Soluzioni basate sulla natura nelle scuole: un modo verde per adattare gli edifici ai cambiamenti climatici a Solana de los Barros, Estremadura (Spagna)

Solana de los Barros è un comune spagnolo situato nella comunità autonoma dell'Estremadura.

Sulla base dei modelli climatici sviluppati dall'IPCC e inclusi negli scenari regionalizzati dei cambiamenti climatici per l'Estremadura, si prevede che le temperature medie massime e minime in questa regione aumenteranno di circa 4oC entro la fine del XXI^secolo (scenario delle alte emissioni - A2). Considerando che nei mesi più caldi la temperatura può raggiungere i 35oC, è di grande importanza adottare misure per contrastare l'aumento termico che si può sperimentare all'interno degli edifici. Inoltre, è stata osservata una diminuzione dei giorni freddi e un aumento dei giorni caldi. Se questa tendenza continua, è prevedibile un aumento delle ondate di calore. Considerando lo stesso scenario, le precipitazioni annue dovrebbero diminuire leggermente entro la fine del XXI^secolo, con una percentuale finale prevista inferiore del 20% rispetto a quella attuale.

Si prevede che gli edifici scolastici dovranno affrontare molteplici sfide nei prossimi decenni, chiedendo una ristrutturazione completa e una migliore considerazione delle misure di isolamento per garantire la salute e il benessere degli studenti e del personale scolastico.

In una prospettiva di cambiamento climatico, la gestione delle acque di dilavamento rappresenta un'ulteriore sfida, che comporta un aumento del costo del trattamento delle acque reflue per le fognature e una diminuzione dell'acqua disponibile nelle falde acquifere.

Insieme ai cambiamenti climatici, come già riconosciuto dalla valutazione degli ecosistemi del millennio 2011, negli ultimi 50 anni la Spagna ha subito un processo accelerato e senza precedenti di alterazioni a causa dell'insostenibilità del modello di sviluppo economico predominante e dello stile di vita ad esso associato. Sono stati promossi cambiamenti drastici nell'uso del suolo, che sono attualmente il principale motore diretto del deterioramento dell'ecosistema e della perdita di biodiversità nel paese.

L'obiettivo generale della NbS attuata è contribuire ad aumentare la resilienza degli edifici utilizzati per l'istruzione nella regione dell'Estremadura ai periodi sempre più frequenti di scarsità di calore e acqua causati dai cambiamenti climatici nei paesi dell'Europa meridionale, migliorando il benessere degli studenti e del personale che lavora in questo tipo di edifici.

Per raggiungere questo obiettivo generale, il presente studio di caso persegue una serie di obiettivi specifici:

1. Migliorare la conoscenza di NbS a livello di edificio.
2. Analizzare il rapporto costi-benefici degli NbS come strumenti di adattamento ai cambiamenti climatici.
3. Promuovere azioni di governance per migliorare la trasferibilità delle soluzioni attuate facilitandone l'inclusione nelle normative locali, regionali e nazionali.
4. Trasferire e replicare i prototipi di NbS implementati e testati in questo caso di studio, attraverso iniziative di capacity building per il personale specializzato.

Diversi NbS sono stati progettati, implementati e testati in una scuola elementare a Solana de los Barros (Badajoz, Estremadura, Spagna), come parte del progetto myBUILDINGisGREEN LIFE.

Le misure attuate possono essere classificate in quattro categorie principali: tetti verdi, facciate verdi, ventilazione e sviluppo di aree esterne.

In primo luogo, i tetti verdi sono stati implementati nell'edificio scolastico. I tetti verdi sono un'opzione promettente per ridurre la temperatura negli edifici, aumentando al contempo la biodiversità locale, rendendo l'ambiente di vita più piacevole e offrendo agli studenti la possibilità di un'esperienza di apprendimento diretto sull'adattamento ai cambiamenti climatici.

L'edificio pilota ha testato tre tipi di tetti verdi con una varietà di oltre 25 specie vegetali autoctone. La prima soluzione era un ampio tetto verde (mBiGCUVE 1), mentre la seconda soluzione era un tetto con una camera d'aria interna situata tra il tetto e il substrato di vegetazione (mBiGCUVE 2). È stato testato per mantenere una temperatura più elevata, migliorando anche i livelli di umidità e riducendo così le esigenze di irrigazione ausiliarie. La terza soluzione includeva un substrato più sostenibile (mBiG-SUS) che consente una migliore filtrazione dell'acqua piovana. La principale sostenibilità di questo substrato sta nel fatto che è composto da aggregati riciclati per la realizzazione del drenaggio del tetto. Due di questi tetti verdi riutilizzano l'acqua in eccesso per gravità per renderla disponibile per l'irrigazione.

La seconda categoria di NbS è costituita dalle facciate verdi. Il sistema di facciate verdi implementato comprende un sistema di fioriere impostate su strutture metalliche parallele e perpendicolari alle facciate degli edifici. Comprende piante rampicanti che proteggono la facciata dalla luce solare. C'è anche un sistema di tenda verticale con substrato minerale per la crescita verticale della vegetazione. Comprende piante per l'irrigazione idroponica che incorporano sostanze nutritive nel sistema e ne consentono la crescita sul substrato minerale. In un corridoio interno dell'edificio, è stato installato un giardino verticale interno con un'ampia varietà di specie vegetali per mantenere livelli di umidità adeguati e contenere le alte temperature sperimentate in questa stanza. Questo sistema richiede una continua manutenzione e potatura per evitare la caduta della parete a causa del sovrappeso.

Successivamente, un sistema di ventilazione è stato incluso nell'edificio, consentendo all'aria fresca di circolare nella scuola durante le ore notturne e mattutine (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Il sistema di ventilazione naturale indotta è stato creato programmando la chiusura e l'apertura automatica di cinque finestre. Questa misura raffredda l'ambiente e riduce le concentrazioni di CO2 all'interno e favorisce la riossigenazione all'interno delle aule.

Ulteriori interventi sono stati effettuati nel parco giochi della scuola. Oltre a piantare alberi per l'ombreggiatura naturale, sono state attuate diverse misure quali:

• Pergola vegetale: include un sistema di fioriere impostato su strutture metalliche simili a quella descritta per la facciata verde ma senza ancoraggio alle facciate degli edifici. Comprende piante rampicanti decidue.
• Pavimentazione porosa: superfici permeabili che migliorano l'infiltrazione dell'acqua piovana, riducendo il deflusso nel sistema fognario. Questo tipo di pavimentazione permette anche la crescita della vegetazione naturale.
• Strutture in legno per l'ombreggiatura di aree ricreative: queste strutture si trovano in parchi giochi con un alto tasso di occupazione da parte degli alunni. Sono stati progettati in collaborazione con la comunità educativa dell'edificio pilota.

Al fine di misurare l'impatto delle soluzioni implementate nell'edificio pilota, è stato elaborato un piano di monitoraggio e sono state effettuate le misurazioni. Poiché gli NbS richiedono molto tempo prima che tutti gli effetti diventino misurabili, lo schema di monitoraggio continuerà dopo la fine del progetto, fino alla primavera del 2028. Questo schema di monitoraggio a lungo termine è stato incluso nel piano After-LIFE del progetto myBUILDINGisGREEN LIFE, disponibile nella sezione risultati del sito web del progetto. È stato istituito un quadro di 22 indicatori per misurare: a) variazione di temperatura (temperatura interna e nell'involucro dell'edificio, temperatura e umidità esterna e risparmio stimato di energia e riscaldamento); b) gestione dell'acqua (risparmio stimato legato al consumo idrico e risparmio nella gestione dell'acqua piovana); c) gestione delle aree verdi (aumento della biodiversità vegetale e animale e del numero di specie vegetali autoctone recuperate idonee all'integrazione nelle aree verdi); d) qualità dell'aria interna e riduzione del rumore (livelli di concentrazione di CO2 all'interno delle aule, livelli di riduzione del rumore dall'esterno e livelli di inquinamento attraverso l'installazione di specie di bioindicatori e la formazione alla loro osservazione); e) rigenerazione urbana (efficienza energetica e aumento dell'area verde (superficie e percentuale));, f) governance e partecipazione (percezione della natura urbana da parte dei cittadini, numero di politiche educative e piani strategici per l'adattamento ai cambiamenti climatici che includono NbS e processi partecipativi aperti); g) coesione sociale (numero di accordi con le parti interessate per eventuali attività di replica); h) salute e benessere pubblici (riduzione del numero di assenze degli alunni e dei congedi per malattia degli insegnanti) e i) opportunità economiche e occupazione (numero di posti di lavoro creati, creazione di nuove competenze nelle imprese autonome e legate agli NBS nel settore e riduzione dell'assenteismo del personale scolastico). Maggiori informazioni sul piano di monitoraggio sono disponibili in un video dedicato della formazione online creata nell'ambito del progetto myBUILDINGisGREEN LIFE.

L'attuazione della NbS è stata coordinata dall'autorità locale, il consiglio provinciale di Badajoz, e condotta da una società privata che si è aggiudicata il progetto. È stato supportato da esperti del Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo (CSIC) in questioni tecniche sugli edifici e per la selezione e la manutenzione degli impianti. La Fondazione CARTIF, con sede a Valladolid (Spagna), è stata uno dei principali partner tecnici durante la progettazione, l'implementazione e il collaudo della NbS.

Queste organizzazioni sono state sostenute dalle autorità locali coinvolte nei progetti di costruzione e dal personale scolastico in cui sono stati attuati gli NbS. Hanno facilitato la raccolta di dati sul consumo di elettricità, energia o acqua, sulle assenze di studenti e insegnanti, ecc., e hanno assistito le campagne di campionamento seguendo le indicazioni degli esperti del CARTIF e del CSIC.

L'attuazione della NbS ha richiesto la partecipazione attiva della comunità educativa della scuola primaria al fine di sostenerne la progettazione, l'attuazione del sistema di monitoraggio e la promozione delle attività organizzate nell'edificio pilota. Ci sono stati alcuni workshop partecipativi con gli studenti, i loro genitori e il personale della scuola per progettare l'NbS dei parchi giochi in base alle loro reali esigenze. Gli studenti di questa scuola sono stati anche coinvolti in alcune iniziative di raccolta dati attraverso lezioni pratiche guidate dai loro insegnanti di scienze. Sono state sfruttate le opportunità per diffondere l'importanza degli NBS nell'adattare gli edifici ai cambiamenti climatici alle famiglie degli studenti e ai loro vicini.

Tra gli eventi di divulgazione, sono state organizzate tre mostre per mostrare le soluzioni implementate alla comunità educativa e agli abitanti dei dintorni. Quasi 100 persone hanno partecipato a questi eventi. Sono state organizzate anche una conferenza a Badajoz, un congresso a Madrid e due tavole rotonde online, con una partecipazione totale di oltre 400 persone. Inoltre, più di 100 notizie sono state pubblicate su vari media e sono state scambiate informazioni con varie piattaforme di conoscenza sull'adattamento ai cambiamenti climatici a livello nazionale e internazionale.

Infine, si sono tenuti due corsi faccia a faccia su tetti verdi e facciate verdi e un corso online sull'esperienza acquisita durante l'implementazione del NbS presso la scuola, con una partecipazione totale di oltre 250 persone.

I fattori che hanno favorito il successo delle azioni di adattamento sono stati la proficua collaborazione creata tra i partner del progetto e la comunità scolastica. Questo ambiente collaborativo ha permesso di progettare soluzioni su misura, rispondendo alle reali esigenze degli studenti e del personale scolastico. Ciò ha anche permesso di raccogliere dati utili per monitorare i risultati dell'adattamento. Anche la composizione dei partner del progetto, che riunisce competenze e competenze diverse, è stata fondamentale per progettare e monitorare correttamente le misure selezionate. Anche il programma di monitoraggio, che ha dato risultati incoraggianti, è stato un fattore di successo. Possono essere utilizzati per replicare le soluzioni testate in altre scuole ed edifici.

Molte autorità locali, regionali e nazionali sono state coinvolte nello studio del potenziale di trasferibilità delle soluzioni progettate e testate. Queste istituzioni hanno fornito consulenza su diversi aspetti chiave, quali: i) incorporare NbS nel catalogo delle soluzioni di costruzione del codice tecnico edilizio nazionale delle città, ii) elaborare regolamenti comunali e regionali e incentivi fiscali per incoraggiare l'uso di questo tipo di soluzioni e iii) conoscere le modalità per certificare gli edifici con NbS secondo gli standard di sostenibilità negli edifici. Dopo il processo di consultazione, sono state firmate dichiarazioni di interesse con 8 comuni della provincia di Badajoz (Spagna) per promuovere l'uso dell'NbS per l'adattamento ai cambiamenti climatici negli edifici pubblici di tali comuni. Una lettera di sostegno è stata ottenuta dal Ministero spagnolo dei Trasporti, della Mobilità e dell'Agenda Urbana confermando l'interesse per il progetto e offrendo consulenza per la futura inclusione della NbS del progetto nel Codice Tecnico Edilizio.

Questo edificio scolastico ristrutturato è diventato un punto di riferimento nella regione dell'Estremadura per l'edilizia sostenibile da seguire in futuro. L'interesse per il suo mantenimento (fornito dal consiglio provinciale di Badajoz e dal comune di Solana de los Barros) è molto alto.

Allo stesso tempo, sono stati riscontrati anche alcuni ostacoli che hanno ritardato alcuni dei compiti previsti e hanno reso necessario cercare soluzioni alternative per procedere con l'attuazione del progetto. Alcuni di questi ostacoli (necessità di capacità tecniche altamente specializzate) potrebbero ostacolare il potenziale di trasferibilità. I principali fattori limitanti sono riassunti di seguito:

• Disponibilità locale limitata di imprese di costruzione in grado di attuare le misure. Per affrontare questo problema, sono state individuate società specializzate a livello nazionale. La corretta stesura del progetto di costruzione è essenziale. Maggiore è il livello di dettaglio, maggiore sarà il successo del progetto. La specializzazione del lavoro (tetti verdi, sistemi di ombreggiatura NbS) richiede ricerche di mercato preliminari durante la stesura del progetto. Contattando i professionisti del settore, è possibile ottenere condizioni e budget preliminari per l'attuazione, che devono essere trasferiti al progetto insieme al resto del lavoro necessario. In questo modo si evitano problemi imprevisti di attuazione o bilanci fuori mercato e possibili appalti pubblici che potrebbero non essere aggiudicati.
• Pianificazione imprecisa dei servizi di manutenzione. Per il mantenimento degli NbS è necessario un monitoraggio costante delle loro condizioni, soprattutto nei periodi caldi per garantire l'irrigazione e la disponibilità di acqua.
• Problemi conflittuali tra gli appaltatori per il funzionamento del sistema di controllo dell'irrigazione e mancanza di competenze tecniche per il suo utilizzo ottimale. Era necessario cercare imprese specializzate in questo tipo di operazioni a livello nazionale e organizzare gli appalti pubblici in modo adeguato.
• Alcune delle specie selezionate per l'uso nella NbS si sono rivelate poco adatte a sopravvivere in quelle condizioni ambientali. Nel corso del progetto alcune di queste specie vegetali sono state sostituite da altre specie provenienti da vivai provinciali o mediante contratti esterni.
• Mancanza di alcuni dati cruciali per valutare correttamente alcuni risultati di adattamento. I contatori dell'acqua non erano disponibili nell'edificio per misurare il consumo di acqua prima e dopo l'implementazione di NbS.
• Crescita lenta e insufficiente degli spazi vegetali ombreggiati (vitigni vergini). NbS può richiedere molto tempo prima che i loro risultati siano misurabili. Problemi specifici con un basso tasso di crescita di alcune specie (pergolato di vite) sono stati affrontati dal Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), un servizio di consulenza specifico per il consiglio provinciale di Badajoz.
• Costi elevati di alcuni NbS. Una pavimentazione permeabile con attività fotocatalitica è stata sviluppata a livello di laboratorio, ma non è stata implementata nella scuola principalmente per motivi di costo.

I vantaggi della NbS implementata nell'edificio scolastico sono molteplici, suggerendo che questi tipi di soluzioni possono essere parte di una risposta olistica a molteplici sfide. I vantaggi includono il risparmio nel consumo di elettricità e acqua, l'aumento della biodiversità locale, la creazione di corridoi verdi per gli impollinatori e il miglioramento dell'estetica degli edifici. L'uso di specie autoctone per inverdire gli edifici impedisce anche la diffusione di specie esotiche invasive.

Inoltre, gli NbS forniscono materiali didattici per l'istruzione degli alunni e dovrebbero migliorare la concentrazione e le prestazioni degli studenti, il benessere degli operatori scolastici e l'isolamento acustico delle aule. Alcuni di questi benefici possono essere misurati solo dopo alcuni anni e non sono sempre monetizzabili, anche se il loro valore è indiscutibile.

Tuttavia, entro la fine del 2023 (circa due anni dall'attuazione), i primi risultati delle attività di monitoraggio suggeriscono i seguenti risultati:

• Aumento di 1.991,20 m2 di area verde e 451,70 m2 di pavimentazione permeabile nell'edificio pilota.
• Riduzione di 5,4 °C della temperatura media delle superfici con tetti verdi rispetto a quelle senza vegetazione.
• Riduzione della temperatura all'interno delle aule a meno di 27 °C (valore consigliato per il comfort termico interno) a settembre, dopo l'installazione della NbS. Durante i mesi più caldi di giugno, luglio e agosto, questo obiettivo non è stato raggiunto, ma la temperatura è diminuita rispetto alla situazione precedente. La riduzione auspicata dovrebbe essere raggiunta nei prossimi anni, quando lo stato di sviluppo della vegetazione sarà ottimale.
• Riduzione delle perdite di acqua piovana dovute al deflusso da una media del 13 % nella situazione senza interventi al 3 % nell'edificio con le soluzioni attuate.
• Aumento di 77 specie animali (principalmente insetti volanti, mosche, zanzare e imenotteri) e colonizzazione di altre 16 specie vegetali autoctone nell'edificio ristrutturato rispetto alla situazione precedente. I dati sulla biodiversità saranno ancora più positivi dopo anni di maturazione degli ecosistemi creati dalle Nature-Based Solutions.

In termini di costi, la quota più significativa comprende i materiali necessari per l'installazione dei prototipi e il costo del personale coinvolto nelle varie fasi di progettazione, realizzazione, monitoraggio e diffusione dell'NbS.

I costi iniziali per l'attuazione della soluzione per metro quadrato (m2) sono i seguenti: 130,40-301,83 €/m2 per i tetti verdi, 88,59-105,51 €/m2 per le facciate verdi, 54,29 €/m2 per i pavimenti drenanti, 2.862,04 €/m2 per le finestre automatizzate, 252,71 €/m2 per il pergolato vegetale e circa 400 €/m2 per l'impianto di alberi (a seconda della specie da piantare). Sono state effettuate alcune stime approssimative dei costi di manutenzione che sono state incluse nel piano post-LIFE (sezionerisultati del sito web del progetto).

Il principale quadro giuridico che disciplina l'infrastruttura verde in Spagna è composto dai seguenti regolamenti:

• Il codice tecnico spagnolo per l'edilizia. È il quadro normativo che stabilisce i requisiti di qualità di base che gli edifici devono soddisfare in relazione alla sicurezza e all'abitabilità stabiliti nella legge 38/1999, del 5 novembre, del regolamento sulle costruzioni (LOE).
• Strategia nazionale spagnola per le infrastrutture verdi, la connettività e il ripristino ecologico. È entrato in vigore nel luglio 2021 ed è il documento di pianificazione strategica che disciplina l'attuazione e lo sviluppo delle infrastrutture verdi in Spagna, istituendo un quadro amministrativo e tecnico armonizzato per l'intero territorio spagnolo, comprese le acque marittime soggette a sovranità o giurisdizione nazionale.
• Piano nazionale spagnolo di adattamento ai cambiamenti climatici (PNACC) 2021-2030. È lo strumento di pianificazione di base per promuovere un'azione coordinata contro gli effetti dei cambiamenti climatici in Spagna. Il PNACC abbraccia NbS come opzioni desiderate per le città, la pianificazione urbana e gli edifici.

L'attuazione di questo progetto è iniziata nel 2019 con la selezione dell'edificio pilota e si è conclusa nel 2021 con l'attuazione dell'NSN nella scuola selezionata. Le attività di diffusione, le attività di monitoraggio e i lavori per integrare NbS nel codice edilizio hanno avuto luogo negli anni successivi e dovrebbero durare fino al 2028.

L'edificio pilota è gestito dal consiglio provinciale di Badajoz e dal comune di Solana de los Barros.  A condizione che l'NbS sia ben mantenuto, la sua vita utile è stimata in oltre 30 anni.

Miguel Vega

Royal Botanic Garden (RJB-CSIC)

Calle Claudio Moyano, 2

Madrid 28014, Spain

E-mail: miguel.vega@rjb.csic.es / proyectos_bec@rjb.csic.es

Rapporto Layman - myBUILDINGisGREEN

Elemento da fornire del progetto C1 – Relazione di riferimento degli edifici pilota

Elemento da fornire del progetto C5.2 – Relazioni (4) di raccomandazioni per riunioni di esperti

Elemento da fornire del progetto C5.5 – Piano di replicabilità dell'esperienza LIFE-myBUILDINGisGREEN

Elemento da fornire del progetto C5.6 – Piano finanziario per la replicabilità dell'esperienza LIFE-myBUILDINGisGREEN