SOSTENIBILITA' ENERGETICA E AMBIENTALE DELL COSTRUZIONI

Conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente conosce e comprende:

•       i fondamenti del Life Cycle Thinking e la metodologia della Life Cycle Assessment (LCA) applicata al settore delle costruzioni, nelle sue fasi metodologiche normate;

•       i meccanismi di generazione degli impatti ambientali connessi ai flussi di materia ed energia lungo l'intero ciclo di vita dei prodotti edilizi, dalla produzione all'uso alla dismissione;

•       il profilo ambientale dei principali materiali e prodotti da costruzione, le caratteristiche dei materiali a basso impatto e il ruolo delle materie seconde;

•       il quadro normativo e legislativo europeo e nazionale in materia di energia e ambiente, i marchi di qualità ecologica, i Criteri Ambientali Minimi (CAM) e le Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD);

•       i protocolli multicriterio per la valutazione della qualità ambientale degli edifici, con particolare riferimento a ITACA, LEED e BREEAM.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente è in grado di:

•       impostare e interpretare un'analisi LCA di un manufatto edilizio, selezionando unità funzionale, confini del sistema e categorie di impatto appropriati, anche in ambiti nuovi o non familiari e in contesti interdisciplinari;

•       valutare comparativamente il profilo ambientale di materiali e prodotti da costruzione e leggere criticamente una Dichiarazione Ambientale di Prodotto;

•       applicare i Criteri Ambientali Minimi in fase progettuale e verificare la conformità delle soluzioni adottate;

•       impiegare i protocolli di certificazione ambientale per la valutazione multicriterio della qualità ambientale di un edificio;

•       condurre l'analisi energetico-ambientale di un manufatto edilizio, dalla raccolta e organizzazione dei dati fino alla presentazione e discussione dei risultati.

Autonomia di giudizio

Lo studente è in grado di formulare giudizi autonomi sulla sostenibilità energetico-ambientale di soluzioni costruttive alternative, anche sulla base di informazioni limitate o incomplete, integrando conoscenze di ambito tecnologico, energetico e normativo e gestendo la complessità propria della valutazione multicriterio. Sa riconoscere in che misura le scelte metodologiche compiute — unità funzionale, confini del sistema, banche dati e metodi di caratterizzazione impiegati — condizionino gli esiti dell'analisi, e sa riflettere sulle responsabilità sociali, ambientali ed etiche connesse alle soluzioni proposte. Tale capacità è sviluppata principalmente attraverso l'esercitazione di analisi energetico-ambientale di un manufatto a scelta dello studente, che richiede di raccogliere e interpretare dati, operare scelte metodologiche motivate e discuterne criticamente le implicazioni.

In questa prospettiva l'insegnamento contribuisce all'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite, affrontando tematiche legate all'energia, all'efficienza energetica degli edifici e all'impatto ambientale delle tecnologie edilizie, in accordo con i seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs):

•       SDG 7 — Energia pulita e accessibile: la valutazione del fabbisogno e delle prestazioni energetiche del sistema edificio-impianto orienta verso soluzioni a minore consumo e a maggiore ricorso alle fonti rinnovabili;

•       SDG 11 — Città e comunità sostenibili: i protocolli multicriterio e i Criteri Ambientali Minimi forniscono strumenti operativi per elevare la qualità ambientale del costruito e degli insediamenti;

•       SDG 12 — Consumo e produzione responsabili: l'analisi del ciclo di vita, i marchi di qualità ecologica e le Dichiarazioni Ambientali di Prodotto educano alla scelta consapevole di materiali e processi produttivi, al recupero delle materie seconde e alla riduzione dei rifiuti da costruzione e demolizione;

•       SDG 13 — Lotta contro il cambiamento climatico: la quantificazione del carbonio incorporato e di quello operativo consente di indirizzare le scelte progettuali verso la mitigazione delle emissioni climalteranti.

Abilità comunicative

Lo studente è in grado di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità, con linguaggio tecnico appropriato, le conclusioni della propria analisi e le ragioni metodologiche che le sostengono, rivolgendosi a interlocutori sia specialisti sia non specialisti, e di impiegare le forme di rappresentazione proprie della disciplina: diagrammi di flusso del sistema di prodotto, istogrammi di caratterizzazione degli impatti, schede di protocollo. Tali abilità sono esercitate mediante la redazione dell'elaborato finale e il colloquio orale di gruppo sull'esercitazione, che richiede anche di sostenere il confronto sulle scelte compiute.

Capacità di apprendimento

Lo studente acquisisce la capacità di aggiornare in modo auto-diretto le proprie competenze in un settore soggetto a rapida evoluzione normativa e tecnologica, consultando criticamente banche dati e archivi di Dichiarazioni Ambientali di Prodotto, protocolli di valutazione, direttive europee e norme tecniche, e di valutare l'attendibilità e la trasferibilità dei dati reperiti. Tale capacità è promossa dall'analisi autonoma di casi applicativi e dall'uso diretto delle fonti durante lo svolgimento dell'esercitazione.

L'insegnamento prevede 60 ore di didattica, di cui 21 ore di Didattica Erogativa e 39 ore di Didattica Interattiva.

Le lezioni frontali (Didattica Erogativa) sono prevalentemente dedicate all'acquisizione dei fondamenti teorici, metodologici e normativi indicati nella scheda «Programmazione».

Le esercitazioni e l'analisi energetico-ambientale di un manufatto edilizio a scelta dello studente (Didattica Interattiva) sviluppano le competenze applicative, l'autonomia di giudizio e le abilità comunicative, assicurando la coerenza fra obiettivi formativi e metodi adottati. L'esercitazione è svolta in gruppo, si articola progressivamente lungo il corso — definizione dell'oggetto di studio e dell'unità funzionale, raccolta dei dati di inventario, calcolo e interpretazione dei risultati — e si conclude con la redazione di un elaborato finale, discusso in sede d'esame.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

È importante che lo studente possieda:

1.      i fondamenti della trasmissione del calore e della termodinamica applicata;

2.      la capacità di impostare i bilanci energetici di un edificio e di interpretarne gli esiti;

3.      la conoscenza di base delle caratteristiche dei materiali da costruzione e degli elementi tecnici che compongono l'organismo edilizio.

Tali conoscenze costituiscono propedeuticità culturali e non formali: il Regolamento didattico del Corso di Studio non prevede propedeuticità formali per questo insegnamento.

La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, tuttavia è fortemente consigliata: partecipare con continuità alle lezioni rende più fruttuoso e veloce il percorso di studi e la guida del docente è determinante per arricchire e completare i supporti didattici consigliati. La frequenza assume particolare rilievo ai fini dell'esercitazione, che si sviluppa progressivamente durante il corso ed è oggetto di valutazione in sede d'esame.

Il corso è articolato sulle tematiche seguenti, finalizzate alla comprensione e alla valutazione del problema della sostenibilità energetico-ambientale delle costruzioni:

1.      I principi della sostenibilità ambientale.

2.      Materie prime, materie seconde e processi produttivi dei materiali da costruzione.

3.      Emissioni inquinanti generate dai processi tecnologici e relativi impatti ambientali.

4.      Indici di valutazione dell'impatto ambientale.

5.      Profilo ambientale dei principali materiali e prodotti da costruzione.

6.      Materiali da costruzione a basso impatto ambientale: caratteristiche e campi di impiego.

7.      Tecniche di dismissione eco-sostenibile e gestione dei materiali di risulta.

8.      Certificazione e marchi di qualità ecologica di materiali e prodotti da costruzione.

9.      Energetica dell'edificio e verifiche di legge.

10.   Principi e tecniche dell'analisi ambientale dei materiali: dall'Embodied Energy alla LCA.

11.   Fasi metodologiche della LCA.

12.   Protocolli internazionali per la valutazione multicriterio della qualità ambientale degli edifici, con particolare riferimento ai protocolli ITACA, LEED e BREEAM.

13.   Direttive europee, legislazione nazionale e norme tecniche in materia di sostenibilità energetico-ambientale delle costruzioni.

14.   Criteri Ambientali Minimi (CAM) e Dichiarazione Ambientale di Prodotto (EPD).

15.   Esempi di valutazione LCA di materiali e prodotti da costruzione.

• M. Lavagna, Life Cycle Assessment in edilizia. Progettare e costruire in una prospettiva di sostenibilità ambientale. Hoepli, Milano, 2012
• M. Cellura, Life Cycle Assessment applicata all’edificio. Metodologia e casi di studio sul sistema fabbricato-impianto. Editoriale Delfino Collana AICARR, Milano, 2017
• F. Asdrubali, G. Beccali, M. Cellura, F. Cumo, U. Di Matteo, F. Gugliermetti, L’analisi di ciclo di vita degli edifici. Celid, Torino, 2012
• I. Orberti, Prodotti edilizi per edifici ecocompatibili. Uno strumento per orientare la scelta. Maggioli Editore, Santarcangelo di Romagna, 2014
• G.L. Baldo, M. Marino, S. Rossi, Analisi del ciclo di vita LCA. Edizioni Ambiente, Città di Castello, 2008
• L. De Santoli, Analisi del ciclo di vita del sistema edificio-impianto. Palombi Editori, Roma, 2006
• Dispense del docente

L'esame consiste in un colloquio orale di gruppo sull'esercitazione svolta durante il corso e in un colloquio orale individuale sugli argomenti teorici trattati durante le lezioni, della durata indicativa di 30 minuti ciascuno.

Nella valutazione si terrà conto della pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, della qualità e completezza dei contenuti, della capacità di collegamento fra gli argomenti del programma, della proprietà di linguaggio tecnico e della capacità espressiva complessiva dello studente. Nel colloquio sull'esercitazione si valutano inoltre la correttezza dell'impostazione metodologica, la fondatezza dei dati impiegati e la capacità di interpretare criticamente i risultati.

Il voto finale, espresso in trentesimi, è determinato combinando l'esito dell'esercitazione (prova di gruppo), che incide per 15/30, e quello del colloquio individuale, che incide per 15/30.

Ai fini dell'attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:

•       Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei fondamenti del Life Cycle Thinking e del quadro normativo di riferimento; la capacità di utilizzare il linguaggio tecnico specifico è scarsa o nulla e non è in grado di ricostruire autonomamente le fasi di un'analisi di ciclo di vita.

•       Voto 18–21: lo studente possiede una conoscenza minima della metodologia LCA e degli strumenti di valutazione ambientale; espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro, con modesta capacità di collegamento e con una proprietà di linguaggio poco sviluppata; nell'esercitazione ha svolto un ruolo prevalentemente esecutivo.

•       Voto 22–25: lo studente possiede una discreta conoscenza dei contenuti, anche se limitata agli argomenti principali; ricostruisce le fasi dell'analisi e ne interpreta i risultati in modo non sempre lineare, esponendo con discreta proprietà di linguaggio tecnico; nell'esercitazione motiva le scelte compiute con argomentazioni essenziali.

•       Voto 26–28: lo studente possiede una buona conoscenza dei contenuti, collega criticamente metodologia, quadro normativo e strumenti di certificazione, discute con consapevolezza l'influenza delle scelte metodologiche sui risultati ed espone in modo chiaro e con linguaggio tecnico appropriato.

•       Voto 29–30 e lode: lo studente possiede una conoscenza approfondita dei contenuti, integra e gestisce la complessità della valutazione multicriterio, formula giudizi autonomi e ben argomentati anche in presenza di informazioni incomplete e dimostra ottime capacità comunicative e piena proprietà di linguaggio tecnico.

La verifica dell'apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l'integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

1.      Illustrare le fasi metodologiche della LCA secondo la normativa di riferimento, precisando il contenuto e la funzione di ciascuna di esse.

2.      Definire l'unità funzionale e i confini del sistema in uno studio LCA, discutendo l'influenza di tali scelte sugli esiti dell'analisi.

3.      Illustrare i principali indicatori di impatto ambientale impiegati in edilizia e il significato delle relative unità di misura.

4.      Descrivere gli elementi inquinanti generati dai processi produttivi dei materiali da costruzione e i corrispondenti impatti ambientali.

5.      Illustrare le caratteristiche e i campi di impiego dei materiali da costruzione a basso impatto ambientale, motivandone la scelta in un caso applicativo.

6.      Descrivere le tecniche di dismissione eco-sostenibile dei materiali di risulta e il ruolo delle materie seconde nel ciclo di vita del prodotto edilizio.

7.      Illustrare i marchi di qualità ecologica dei materiali e dei prodotti da costruzione, distinguendone le tipologie e il valore informativo.

8.      Descrivere la struttura di una Dichiarazione Ambientale di Prodotto e illustrare come se ne leggono i dati ai fini del confronto fra prodotti alternativi.

9.      Illustrare l'articolazione dei Criteri Ambientali Minimi e i criteri della loro applicazione in fase progettuale.

10.   Confrontare i protocolli ITACA, LEED e BREEAM in termini di struttura, criteri di valutazione e ambito di applicazione.

11.   Illustrare la differenza fra Embodied Energy ed Embodied Carbon e il loro ruolo nella valutazione del ciclo di vita di un edificio.

12.   Con riferimento all'esercitazione svolta, illustrare le scelte metodologiche adottate, le fonti dei dati di inventario impiegate e commentare criticamente i risultati ottenuti.