Materiali cementizi riflettenti contro le isole di calore

L’ondata di calore che sta investendo l’Italia (e l’Europa) in queste settimane ha effetti ben visibili anche sulla pavimentazione stradale delle nostre città. A fine giugno, per esempio, a Roma l’asfalto dei marciapiedi si è sciolto arrivando addirittura a coprire alcuni tombini. Lo stesso è accaduto anche in altre capitali europee dal clima solitamente meno afoso, come Parigi e Berlino.

L’innalzamento delle temperature nelle aree metropolitane si deve alle caratteristiche termiche e radiative delle superfici più scure che assorbono calore e non permettono adeguata traspirazione ed evaporazione del terreno: gli esperti definiscono questo fenomeno “isola di calore urbana” (UHI) e indicano, tra i principali responsabili, la carenza di aree verdi e l’utilizzo eccessivo di pavimentazioni scure in asfalto.

Per questo, università, centri di ricerca e aziende produttrici di materiali edili stanno lavorando per sviluppare materiali più chiari ed ecosostenibili per le pavimentazioni stradali. Si tratta di calcestruzzi che, con le prestazioni applicative consolidate, combinano superfici a elevato potere riflettente – quindi “più fresche” – che possano contrastare le isole di calore.

Italcementi ha svolto una serie di test e studi sperimentali sul proprio calcestruzzo drenante i.idro DRAIN, in occasione del lancio sul mercato del prodotto, insieme all’Unità Tecnica per l'Efficienza Energetica - Servizio Residenziale e Terziario di Enea. “Nel 2012 sono stati testati alcuni campioni di riferimento in conglomerato bituminoso drenante – il comune asfalto stradale – e altri campioni di i.idro DRAIN bianco e grigio, sia tradizionali che nella versione TX Active, il principio attivo brevettato da Italcementi che contribuisce ad abbattere lo smog nei centri urbani. Le misure e le successive elaborazioni sono state condotte con apparati sperimentali avanzati conformi alle normative ASTM E903, ISO 9050 ed EN 410. La collaborazione con il Centro Ricerche Enea prosegue oggi nell’ambito del progetto triennale COOL IT, finanziato a valere sul Fondo per la Ricerca di Sistema Elettrico – spiega la responsabile scientifica della ricerca in Italcementi, Claudia Capone – incentrato sullo sviluppo di calcestruzzi cool per le moderne aree urbane. Nel quadro della caratterizzazione delle prestazioni del calcestruzzo i.idro DRAIN, è stata determinata la riflettanza solare (SR), definita come rapporto tra la radiazione riflessa rispetto a quella solare incidente. Un materiale con una superficie a elevata SR evita di assorbire e accumulare calore e mantiene bassa la propria temperatura superficiale rispetto a superfici più scure con più bassa SR”.

I risultati della ricerca Enea

La tabella riassume i dati sperimentali ottenuti in laboratorio. Si può notare come l’asfalto abbia una bassissima riflettanza solare (SR): quasi tutta la radiazione solare viene assorbita dalla superficie e restituita sotto forma di calore. Il calcestruzzo, al contrario, anche nella versione grigia e priva del principio attivo TX Active, mostra maggiori valori di SR; la formulazione bianca TX Active consente prestazioni ulteriormente migliorate.

Tali misure in laboratorio condotte con Enea hanno evidenziato la possibilità che una pavimentazione i.idro DRAIN, appena posata e quindi in situazioni ottimali, possa raggiungere, in condizioni che simulano irraggiamento spinto in climi caldi e in zone maggiormente esposte, temperature fino a 20-30°C inferiori a quelle in asfalto altrettanto giovane. 

Dopo i test in laboratorio siamo passati ai test sul campo, condotti su applicazioni in scala reale, e hanno confermato che una pavimentazione in calcestruzzo drenante cool ha una temperatura superficiale di almeno di 10 -15 °C inferiore rispetto ad una pavimentazione in asfalto – spiega Claudia Capone. Su questa base, una delle prestazioni più interessanti di i.idro DRAIN, che sta riscuotendo sempre maggiori consensi da parte dei progettisti, è proprio la capacità di mitigazione dell’effetto “isola di calore urbana”. Questa caratteristica si può definire in termini tecnici di elevato “Effetto Albedo” e trova perfetta applicazione sulle superfici in calcestruzzo di aree fortemente urbanizzate e surriscaldate.

L’impatto che le odierne aree urbane hanno sui cambiamenti climatici in atto e viceversa è un tema di scottante attualità. Le città del futuro richiedono soluzioni ed azioni di mitigazione e/o compensazione dell’innalzamento della temperatura locale e globale, di cui i gas-serra sono tra le principali cause. Il riscaldamento globale (GW) è da contenere almeno entro i 2°C entro il 2030, secondo l’ultimo accordo della conferenza sul clima di Parigi COP21. Nelle città, il GW si associa all’effetto “isola di calore urbana UHI” con temperature che, di media, negli ambienti cittadini sono superiori di almeno 10°C rispetto alle aree rurali circostanti.

Questo è lo scenario che stiamo osservando – aggiunge Capone-Tra gli altri effetti, il global warming e le isole di calore urbane hanno conseguenze indesiderate sul ridotto comfort degli spazi urbani aperti e sull’aumento dei consumi energetici per raffrescamento indoor di edifici con medio-basso livello di isolamento termico.

L’effetto Albedo

Per abbassare la temperatura in città è importante, oltre ad aumentare le zone verdi, anche l’applicazione di materiali cementizi cool che hanno la capacità di mitigare le “isole di calore urbane” sfruttando l’effetto Albedo, caratteristica tipica delle superfici chiare o, comunque, ad elevata riflettenza solare o albedo. “Sulle superfici chiare, l'Albedo tende a 1 e garantisce temperature inferiori rispetto a superfici scure, a bassa riflettanza solare – conferma Capone. Per questo abbiamo investito nella ricerca di soluzioni cementizie cool. L’aumento dell'effetto Albedo delle superfici è riportato anche dall'IPCC (Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico) tra le tecniche di solar radiation management, che la moderna geo-ingegneria affianca ad altre tecniche già consolidate, per contrastare il global warming”.

A confermare l’efficacia delle pavimentazioni drenanti con elevata riflettanza solare è Alberto Ghezzi, tecnico senior di Italcementi in materiali per pavimentazioni orizzontali: “i.idro DRAIN è la prima delle soluzioni “cool” di Italcementi ad aver trovato applicazione concreta e che si sta sempre più consolidando. Essendo un calcestruzzo poroso e drenante, è caratterizzato da una superficie più fredda di una pavimentazione compatta, anche grazie alla sua struttura aperta.

i.idro DRAIN può essere impiegato in colorazione naturale grigia, bianca, o colorata: “Se si opta per i.idro DRAIN in tonalità chiare e/o bianca - prosegue Ghezzi – l’effetto cool viene amplificato, perché si conferisce un elevato potere riflettente ad una superficie che già di per sé tende a raffreddarsi naturalmente. E per potenziare l'effetto si può applicare i.idro DRAIN nella versione TX Active.”

Ora stiamo studiando anche soluzioni in calcestruzzo per superfici compatte, come i masselli per pavimentazioni esterne in aree urbane, come cortili, piazze, piazzali – conferma Capone. E nulla toglie che, grazie ai risultati delle nostre ricerche in corso, anche calcestruzzi più scuri possano essere realizzati per riflettere la radiazione solare in maniera più efficace delle superfici colorate tradizionali di coloro comparabile, con la progettazione di matrici cementizie con superfici cool, non necessariamente chiare.

i.idro DRAIN: dove e perché

In questi anni sono numerosi i progettisti che hanno scelto i.idro DRAIN. Il motivo è da ricercare non solo nella bellezza estetica di un materiale sostenibile e più chiaro rispetto all'asfalto: «i.idro DRAIN è un materiale caratterizzato da elevata flessibilità di applicazione con una serie di plus importanti - conferma Alberto Ghezzi -. È infatti un prodotto trasversale che può essere utilizzato in strade secondarie e di accesso, aree di sosta, marciapiedi, parcheggi, aree pedonali, piste ciclabili, viali e giardini pubblici. Stiamo comunque portando avanti anche lo studio di soluzioni cool complementari, per superfici compatte».

Tra le applicazioni più recenti di i.idro DRAIN c’è l’oratorio di Rezzato (BS), il primo oratorio Nzeb (a energia “quasi zero”) a livello nazionale, l'Energy Park di Vimercate, polo d'attrazione di aziende e multinazionali hi-tech ad alto contenuto innovativo e tecnologico del territorio e dell'hinterland milanese, la piazza del Kilometro Rosso, il parco scientifico-tecnologico di Stezzano, alle porte di Bergamo, le pavimentazioni del parco della Biblioteca degli Alberi a Milano, oltre a numerose piste ciclabile sparse in tutta Italia.