Una cupola di legno fatta solo di rifiuti
Catherine De Wolf è convinta che la digitalizzazione possa aprire la strada a un'economia più circolare nel settore delle costruzioni. La professoressa assistente e il suo gruppo di ricerca stanno dimostrando come ciò possa essere realizzato in un progetto pratico.
A prima vista, si potrebbe pensare che si tratti di un corso introduttivo alla lavorazione del legno: Nel laboratorio di falegnameria del Campus Hönggerberg, in questa mattina di gennaio, un gruppo di sei persone si è riunito intorno alla sega a nastro. Il compito è quello di tagliare travi di legno massiccio in strisce più sottili. Dopo brevi istruzioni, alcuni di loro si mettono subito al lavoro. Con una presa pratica, spingono le travi davanti alla lama della sega. Altri esitano e si chiedono se stanno tenendo le mani nel posto giusto.
Per alcuni membri del gruppo di ricerca guidato da Catherine De Wolf, professoressa assistente presso il Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e geomatica dell'ETH di Zurigo, il lavoro di carpenteria è effettivamente nuovo. Tuttavia, il corso intensivo è soprattutto un mezzo per raggiungere un fine; l'obiettivo del gruppo di ricerca del laboratorio di Ingegneria Circolare per l'Architettura (CEA) è un altro: nelle prossime quattro settimane, vogliono creare un edificio esclusivamente con rifiuti edili. Si tratta di una cupola semicircolare. La struttura di base è costituita dai listelli di legno che stanno tagliando a misura. "È divertente lavorare insieme", dice la dottoranda Deepika Raghu. Non ha mai avuto l'opportunità di costruire un edificio su scala così grande mentre studiava architettura.
Il progetto è iniziato lo scorso ottobre in un magazzino di automobili a Ginevra. Poco prima della sua demolizione, i ricercatori dell'ETH sono stati autorizzati a recuperare tutti i vecchi componenti dell'edificio che potevano utilizzare. Sotto la guida di specialisti della demolizione, De Wolf e i suoi tre dottorandi hanno smontato uno dei piani nelle sue singole parti. Hanno trasportato il loro bottino - truciolato, travi di legno, travi d'acciaio e alcuni tubi di plastica - a Zurigo con un mini-furgone.
Motivazione Sostenibilità
Come per la demolizione, la professoressa assistente De Wolf sta aiutando anche con i lavori di carpenteria. Attualmente sta percorrendo una trave di legno con un metal detector per individuare chiodi e altri oggetti estranei e rimuoverli prima della segatura. Il riutilizzo dei componenti secondo i principi dell'economia circolare è il tema centrale che la 32enne belga sta studiando all'ETH. La decisione di occuparsi di sostenibilità è stata presa molto prima, durante gli studi di architettura e ingegneria civile. In una delle sue prime lezioni, il docente annunciò che il settore delle costruzioni era la principale fonte di emissioni di gas serra al mondo, ricorda De Wolf. Essendo una persona che ama la natura, inizialmente rimase scioccata da questo fatto. "Ma poi ho pensato che potevo fare la differenza".
"Chi esegue da solo le fasi di lavoro dalla A alla Z trova le soluzioni migliori e allo stesso tempo si rende conto di quali siano le sfide da affrontare".Catherine De Wolf
Oggi, dopo più di dieci anni, De Wolf è convinto che gli strumenti e le tecnologie digitali siano la via per una maggiore sostenibilità nel settore delle costruzioni. Il progetto dome mira a mostrare dove e come la digitalizzazione porta valore aggiunto.
De Wolf vuole che tutti i membri del gruppo seguano un intero ciclo di riutilizzo, dallo smantellamento alla progettazione di un nuovo edificio e alla sua costruzione. "Chi esegue da solo le fasi di lavoro dalla A alla Z trova le soluzioni migliori e allo stesso tempo si rende conto delle sfide".,La professoressa assistente è convinta.
Travi di legno mancanti
"Nel retro del laboratorio di carpenteria, De Wolf studia il piano di costruzione con il dottorando Matthew Gordon. La forma della cupola geodetica non è stata scelta a caso. Con una struttura di base a triangoli, le cupole sono tra le strutture più efficienti in termini di spazio e di energia e sono anche estremamente stabili. Ciò che rende la cupola di legno dell'ETH così speciale è che i puntoni triangolari di diverse lunghezze sono dimensionati in modo tale da utilizzare la fornitura di materiale riutilizzato nel modo più efficiente possibile.
Gordon, che ha studiato fabbricazione digitale, ha programmato un algoritmo che calcola automaticamente la geometria e le dimensioni ottimali della cupola in base allo stock di legno. "L'obiettivo era quello di progettare il programma informatico in modo che non tagliasse le travi più grandi in piccoli pezzi e lasciasse il minor numero possibile di resti", spiega. Il dottorando sta attualmente verificando ancora una volta se i dati memorizzati nel computer per le travi di legno corrispondono alla realtà.
Durante i lavori di preparazione, si è accorto che mancavano alcune travi. Tuttavia, queste erano state pianificate nella costruzione. Gordon dovette quindi mettere alla prova la flessibilità del suo programma informatico. Rifece i calcoli la mattina stessa. Mentre il resto del gruppo segava una trave dopo l'altra, il capo progettista etichettava i nuovi componenti con il numero corrispondente sulla pianta. Finora, tutto sembra essere corretto: la prova del nove è stata superata.
Comunicare i componenti di seconda mano
"Questo episodio illustra una delle sfide più grandi quando si lavora con componenti usati", dice scherzando De Wolf. Per mancanza di spazio, le travi di legno sono state stoccate fuori dalle officine. Probabilmente qualcuno le aveva smaltite per errore. Problemi simili esistono anche nell'industria delle costruzioni, spiega. Ci sono sempre più aziende che commerciano componenti di seconda mano. Tuttavia, l'acquisto dei componenti è costoso e richiede tempo, e lo spazio per il deposito temporaneo è limitato. "L'ideale sarebbe che le aziende venissero informate di una demolizione o di uno smantellamento il prima possibile, in modo da poter iniziare subito a cercare acquirenti per i materiali", spiega De Wolf. In realtà, però, questo avviene spesso con poco preavviso".
"Soprattutto in tempi di pandemia, quando le interruzioni delle catene di fornitura globali ritardano innumerevoli progetti edilizi, i vantaggi dell'economia circolare diventano ancora più tangibili".Brandon Byers
Cosa succederebbe se tutte le informazioni sui componenti degli edifici esistenti fossero registrate su una piattaforma digitale? Gli architetti potrebbero così scoprire quando sono disponibili i materiali provenienti da edifici demoliti e progettarli per i nuovi edifici. "Soprattutto in tempi di pandemia, quando le interruzioni delle catene di approvvigionamento globali ritardano innumerevoli progetti di costruzione, i benefici dell'economia circolare diventano ancora più tangibili", spiega il dottorando Brandon Byers.
Nell'ambito del progetto della cupola, ha creato il prototipo di una piattaforma online per i componenti. Utilizzando gli elementi in legno come esempio, l'ingegnere civile qualificato mostra come sia possibile memorizzare le informazioni per diversi cicli di costruzione e aggiornarle in base alle esigenze. Il dottorando ha elencato e aggiornato dettagli come la data di installazione, le dimensioni e la qualità dei componenti in una tabella per ogni fase della vita del legno.
codice QR per ogni componente
Byers vede i vantaggi di questo passaporto digitale anche al di là degli aspetti pratici della costruzione. "Il dottorando ha quindi etichettato i componenti in modo chiaramente visibile con un codice QR che rimanda direttamente al passaporto dei materiali corrispondente su Internet.
Byers utilizza una fresa laser per incidere gli ultimi codici QR nel legno. Nel frattempo, nella sala dell'edificio inizia il lavoro di costruzione. Lavorando a coppie, i ricercatori avvitano i listelli di legno alle estremità. I dischi a forma di anello che hanno tagliato da tubi di plastica servono come giunti. Anche questi provengono dall'edificio di Ginevra; un tempo erano tubi dell'acqua. Poco meno di due ore dopo, il piano più basso si regge sui triangoli. Dopo tre giorni, la cupola è completa, o almeno quasi.
Ancora una volta, è chiaro che non tutto può essere pianificato quando si lavora con componenti usati per i quali non è disponibile quasi nessuna informazione: le modanature in legno sottopongono gli anelli di plastica a una tensione tale da farli deformare. Grazie alla fabbricazione digitale, esiste una soluzione anche a questo problema. Utilizzando una fresatrice controllata dal computer, i ricercatori hanno tagliato dei dischi rotondi dal truciolato di recupero, che si inseriscono con precisione negli anelli di plastica. "Questo non solo rende la cupola più stabile, ma la rende anche più estetica", dice Raghu, che ha guidato questa parte del progetto.
Corso estivo per studenti
"Mi rende orgoglioso vedere che bell'edificio ha costruito il mio gruppo di ricerca in così poco tempo", dice De Wolf al vernissage in un piccolo cerchio. Nel settore privato sono ancora pochi gli edifici costruiti interamente secondo i principi dell'economia circolare. "Perché un progetto come questo abbia successo, tutte le parti interessate devono andare nella stessa direzione", afferma la professoressa assistente.
Riunendo architetti, ingegneri e informatici di sesso femminile, De Wolf sta cercando di creare le condizioni necessarie, almeno nel suo gruppo di ricerca. Quasi più importante, tuttavia, è la combinazione di consapevolezza ambientale e affinità digitale, aggiunge. Non è così comune. "Da un lato ci sono attivisti verdi come Greta Thunberg e dall'altro geek tecnologici come Elon Musk", dice De Wolf. Al contrario, lei cerca specificamente appassionati di digitale che mettano la loro esperienza al servizio dell'ambiente.
Per la professoressa assistente una parte importante del suo lavoro è la divulgazione del suo campo di ricerca. Nell'ambito della Summer School di quest'anno, offre un corso in cui, insieme a studenti di vari dipartimenti, umwelt und Geomatik costruisce un'altra cupola con componenti riutilizzati. Questa cupola rimarrà nel Campus Hönggerberg per tutta l'estate come oggetto dimostrativo. Sono previsti una mostra sul tema "Economia circolare nell'edilizia" e alcuni eventi minori.
Video del rapporto
"Globe" Rischi (non) conosciuti
Questo testo è stato pubblicato nel numero 22/01 dell'ETH. Globo Pubblicato.
Scaricare ilLeggi il numero in formato PDF (PDF, 5,5 MB)
Leggi il numero online