Soluții bazate pe natură în școli: o modalitate ecologică de adaptare a clădirilor la schimbările climatice în Solana de los Barros, Extremadura (Spania)

Solana de los Barros este un oraș din Spania, situat în provincia Badajoz din comunitatea autonomă Extremadura.

Pe baza modelelor climatice elaborate de IPCC și incluse în scenariile regionalizate privind schimbările climatice pentru Extremadura, se preconizează că temperaturile medii maxime și minime din această regiune vor crește cu aproximativ 4 °C până la sfârșitul^{secolului al XXI-lea} (scenariul cu emisii ridicate – A2). Având în vedere că în lunile cele mai fierbinți temperatura poate ajunge la 35oC, este foarte important să se ia măsuri pentru a contracara creșterea termică care poate fi experimentată în interiorul clădirilor. În plus, a fost observată o scădere a zilelor reci și o creștere a zilelor fierbinți. Dacă această tendință continuă, este de așteptat o creștere a valurilor de căldură. Având în vedere același scenariu, se preconizează că precipitațiile anuale vor scădea ușor până la sfârșitul^{secolului al XXI-lea,} procentul final urmând să fie cu 20 % mai mic decât în prezent.

Se preconizează că clădirile școlilor se vor confrunta cu multiple provocări în deceniile următoare, solicitând renovarea completă și o mai bună luare în considerare a măsurilor de izolare pentru a asigura sănătatea și bunăstarea elevilor și a personalului școlar.

Din perspectiva schimbărilor climatice, gestionarea apelor de șiroire reprezintă o provocare suplimentară, conducând la o creștere a costului tratării apelor uzate în canalizare și la o scădere a apei disponibile în acvifere.

Alături de schimbările climatice, astfel cum s-a recunoscut deja de la evaluarea ecosistemelor mileniului din 2011, în ultimii 50 de ani, Spania a trecut printr-un proces accelerat și fără precedent de modificări ca urmare a nesustenabilității modelului predominant de dezvoltare economică și a stilului de viață asociat acestuia. Au fost promovate schimbări drastice în utilizarea terenurilor, care sunt în prezent principalul factor direct al deteriorării ecosistemelor și al pierderii biodiversității în țară.

Obiectivul general al NbS implementat este de a contribui la creșterea rezilienței clădirilor utilizate pentru educație în regiunea Extremadura la perioadele din ce în ce mai frecvente de deficit de căldură și apă cauzate de schimbările climatice în țările din sudul Europei, îmbunătățind bunăstarea studenților și a personalului care lucrează în acest tip de clădiri.

Pentru a atinge acest obiectiv general, acest studiu de caz urmărește o serie de obiective specifice:

1. Îmbunătățirea cunoștințelor privind SNB la nivel de clădire.
2. Analiza raportului costuri-beneficii al SNB ca instrumente de adaptare la schimbările climatice.
3. Promovarea acțiunilor de guvernanță pentru îmbunătățirea transferabilității soluțiilor implementate prin facilitarea includerii acestora în reglementările locale, regionale și naționale.
4. Transferarea și replicarea prototipurilor NbS puse în aplicare și testate în acest studiu de caz, prin inițiative de consolidare a capacităților pentru personalul specializat.

Mai multe NbS au fost concepute, implementate și testate într-o școală primară din Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Spania), ca parte a proiectului myBUILDINGisGREEN LIFE.

Măsurile puse în aplicare pot fi clasificate în patru categorii principale: acoperișuri verzi, fațade verzi, ventilație și dezvoltarea zonelor exterioare.

În primul rând, acoperișurile verzi au fost implementate în clădirea școlii. Acoperișurile verzi reprezintă o opțiune promițătoare de reducere a temperaturii în clădiri, sporind în același timp biodiversitatea locală, făcând mediul de viață mai plăcut și oferind studenților opțiunea unei experiențe directe de învățare privind adaptarea la schimbările climatice.

Clădirea pilot a testat trei tipuri de acoperișuri verzi cu o varietate de peste 25 de specii de plante indigene. Prima soluție a fost un acoperiș verde extins (mBiGCUVE 1), în timp ce a doua soluție a fost un acoperiș cu o cameră interioară de aer situată între acoperiș și substratul de vegetație (mBiGCUVE 2). A fost testat pentru a menține o temperatură mai ridicată, îmbunătățind în același timp nivelurile de umiditate și reducând astfel cerințele de irigare auxiliare. A treia soluție a inclus un substrat mai durabil (mBiG-SUS) care permite o filtrare mai bună a apei de ploaie. Sustenabilitatea principală a acestui substrat constă în faptul că este compus din agregate reciclate pentru realizarea drenajului acoperișului. Două dintre aceste acoperișuri verzi reutilizează excesul de apă prin gravitație pentru a-l face disponibil pentru irigare.

A doua categorie de NbS este reprezentată de fațadele verzi. Sistemul de fațade verzi implementat include un sistem de plantatoare așezate pe structuri metalice paralele și perpendiculare pe fațadele clădirilor. Include plante cățărătoare care protejează fațada de lumina soarelui. Există, de asemenea, un sistem de copertină verticală cu substrat mineral pentru creșterea vegetației verticale. Acesta include plante pentru irigare hidroponică care încorporează nutrienți în sistem și permite creșterea lor pe substrat mineral. Într-un coridor intern al clădirii, a fost instalată o grădină verticală interioară cu o mare varietate de specii de plante pentru a menține niveluri adecvate de umiditate și pentru a conține temperaturile ridicate experimentate în această cameră. Acest sistem necesită întreținere și tăiere continuă pentru a evita căderea peretelui din cauza excesului de greutate.

Apoi, un sistem de ventilație a fost inclus în clădire, permițând aerului proaspăt să circule în școală în timpul nopții și al dimineții (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Sistemul de ventilație naturală indusă a fost creat prin programarea închiderii și deschiderii automate a cinci ferestre. Această măsură răcește mediul și reduce concentrațiile de CO2 din interior și favorizează reoxigenarea în interiorul sălilor de clasă.

Alte intervenții au fost efectuate pe terenul de joacă al școlii. Pe lângă plantarea de arbori pentru umbrirea naturală, au fost puse în aplicare mai multe măsuri, cum ar fi:

• Pergolă vegetală: include un sistem de plantare pe structuri metalice similare celui descris pentru fațada verde, dar fără ancorare pe fațadele clădirilor. Acesta include plante cățărătoare de foioase.
• Pavaj poros: suprafețe permeabile care îmbunătățesc infiltrarea apei de ploaie, reducând scurgerile în sistemul de canalizare. Acest tip de pavaj permite, de asemenea, creșterea vegetației naturale.
• Structuri din lemn pentru umbrirea zonelor de agrement: aceste structuri sunt situate în locuri de joacă cu o rată ridicată de ocupare de către elevi. Acestea au fost concepute în colaborare cu comunitatea educațională a clădirii pilot.

Pentru a măsura impactul soluțiilor puse în aplicare în clădirea-pilot, a fost elaborat un plan de monitorizare și au fost efectuate măsurătorile. Întrucât NbS necesită mult timp înainte ca toate efectele să devină măsurabile, schema de monitorizare va continua după încheierea proiectului, până în primăvara anului 2028. Acest sistem de monitorizare pe termen lung a fost inclus în Planul post-LIFE al proiectului myBUILDINGisGREEN LIFE, care este disponibil în secțiunea de rezultate a site-ului proiectului. A fost stabilit un cadru de 22 de indicatori pentru a măsura: a) schimbarea temperaturii (temperatura interioară în interiorul și în anvelopa clădirii, temperatura și umiditatea exterioară și economiile estimate de energie și încălzire); b) gospodărirea apelor (economii estimate legate de consumul de apă și economii în gospodărirea apelor pluviale); c) gestionarea zonelor verzi (creșterea biodiversității vegetale și animale și a numărului de specii de plante indigene recuperate adecvate pentru integrarea în zonele verzi); d) calitatea aerului din încăperi și reducerea zgomotului (nivelurile de concentrație de CO2 din interiorul sălilor de clasă, nivelurile de reducere a zgomotului din exterior și nivelurile de poluare prin instalarea de specii bioindicatoare și formarea în observarea acestora); e) regenerare urbană [eficiență energetică și creșterea suprafeței verzi (suprafață și procent)]; f) guvernanță și participare (percepția cetățenilor asupra naturii urbane, numărul de politici educaționale și planuri strategice de adaptare la schimbările climatice care includ SNB și procese participative deschise); g) coeziunea socială (numărul de acorduri cu părțile interesate pentru posibile activități de replicare); h) sănătatea și bunăstarea publică (reducerea numărului de absențe ale elevilor și a concediilor medicale ale cadrelor didactice) și i) oportunitățile economice și de ocupare a forței de muncă (numărul de locuri de muncă create, crearea de noi competențe în întreprinderile independente și legate de NbS din domeniu și reducerea absenteismului personalului școlar). Mai multe informații cu privire la planul de monitorizare pot fi găsite într-un material video dedicat din cadrul formării online create în cadrul proiectului myBUILDINGisGREEN LIFE.

Punerea în aplicare a SNB a fost coordonată de autoritatea locală, Consiliul Provincial Badajoz, și a fost realizată de o societate privată căreia i-a fost atribuit proiectul. Acesta a fost sprijinit de experți din cadrul Consiliului Național Spaniol de Cercetare (CSIC) în probleme tehnice privind clădirile și pentru selectarea și întreținerea instalațiilor. Fundația CARTIF, cu sediul în Valladolid (Spania), a fost unul dintre principalii parteneri tehnici în timpul proiectării, implementării și testării NbS.

Aceste organizații au fost sprijinite de autoritățile locale implicate în proiectele de construcție și de personalul școlar în cadrul căruia a fost pus în aplicare NbS. Acestea au facilitat colectarea de date privind consumul de energie electrică, energie sau apă, absențele studenților și profesorilor etc. și au sprijinit campaniile de eșantionare în urma indicațiilor experților CARTIF și CSIC.

Punerea în aplicare a SNB a necesitat participarea activă a comunității educaționale din școala primară pentru a sprijini conceperea acestora, punerea în aplicare a sistemului de monitorizare și promovarea activităților organizate în clădirea-pilot. Au existat câteva ateliere participative cu elevii, părinții lor și personalul școlii pentru a proiecta NbS-ul locurilor de joacă în funcție de nevoile lor reale. Elevii acestei școli au fost, de asemenea, implicați în unele inițiative de colectare a datelor prin cursuri practice conduse de profesorii lor de științe. Au fost utilizate oportunități de diseminare a importanței SNB în adaptarea clădirilor la schimbările climatice pentru familiile și vecinii elevilor.

Printre evenimentele de diseminare, au fost organizate trei expoziții pentru a prezenta soluțiile implementate comunității educaționale și locuitorilor din împrejurimi. Aproape 100 de persoane au participat la aceste evenimente. Au fost organizate, de asemenea, o conferință la Badajoz, un congres la Madrid și două mese rotunde online, cu o participare totală de peste 400 de persoane. În plus, peste 100 de știri au fost publicate în diverse mijloace de comunicare în masă și au avut loc schimburi de informații cu diverse platforme de cunoștințe privind adaptarea la schimbările climatice la nivel național și internațional.

În cele din urmă, au avut loc două cursuri față în față privind acoperișurile verzi și fațadele verzi și un curs online privind experiența dobândită în timpul punerii în aplicare a NbS la școală, cu o prezență totală de peste 250 de persoane.

Factorii care au favorizat succesul acțiunilor de adaptare au fost colaborarea fructuoasă creată între partenerii de proiect și comunitatea școlară. Acest mediu colaborativ a permis proiectarea soluțiilor într-un mod adaptat, abordând nevoile reale ale elevilor și ale personalului școlar. Acest lucru a permis, de asemenea, colectarea de date utile pentru monitorizarea rezultatelor adaptării. Componența partenerilor de proiect, care reunește diferite competențe și expertiză, a fost, de asemenea, esențială pentru conceperea și monitorizarea corespunzătoare a măsurilor selectate. Programul de monitorizare, care a dat rezultate încurajatoare, a fost, de asemenea, un factor de succes. Acestea pot fi utilizate pentru a reproduce soluțiile testate în alte școli și clădiri.

Numeroase autorități locale, regionale și naționale au fost implicate pentru a studia potențialul de transferabilitate al soluțiilor concepute și testate. Aceste instituții au oferit consiliere cu privire la mai multe aspecte-cheie, cum ar fi: (i) includerea NbS în Catalogul soluțiilor de construcție din Codul tehnic național al clădirilor al orașelor, (ii) elaborarea reglementărilor municipale și regionale și a stimulentelor fiscale pentru a încuraja utilizarea acestui tip de soluții și (iii) identificarea modalităților de certificare a clădirilor cu NbS în conformitate cu standardele de durabilitate în clădiri. După procesul de consultare, au fost semnate declarații de interese cu 8 municipalități din provincia Badajoz (Spania) pentru a promova utilizarea NbS pentru adaptarea la schimbările climatice în clădirile publice din aceste municipalități. A fost obținută o scrisoare de sprijin din partea Ministerului Transporturilor, Mobilității și Agendei Urbane din Spania, care confirmă interesul față de proiect și oferă consiliere pentru viitoarea includere a NbS a proiectului în Codul tehnic al clădirilor.

Această clădire renovată a școlii a devenit o referință în regiunea Extremadura pentru construcții durabile care urmează să fie urmate în viitor. Interesul pentru întreținerea sa (furnizat de Consiliul Provincial Badajoz și de municipalitatea Solana de los Barros) este foarte ridicat.

În același timp, au fost întâmpinate și unele obstacole care au întârziat unele dintre sarcinile planificate și au făcut necesară căutarea unor soluții alternative pentru a continua punerea în aplicare a proiectului. Unele dintre aceste bariere (necesitatea unei capacități tehnice foarte specializate) ar putea împiedica potențialul de transferabilitate. Principalii factori limitativi sunt sintetizați mai jos:

• Disponibilitatea locală limitată a întreprinderilor de construcții capabile să pună în aplicare măsurile. Pentru a aborda această problemă, au fost identificate societăți specializate la nivel național. Elaborarea corectă a proiectului de construcție este esențială. Cu cât este mai mare nivelul de detaliere, cu atât proiectul va avea mai mult succes. Specializarea lucrării (acoperișuri verzi, sisteme de umbrire NbS) necesită o cercetare prealabilă a pieței în timpul elaborării proiectului. Prin contactarea profesioniștilor din domeniu, este posibil să se obțină condiții și bugete prealabile pentru implementare, care trebuie transferate proiectului împreună cu restul lucrărilor necesare. Astfel se evită problemele neprevăzute de punere în aplicare sau bugetele în afara pieței și eventualele licitații publice care nu pot fi atribuite.
• Programarea inexactă a serviciilor de întreținere. Pentru menținerea NbS, este necesară monitorizarea constantă a stării lor, în special în perioadele fierbinți, pentru a asigura irigarea și disponibilitatea apei.
• Probleme conflictuale în rândul contractanților pentru operarea sistemului de control al irigațiilor și lipsa competențelor tehnice pentru utilizarea optimă a acestuia. A fost necesar să se caute societăți specializate în acest tip de operațiuni la nivel național și să se organizeze licitații publice în mod corespunzător.
• Unele dintre speciile selectate pentru a fi utilizate în SNB s-au dovedit a fi slab adaptate pentru a supraviețui în aceste condiții de mediu. În cursul proiectului, unele dintre aceste specii de plante au fost înlocuite cu alte specii din pepinierele provinciale sau prin contracte externe.
• Lipsa unor date esențiale pentru a evalua în mod corespunzător unele rezultate ale adaptării. Contoarele de apă nu erau disponibile în clădire pentru a măsura consumul de apă înainte și după punerea în aplicare a SNB.
• Creșterea lentă și insuficientă a spațiilor umbrite ale plantelor (viță-de-vie virgină). NbS poate necesita mult timp înainte ca rezultatele lor să fie măsurabile. Problemele specifice legate de rata scăzută de creștere a unor specii (portul viticol) au fost abordate de Grădina Botanică Regală (RJB-CSIC), un serviciu specific de consultanță pentru Consiliul Provincial Badajoz.
• Costuri ridicate ale unor NbS. Un pavaj permeabil cu activitate fotocatalitică a fost dezvoltat la nivel de laborator, dar nu a fost implementat în școală în principal din motive de costuri.

Beneficiile NbS implementate în clădirea școlii sunt multiple, sugerând că aceste tipuri de soluții pot face parte dintr-un răspuns holistic la provocări multiple. Printre beneficii se numără economiile în ceea ce privește consumul de energie electrică și de apă, creșterea biodiversității locale, crearea de coridoare verzi pentru polenizatori și îmbunătățirea esteticii clădirilor. Utilizarea speciilor indigene pentru ecologizarea clădirilor previne, de asemenea, răspândirea speciilor alogene invazive.

În plus, NbS furnizează materiale vii pentru educația elevilor și se preconizează că va asigura o mai bună concentrare și performanță a elevilor, o mai bună bunăstare a lucrătorilor școlari și izolarea acustică a sălilor de clasă. Unele dintre aceste beneficii pot fi măsurate numai după câțiva ani și nu sunt întotdeauna monetizabile, deși valoarea lor este incontestabilă.

Cu toate acestea, până la sfârșitul anului 2023 (aproximativ doi ani de la punerea în aplicare), primele rezultate ale activităților de monitorizare sugerează următoarele rezultate:

• Creșterea suprafeței verzi cu 1.991,20 m2 și a pavajului permeabil cu 451,70 m2 în clădirea pilot.
• Reducerea cu 5,4 °C a temperaturii medii a suprafețelor cu acoperișuri verzi în comparație cu cele fără vegetație.
• Reducerea temperaturii în interiorul sălilor de clasă la sub 27 °C (valoare recomandată pentru confortul termic interior) în septembrie, după instalarea NbS. În cele mai călduroase luni din iunie, iulie și august, acest obiectiv nu a fost atins, dar temperatura a scăzut în comparație cu situația anterioară. Se preconizează că reducerea dorită va fi atinsă în anii următori, când starea de dezvoltare a vegetației va fi optimă.
• Reducerea pierderilor de apă pluvială prin scurgeri de la o medie de 13 % în situația în care nu s-au efectuat intervenții la 3 % în clădirea cu soluțiile implementate.
• Creșterea numărului de 77 de specii de animale (în principal insecte zburătoare, muște, țânțari și himenoptere) și colonizarea a 16 specii de plante indigene suplimentare în clădirea renovată în comparație cu situația anterioară. Datele privind biodiversitatea vor fi și mai pozitive după ani de maturizare a ecosistemelor create de soluțiile bazate pe natură.

În ceea ce privește costurile, cea mai semnificativă parte include materialele necesare pentru instalarea prototipurilor și costul personalului implicat în diferitele etape ale proiectării, punerii în aplicare, monitorizării și diseminării SNB.

Costurile inițiale pentru punerea în aplicare a soluției pe metru pătrat (m²) sunt: 130,40-301,83 EUR/m² pentru acoperișurile verzi, 88,59-105,51 EUR/m² pentru fațadele verzi, 54,29 EUR/m² pentru trotuarele de drenare, 2,862,04 EUR/m² pentru ferestrele automate, 252,71 EUR/m² pentru pergola vegetală și aproximativ 400 EUR/m² pentru plantarea copacilor (în funcție de specia care urmează să fie plantată). Unele estimări aproximative ale costurilor de întreținere au fost efectuate și incluse în planul post-LIFE (secțiuneaprivind rezultatele de pe site-ul proiectului).

Principalul cadru juridic care reglementează infrastructura verde în Spania este compus din următoarele regulamente:

• Codul tehnic spaniol al clădirilor. Cadrul de reglementare este cel care stabilește cerințele de calitate de bază pe care clădirile trebuie să le îndeplinească în ceea ce privește siguranța și locuibilitatea stabilite în Legea 38/1999 din 5 noiembrie din Regulamentul privind construcțiile (LOE).
• Strategia națională spaniolă privind infrastructura ecologică, conectivitatea și refacerea ecologică. Acesta a intrat în vigoare în iulie 2021 și este documentul de planificare strategică care reglementează punerea în aplicare și dezvoltarea infrastructurii verzi în Spania, stabilind un cadru administrativ și tehnic armonizat pentru întregul teritoriu spaniol, inclusiv apele maritime aflate sub suveranitate sau jurisdicție națională.
• Planul național spaniol de adaptare la schimbările climatice (PNACC) 2021-2030. Acesta este instrumentul de planificare de bază pentru promovarea unei acțiuni coordonate împotriva efectelor schimbărilor climatice în Spania. PNACC îmbrățișează NbS ca opțiuni dorite pentru orașe, planificare urbană și clădiri.

Punerea în aplicare a acestui proiect a început în 2019 cu selectarea clădirii-pilot și s-a încheiat în 2021 cu punerea în aplicare a SNB în școala selectată. Activitățile de diseminare, activitățile de monitorizare și lucrările de încorporare a SNB în codul clădirilor au avut loc în anii următori și se preconizează că vor dura până în 2028.

Clădirea pilot este întreținută de Consiliul Provincial Badajoz și de municipalitatea Solana de los Barros.  Cu condiția ca SNB să fie bine întreținut, durata sa de viață utilă este estimată la peste 30 de ani.

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

Raportul Layman - myBUILDINGesteGREEN

Rezultatul proiectului C1 – Raport privind situația de referință a clădirilor-pilot

Rezultatul proiectului C5.2 – Rapoarte (4) de recomandări pentru reuniunile experților

Rezultatul proiectului C5.5 – Planul de reproductibilitate al experienței LIFE-myBUILDINGisGREEN

Rezultatul proiectului C5.6 – Plan financiar pentru reproductibilitatea experienței LIFE-myBUILDINGisGREEN