 1,7 °C e 2,1 °C. Ridurrebbero anche le emissioni di gas serra, riducendo le emissioni totali fino al 3% a Boston e al 6% a Phoenix.

Per ottenere questi risparmi, tuttavia, è necessario selezionare strategie di pavimentazione fresca in base al clima, al traffico e alle configurazioni degli edifici di ciascun quartiere.

L’importanza dell’effetto albedo

È risaputo che le superfici più scure diventano più calde alla luce del sole rispetto a quelle più chiare.

Gli scienziati del clima usano una metrica chiamata “albedo” per aiutare a descrivere questo fenomeno.

Albedo è una misura della riflettività della superficie“, spiega Hessam AzariJafari, autore principale del documento e postdoc al MIT CSHub. “Le superfici con albedo basso assorbono più luce e tendono ad essere più scure, mentre le superfici con albedo alto sono più luminose e riflettono più luce”.

L’effetto Albedo è fondamentale per raffreddare i marciapiedi. Le tipiche superfici di pavimentazione, come l’asfalto convenzionale, possiedono una bassa albedo e assorbono più radiazioni ed emettono più calore. I pavimenti in calcestruzzo freschi, tuttavia, hanno materiali più luminosi che riflettono più di tre volte più radiazioni e, di conseguenza, riemettono molto meno calore.

“Possiamo costruire pavimentazioni fantastiche in molti modi diversi”, afferma Randolph Kirchain, ricercatore del Materials Science Laboratory e co-direttore del Concrete Sustainability Hub. “Materiali più luminosi come il cemento e gli aggregati di colore più chiaro offrono una maggiore albedo, mentre le pavimentazioni in asfalto esistenti possono essere rese ‘fredde’ attraverso rivestimenti riflettenti“.

I ricercatori di CSHub hanno considerato queste diverse opzioni in uno studio di Boston e Phoenix. La loro analisi ha preso in considerazione esiti diversi quando cemento, asfalto riflettente e calcestruzzo riflettente hanno sostituito le tradizionali pavimentazioni in asfalto, che costituiscono oltre il 95% delle pavimentazioni in tutto il mondo.

Per una comprensione completa dei benefici ambientali delle pavimentazioni fresche a Boston e Phoenix, i ricercatori hanno dovuto guardare oltre i semplici materiali per pavimentazione.

Questo perché oltre ad abbassare la temperatura dell’aria, le pavimentazioni fresche esercitano impatti diretti e indiretti sui cambiamenti climatici. Quindi si sono occupati non solo del problema del riscaldamento/raffrescamento, ma anche l’impatto sui consumi, il riciclo  a fine vita, la scelta dei materiali … 

Valutate e confrontate tre superfici: asfalto riflettente, calcestruzzo e calcestruzzo riflettente

Per determinare l’implementazione ideale di pavimentazioni fresche a Boston e Phoenix, i ricercatori hanno studiato gli impatti del ciclo di vita del passaggio dalle pavimentazioni in asfalto convenzionali a tre opzioni di pavimentazione fresca: asfalto riflettente, calcestruzzo e calcestruzzo riflettente.

Per fare ciò, hanno utilizzato simulazioni fisiche accoppiate per modellare edifici in migliaia di ipotetici quartieri. Utilizzando questi dati, hanno quindi addestrato un modello di rete neurale per prevedere gli impatti in base alle caratteristiche dell’edificio e del quartiere. Con questo strumento in atto, è stato possibile stimare l’impatto dei marciapiedi freddi per ciascuna delle migliaia di strade e centinaia di migliaia di edifici a Boston e Phoenix.

Oltre agli effetti albedo, hanno anche esaminato gli impatti incorporati per tutti i tipi di pavimentazione e l’effetto del tipo di pavimentazione sul consumo eccessivo di carburante del veicolo a causa delle qualità della superficie, della rigidità e del tasso di deterioramento.

Dopo aver valutato gli impatti del ciclo di vita di ciascun tipo di pavimentazione fresca, i ricercatori hanno calcolato quale materiale (asfalto convenzionale, asfalto riflettente, cemento e calcestruzzo riflettente) ha beneficiato maggiormente di ogni quartiere. Hanno scoperto che mentre i marciapiedi freschi erano vantaggiosi a Boston e Phoenix in generale, i materiali ideali variavano notevolmente all’interno e tra le due città.

Solo dopo aver considerato le emissioni incorporate e gli impatti sul consumo di carburante si è manifestato il tipo di pavimentazione ideale per ogni quartiere.

Una volta presa in considerazione l’incertezza sul ciclo di vita, i ricercatori hanno scoperto che le pavimentazioni in calcestruzzo riflettente hanno avuto i migliori risultati, dimostrandosi ottimali rispettivamente nel 53 percento e nel 73 percento dei quartieri di Boston e Phoenix.


Credit: https://www.inconcreto.net/31730-marciapiedi-raffreddati-in-calcestruzzo-per-contrastare-il-cambiamento-climatico?fbclid=IwAR2oP4ZsVpw32HUy8IQUWuDUuuH-MFVl8axhVxYr3Bqwnivpppi3E8aGmps