La città reattiva

Le sfide chiave che devono affrontare le nostre città

Le città europee sono cambiate durante la pandemia di Covid-19. Ad esempio, nuove piste ciclabili sono apparse dove prima il traffico bloccava le arterie delle città e inquinava l'aria. Nuove piante ed alberi sono stati piantati nei posti in cui migliaia di pedoni camminavano incessantemente. Seppur positivi, questi piccoli cambiamenti, rappresentano però una risposta troppo timida alle sfide odierne che le città si trovano ad affrontare oggi per la salute e l'ambiente: ciò di cui abbiamo bisogno è invece una risposta strutturata che possa garantire il benessere umano ed ambientale a lungo termine.

La costruzione e l'uso degli edifici in cui viviamo e lavoriamo rappresentano ad oggi il 40% delle emissioni globali di carbonio. Entro il 2050, l'Unione Europea si è impegnata a ridurre queste emissioni a zero. Tuttavia, entro la stessa data le città sperimenteranno anche un aumento della popolazione a livello globale: si prevede infatti che due miliardi di persone si trasferiranno nelle aree urbane nello stesso periodo. Entro il 2030, quasi il 9% della popolazione mondiale vivrà in sole 41 megalopoli (città con più di 10 milioni di abitanti). Allo stesso modo, il livello di urbanizzazione in Europa dovrebbe aumentare fino a circa l'80% nel 2050. A un tale aumento della popolazione urbana seguirà inevitabilmente un aumento delle emissioni, a meno di non riuscire a cambiare il nostro modo di vivere muoverci e lavorare.

Oltre alla crisi climatica, le città devono affrontare anche un'altra grande sfida: salvaguardare la salute degli abitanti. La pandemia ha evidenziato quanto sia fragile la salute di chi vive in città, colpendo più duramente le città più globali e fiorenti. Non si è trattato di un evento inaspettato, in passato altre importanti pandemie avevano già infatti rimodellato gli ambienti urbani . Anche prima della pandemia, la scarsa qualità dell'aria, la contaminazione dell'acqua e la mancanza di spazi verdi deterioravano già la salute e la qualità della vita urbana.

Nelle città, le crisi climatiche e sanitarie sono collegate . Gran parte delle emissioni prodotte nell'uso degli edifici derivano dai servizi finali necessari per garantire adeguati livelli di qualità ed igiene ambientale , come ad esempio riscaldare un'abitazione, raffrescare e ventilare un ufficio o illuminare una strada. Oltre a questo, le emissioni del settore dei trasporti sono la causa principale di inquinamento dell'aria urbana. Affrontare l'impatto ambientale delle città senza però comprometterne la qualità e la salute è quindi una sfida chiave per il raggiungimento del benessere urbano, soprattutto nel contesto di una crescita demografica frenetica.

L'era post-Covid vedrà l'UE in prima linea in questa battaglia: il pacchetto di ripresa proposto mira infatti ad affrontare la recessione economica causata dal Covid-19 sostenendo gli investimenti economici che consentono una transizione digitale e un futuro verde. Questa è una grande opportunità per ripensare e cambiare il modo in cui progettiamo e gestiamo gli edifici e i loro componenti.

Nella progettazione e gestione delle città si dovrà passare da sistemi statici a sistemi dinamici e reattivi. I sistemi urbani dovranno quindi essere in grado di variare le proprie prestazioni, in modo tale da poter offrire più servizi e ridurre al minimo il consumo di risorse, adattandosi in tempo reale ai cambiamenti nella domanda.

Perché passare a un modello reattivo?

Il nostro modo di vivere, muoverci e lavorare cambia continuamente e, di conseguenza, anche le nostre richieste di servizi, spazi ed edifici. Queste richieste sono quindi intrinsecamente dinamiche e variabili. Cambiamenti nella domanda possono verificarsi durante la stessa giornata, come succede per il bisogno di illuminazione artificiale o di trasporto; oppure possono verificarsi stagionalmente, come avviene per la necessità di riscaldamento e raffrescamento. Altre volte, le nostre esigenze cambiano invece in un arco di tempo più ampio, ad esempio a causa di eventi improvvisi i come le pandemie o le calamità ambientali, o a causa di lunghe trasformazioni sociali, come la transizione sempre più comune dal lavoro in ufficio allo smart working. Nonostante la natura intrinsecamente dinamica delle richieste e dei servizi, stiamo ancora progettando e costruendo gli edifici e le strutture delle nostre città per una prestazione costante nel tempo, per un unico scopo e, a volte, anche per un solo uso.

Le conseguenze di questa discrepanza tra design statico e requisiti dinamici sono visibili a diverse scale . A scala urbana, ci imbattiamo spesso in edifici abbandonati o spazi inutilizzati, che un tempo erano pieni di attività e ora sono semplicemente lasciati da parte. L’energia utilizzata e il carbonio emesso per costruirli risultano dunque sprecati. Allo stesso modo, durante la pandemia di Covid-19, diversi edifici per uffici sono rimasti vuoti per mesi. Questi edifici non erano stati progettati per adattarsi, fornire servizi diversi e rispondere a una presenza variabile. Sebbene vuoti, è stato difficile diminuire il loro consumo energetico senza comprometterne la manutenzione. Se lo smart working rimarrà un'opzione, dovremo riconsiderare il loro utilizzo e la loro gestione. La mancanza di riciclabilità di molti manufatti alla fine della loro vita utile è un altro esempio dello stesso problema: progettiamo edifici pensando ad un uso standard e immutabile, anche se sappiamo che non saranno in grado di rispondere alla loro funzione con la stessa prestazione nel tempo .

Questa mancanza di reattività nel design ha un costo energetico e di carbonio, ma anche un effetto dannoso sul nostro benessere e sulla nostra salute. Progettare per un uso standard nel tempo e nello spazio si traduce anche in una mancanza di personalizzazione, il che significa che gli edifici non riescono a fornire il servizio adeguato al momento giusto. Ciò è molto evidente quando pensiamo al modo in cui progettiamo il comfort ambientale negli edifici, dove utilizziamo modelli standard che rappresentano un bisogno medio ma non l'effettivo bisogno dell'abitante. Ciò comporta uno spreco di energia e dell’opportunità di migliorare il benessere e prevenire problemi di salute come le "Sick building syndrome".

Che aspetto ha un design reattivo?

Il responsive design non implica necessariamente soluzioni high-tech. L’esempio più semplice di design reattivo è il pensareun oggetto per più scopi e senza dover mai ricorrere al suo smaltimento. Molti oggetti ordinari, come i mobili, sono già progettati per più scopi. Progettare un prodotto in modo che possa essere facilmente smontato e riutilizzato è un atteggiamento intrinsecamente reattivo. Ne sono un esempio gli edifici costruiti utilizzando strutture modulari, prefabbricate e a secco. Quando un prodotto raggiunge la fine della sua vita, un design reattivo assicura che il prodotto stesso possa essere riciclato. r Il passaggio dalle interfacce analogiche ai touch screen digitali è stato in parte indotto dalla stessa esigenza di consentire un infinito numero di riconfigurazioni. Più a funzione e il servizio diventano complessi, più complessa diventa la soluzione tecnologica.

Le soluzioni reattive hanno tre caratteristiche principali:

  1. Sono sensibili e connesse. Hanno sensori in grado di leggere in tempo reale i cambiamenti nella domanda e comunicarli via internet ;

  2. Hanno controlli intelligenti in grado di analizzare i dati, identificare patterns e individuare cause comprendere modelli e trigger;

  3. Sono dotati di attuatori flessibili e variabili che possono fornire una risposta variabile dove e quando necessario.

La buona notizia è che gli attuali progressi nelle tecnologie di rilevamento, attuatori dinamici e controlli automatizzati, ora anche potenziati dall'intelligenza artificiale (AI), permettono di progettare soluzioni reattive in maniera economicamente sostenibile e tecnologicamente fattibile anche per servizi complessi.

Diverse città fanno già affidamento su una connessione wireless aperta al pubblico e una sensoristica diffusa. Molti Comuni riescono già a rilevare in tempo reale informazioni importanti sul livello di 'inquinamento atmosferico, di traffico o di affollamento degli spazi. Tuttavia, le città hanno ancora un potenziale non utilizzato per diventare qualcosa in più di semplici spazi sensorizzati, e connessi. Con l’aiuto dell'intelligenza artificiale, le città possono ora utilizzare in maniera efficace tutti i dati raccolti dai sensori e identificare le cause di eventuali problemi. Il passo successivo è ora quindi quello di diventare una città reattiva , in grado di fornire soluzioni in tempo reale e rispondere efficacemente anche alla variazione di questi importanti fattori, come l'aumento del consumo di elettricità, la domanda di trasporto pubblico o l'inquinamento atmosferico. Ad esempio, una città reattiva é capace di identificare in tempo reale le aree con la peggiore qualità dell'aria , individuare le ragioni e fornire schemi di gestione del traffico ad hoc, come l'applicazione di un divieto temporaneo sui veicoli inquinanti.

Cosa deve fare l'Unione Europea?

Per progettare / gestire gli edifici e le città in maniera reattiva o responsive dobbiamo ancora affrontare alcuni ostacoli. Istituzioni come l'Unione Europea possono abbattere questi ostacoli migliorando le normative nel settore delle costruzioni. Qui vengono proposte tre raccomandazioni:

  1. I regolamenti e gli standard devono passare da una progettazione basata sulla conformità a una progettazione basata su prove prestazionali, dove lo sviluppo di prestazioni reattive e il controllo automatizzato sono incentivati. Stabilire requisiti prestazionali minimi era sufficiente quando dati sulle prestazioni , sulle condizioni meteorologiche e sulle preferenze degli utenti non erano disponibili in tempo reale.. Tuttavia, ora che i dati in tempo reale sulla domanda e sull'offerta sono facilmente ottenibili, possiamo pensare diversamente i requisiti dei manufatti edilizi .

  2. Le autorità competenti dovrebbero facilitare l'integrazione di sistemi reattivi su scale diverse per ottenere edifici e città che rispondono in maniera efficace ed efficiente. Ad esempio, la risposta di un vetro reattivo e di un sistema di raffrescamento dinamico devono essere integrati con l'intero sistema di gestione dell'edificio. L'edificio reattivo deve, a sua volta, essere integrato nella smart grid a livello di distretto e città. Infine, la smart grid del singolo paese deve essere collegata alla smart grid europea.

  3. Le città stanno diventando più intelligenti, ma non sono cambiate notevolmente dal punto di vista degli utenti. Queste soluzioni reattive devono essere human centered. Tuttavia, mancano interfacce adeguate che riescano a sintonizzare gli utenti e i controlli automatizzati, comprendendo le loro preferenze ed esigenze. Gli edifici devono interagire con le persone e imparare da loro. Se non progettiamo controlli reattivi che sono human centred, non riusciremo a risolvere questa sfida e saranno sabotati dagli utenti. Allo stesso modo, gli abitanti delle città saboteranno i processi di raccolta dati se i governi locali non riusciranno ad agire come dei custodi dei dati locali, proteggendo la nostra privacy e salvaguardando i nostri diritti I governi locali devono quindi creare un sistema che sia capace di fornire sempre più servizi ai ai cittadini , proteggendone allo stesso tempo la privacy e assicurando che gli algoritmi non discriminino nessuno.

La città connessa, sensibile e intelligente non risolverà le attuali crisi climatiche e sanitarie urbane se non riuscirà a fornire soluzioni tecnologiche reattive, in grado di adattarsi efficacemente ai cambiamenti della domanda su tutte le scale temporali e spaziali. Ancora più importante è garantire che ciò avvenga a misura d’uomo e di donna. In definitiva, la mancanza di comprensione delle molteplici esigenze delle persone, inclusa la protezione della privacy, è la sfida più grande per le tecnologie reattive nell’ottenere soluzioni veramente ecologiche ed efficienti. L'UE deve essere in prima linea nelle soluzioni reattive e human centred con politiche che sappiano riequilibrare i nostri consumi e le nostre richieste, ma che al contempo salvaguardino il benessere dei cittadini.