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pubblicato il 15 dicembre 2007 in energia

La città futuribile

L’evoluzione delle aree urbane in questi ultimi duecento anni ha seguito un percorso costante, caratterizzato da un aumento esponenziale del numero della popolazione cittadina in tutto il mondo: se nei primi anni del 1800 solo il 2% di essa viveva nelle città, oggi si stima che entro lo scadere di questo decennio metà degli abitanti della terra vivranno nei grandi centri urbani.
Le valutazioni degli esperti, in particolare, condividono una previsione specifica, quella dell’espansione progressiva dei grandi centri urbani in megalopoli abitate da milioni di persone: solo negli ultimi cinquant’anni, del resto, ben venti città sono cresciute fino a raggiungere più di dieci milioni di abitanti, mentre nello stesso periodo il numero di metropoli con più di un milione di abitanti è quadruplicato.
Questi fatti naturalmente sono alla base di una lunga serie di conseguenze, che incidono sia sul piano della vita quotidiana delle società urbanizzate, sia sulla salvaguardia degli ecosistemi che ospitano gli insediamenti.
Le città, oltre a modificare lo stile di vita dei loro abitanti, sono infatti responsabili di un ampio spettro di fenomeni che influiscono in modo determinante sul cambiamento climatico globale in atto sulla Terra.
Allo stesso tempo anche la ricerca di soluzioni tecnologiche ai nuovi problemi ambientali è cresciuta progressivamente: la tecnologia, come vedremo, sembra essere in grado di rispondere alle urgenze dell’urbanizzazione in modo creativo e vario, proponendo nuovi paradigmi di mobilità e di utilizzo delle risorse, scoperte innovative nei materiali e nelle tecniche, soluzioni sostenibili di pianificazione urbanistica.
La definizione del problema
L’interesse delle grandi istituzioni internazionali intorno al processo di urbanizzazione non è una novità, ma ha una storia articolata alle proprie spalle.
Già nel 1978, infatti, l’Onu istituì l’UNCHS (United Nations Centre for Human Settlements), indicando quest’agenzia come il punto di riferimento per il coordinamento delle attività dedicate al campo degli insediamenti umani.
Attraverso il supporto di tecnologie e di risorse, con la formazione delle autorità locali e l’erogazione di servizi di consulenza e di assistenza tecnica, l’UNCHS ha promosso il concetto di sviluppo sostenibile delle città, concentrandosi sui processi di pianificazione e di gestione ambientale, sullo sviluppo di infrastrutture eco-compatibili e sulla tutela della giustizia sociale.
A fronte dei problemi creati dall’esplosione demografica e dall’espansione urbana dell’ultima parte del secolo scorso i rappresentanti dell’Assemblea Generale delle Nazioni Unite si sono riuniti a Istanbul, nel 1996, per partecipare alla Seconda Conferenza Globale sugli Insediamenti Umani, o Habitat II: 171 governi del mondo hanno adottato l’agenda Habitat  e sottoscritto la Dichiarazione di Istanbul, per la promozione di insediamenti umani sostenibili.
Così, almeno in sede istituzionale, la comunità internazionale si è preparata all’inizio di una nuova sfida globale, prevista in quello che è stato non a caso definito il “Millennio dell’Urbanizzazione”.

Lo scenario in Europa
Nel 1994 la Commissione Europea, in occasione di una conferenza internazionale sulle Città sostenibili tenutasi ad Alboorg, ha stipulato la Carta delle Città europee per un modello urbano sostenibile, sottoscritta da rappresentanti dei governi, delle amministrazioni locali e di associazioni scientifiche ed imprenditoriali di tutta Europa.
Con la precisa definizione degli obiettivi da raggiungere si è promossa la Campagna delle Città Europee Sostenibili, affiancata da singoli piani di azione e interventi concreti, capaci di coinvolgere le comunità locali nei programmi per la sostenibilità ambientale.
Nella stessa direzione prosegue il VI programma d’azione dell’Unione Europea a favore dell’ambiente, stabilito nel 2001 e sottotitolato “Ambiente 2010: il nostro futuro, la nostra scelta”.
Il programma assume come centrali quattro temi strettamente legati all’espansione delle aree urbane: l’impatto delle attività umane sul cambiamento climatico e sulla concentrazione di gas responsabili dell’effetto serra, la protezione della natura e della biodiversità, la gestione  sostenibile delle risorse naturali e dei rifiuti urbani, la tutela della salute umana a fronte di problemi ambientali correlati all’inquinamento.
Vecchie questioni, nuove risposte
Le grandi metropoli contemporanee determinano numerosi effetti collaterali dannosi per l’ambiente: se questo è vero per le città del mondo industrializzato, non di meno le aree urbane nei paesi in via di sviluppo sono esposte a rischi ambientali estremamente preoccupanti, con conseguenze  spesso gravi sull’ecosistema e sulla salute degli abitanti.
Il principale protagonista è l’inquinamento nelle sue diverse forme, quello dell’aria e dell’acqua, l’inquinamento del suolo e quello acustico.
La cattiva qualità dell’aria rappresenta un rischio diretto per la salute umana e può essere causata da motivi diversi, come l’errata pianificazione della  mobilità e del trasporto pubblico, l’inquinamento delle industrie e la prevalenza del trasporto commerciale su gomma, le abitudini di riscaldamento e di raffrescamento degli edifici pubblici e privati.
Il tentativo di fornire risposte adeguate a questi problemi passa per un doppio binario: da un lato, infatti, è la ricerca tecnologica a mostrare le nuove direzioni da percorrere, con la realizzazione di materiali innovativi, la progettazione di impianti per lo sfruttamento sostenibile delle risorse e con la capacità di attenuare l’impatto delle attività urbane sull’ambiente in generale.
Dall’altro, tuttavia, è la componente umana a spostare il peso dei risultati: il cambiamento di alcune abitudini dannose e il ripensamento di stili di vita insostenibili per le risorse naturali sono passi fondamentali da percorrere nella ricerca di soluzioni per la tutela dell’ambiente.
Così è solo attraverso la definizione di nuovi canoni di comportamento e la promozione di un nuovo concetto di urbanistica, adeguato alle città del XXI secolo, che è possibile progettare centri urbani eco-compatibili e vivibili.
Ed è anche in quest’ultima direzione, come vedremo, che si stanno muovendo i primi timidi passi.

Imparare dalla natura
Una delle applicazioni scientifiche più interessanti di questi ultimi anni tra le tecnologie per l’ambiente è quella che sfrutta il processo chimico di fotocatalisi che imita un procedimento molto comune in natura, la fotosintesi clorofilliana. Le proprietà del biossido di titanio (TiO2) permettono di assorbire una piccola porzione dello spettro solare e di convertirlo in energia termica, neutralizzando alcuni composti organici estremamente dannosi per la salute umana. L’applicazione di questa scoperta è semplice ma estremamente importante: grazie all’utilizzo di materiali edili (cementi, intonaco, malta e rivestimenti speciali) e di asfalto contenenti biossido di titanio, le strade e le superfici esterne e interne delle costruzioni cittadine sono in grado di contribuire in modo importante alla lotta all’inquinamento urbano, incidendo su uno degli aspetti più rischiosi per il degrado ambientale, la qualità dell’aria. In sostanza gli ossidi di azoto e le polveri sottili che causano l’inquinamento attraversano le superfici porose dei materiali e si legano alle nanoparticelle di biossido di titanio presenti al loro interno, mentre l’assorbimento dei raggi UV provoca la fotoattivazione delle nanoparticelle, fino a provocare una carica di energia termica equivalente a 30.000 °C. Così la maggior parte dei composti imprigionati dalle particelle vengono “bruciati” anche a normale temperatura ambiente, in un processo di ossidazione che li trasforma in prodotti acidi innocui per la salute e facilmente eliminabili dalle piogge o da alcune sostanze presenti nei materiali. Due aspetti in particolare rendono questo processo potenzialmente interessante: i costi contenuti e la portata dei risultati. Secondo recenti analisi del Cnr, infatti, una superficie di un metro quadrato di materiale “intelligente” è in grado di depurare il 90% di un metro cubo di aria in 45 secondi; la stessa superficie, del resto, ogni giorno è in grado di abbattere i materiali inquinanti presenti in un volume di circa 200 metri cubi di aria. Questo significa, in sintesi, che un chilometro quadrato rivestito di materiale fotocatalitico è in grado di eliminare 32 tonnellate di inquinante all’anno. Questi risultati, già di per sè estremamente positivi, sono resi ancora più interessanti considerando i costi di produzione di asfalto fotocatalitico: secondo il Comune di Milano, per fare solo un esempio, per un metro quadrato di materiale trattato è necessario spendere solo poco più di un euro e mezzo rispetto all’asfalto tradizionale: è evidente che rispetto ai danni creati dall’inquinamento dell’aria questa soluzione si dimostra essere vantaggiosa anche economicamente. Per questi motivi l’interesse delle grandi istituzioni internazionali dimostrato nei confronti dei materiali edili “intelligenti” è alto: in Europa, ad esempio, il progetto PICADA (Photo-catalytic Innovative Coverings Applications for De-pollution Assessment) ha chiarito i processi e i meccanismi chimici coinvolti nel processo e ne ha studiato le prestazioni, lo sviluppo e la commercializzazione.

I problemi del traffico
Il traffico, uno dei problemi principali delle grandi aree metropolitane, potrebbe presto diventare una delle soluzioni allo spreco di risorse energetiche caratteristico delle città contemporanee.
Una società inglese ha infatti presentato di recente un’invenzione semplice ma innovativa, l’Electro Kinetic Road Ramp, una sorta di dinamo in grado di sfruttare il passaggio di autoveicoli per generare energia elettrica.
Il dispositivo è formato da una pedana di acciaio posta sulla strada al livello del suolo, divisa in tre parti semovibili: al passaggio di ogni autoveicolo le rampe si abbassano e trasmettono il movimento ad un accumulatore, che converte l’energia cinetica in energia elettrica.
Ad ogni passaggio, a seconda del peso della vettura, il sistema è in grado di generare da 5 a 50 kW di energia, immediatamente utilizzabile per l’illuminazione pubblica, i semafori e la segnaletica, in modo del tutto gratuito.
La rampa può quindi facilmente essere utilizzata al posto dei dossi artificiali per il rallentamento delle autovetture, o in prossimità dei semafori.
A quanto pare l’idea è buona: ad oggi già più di 200 istituzioni comunali inglesi hanno fatto richiesta di acquisto dell’Electro-Kinetic Road Ramp.
Futuro ibrido
Nonostante il dibattito sui vantaggi dell’utilizzo dei motori ad idrogeno sia tuttora aperto, è oggi possibile sostenere che esso sarà uno dei protagonisti della mobilità del nostro secolo.
In questi ultimi anni, in particolare, l’interesse dei ricercatori si è diretto verso un nuovo concetto di utilizzo dell’idrogeno, impiegato in motori ibridi alimentati con cellule a combustibile e con una batteria di riserva.
Le applicazioni pratiche dimostrano l’efficacia di questa scelta, soprattutto per il trasporto pubblico: alcune grandi metropoli mondiali come San Francisco, Taiwan, Tokio ed altre, infatti, hanno adottato diverse centinaia di autobus alimentati dai nuovi motori ibridi.
Gli autobus funzionano con motori a idrogeno ad alta pressione composti da cellule a combustibile, cui viene affiancata la riserva elettrica della batteria secondaria: la doppia alimentazione rende possibile generare il processo di combustione ad idrogeno, e allo stesso tempo realizza un principio interessante per lo sviluppo dei motori del futuro.
La batteria è infatti in grado di alternarsi impercettibilmente alle cellule a combustibile a seconda delle esigenze di marcia, permettendo di recuperare e conservare l’energia prodotta durante la frenata del veicolo.
Questa caratteristica rende la nuova  generazione di motori particolarmente indicata per l’uso urbano, in modo particolare quando essi vengono utilizzati su autobus cittadini: ogni fermata, in un certo senso, rappresenta una sosta di rifornimento.

Mobilità sostenibile
L’inquinamento atmosferico causato dal traffico rimane tra i problemi principali per la qualità della vita e per la salute degli abitanti delle grandi aree urbane.
Se da una parte la tecnologia è alla ricerca di soluzioni innovative per la propulsione dei motori dei veicoli privati, agli scienziati appare sempre più importante concentrare i propri sforzi in direzione di un nuovo concetto di mobilità pubblica.
Anche la corretta gestione dei flussi di traffico, infatti, si dimostra essere di importanza centrale per i problemi legati all’inquinamento atmosferico e allo spreco di energie esauribili: qui renderemo conto di alcune soluzioni ipotizzate e realizzate per una mobilità sostenibile.
Riprogettare il passato
Un progetto di mobilità tutt’ora interessante ha visto le proprie origini oltre trent’anni fa: è il PRT, o Personal Rapid Transit, una risposta interessante alll’utilizzo di autovetture nelle grandi città.
Il PRT, infatti, ha le stesse funzionalità dei sistemi di trasporto individuale, ma presenta caratteristiche estremamente diverse.
In linea di massima si può descrivere come un  sistema di piccole cabinovie a tre posti che circolano su un percorso di rotaie elevate a poco più di 6 metri sopra il livello del suolo.
Ciascuna cabina è fornita di un piccolo computer dove inserire la destinazione desiderata, raggiungibile tramite un articolato sistema di snodi ferroviari che circondano le città, in corrispondenza delle grandi arterie di circolazione presenti in ogni metropoli.
Il concetto del PRT è semplice, e si può riassumere nell’offerta di viaggi individuali su mezzi pubblici, una sorta di taxi del futuro contraddistinto da alcune importanti proprietà.
Innanzitutto non vi sono orari prestabiliti di passaggio nè lunghi tempi di attesa: ogni PRT inutilizzato rimane fermo ad una delle diverse piccole stazioni poste lungo il percorso.
Poichè il sistema è completamente automatizzato ogni persona che lo desidera può entrare in cabina, digitare la destinazione e godersi il panorama.
Inoltre ogni singolo viaggio non prevede fermate intermedie, ottimizzando i tempi di percorrenza e i costi di gestione del sistema.
Il percorso sopraelevato permette di utilizzare lo spazio al livello del suolo nei modi più diversi: piste ciclabili, aree pedonali, spazi verdi.
Anche i costi, nonostante le apparenze, sembrano essere piuttosto ridotti: è stato calcolato che mediamente un sistema di PRT può costare da metà ad un terzo in meno rispetto ai nuovi sistemi ferroviari leggeri.
L’idea come detto non è nuova: circa trent’anni fa Richard Nixon chiese la progettazione e la realizzazione del primo sistema di PRT nella città di Morgantown, West Virginia.
Il PRT rimase una realtà concreta: oggi infatti non solo in due grandi metropoli americane è in corso una sperimentazione del progetto e in altre quattro è in funzione un sistema di mini-metropolitane basato sull’idea originaria, ma anche in quattro principali capitali europee pare che in un futuro non troppo lontano potremo comodamente sederci in cabina.

Il trasporto intelligente
Una soluzione sostenibile della mobilità pubblica in ambiente urbano è rappresentata dall’IMTS (Intelligent Multimode Transport System), frutto di una progettazione futuribile oggi divenuta realtà. L’IMTS è un sistema multiplo di navette-bus collegate l’una all’altra tramite potenti magneti posti in testa e in coda ad ogni carrozza, utilizzabili sia sulle normali strade urbane sia su specifici percorsi dedicati dalle caratteristiche uniche. Al centro di questi ultimi, infatti, sono posti altri magneti che hanno la doppia funzione di controllare la direzione e di gestire la velocità e l’andamento di ogni singolo modulo: frenate, velocità e arresti sono controllati da un sistema centrale che ottimizza le risorse necessarie al corretto funzionamento dei veicoli. L’IMTS è alimentato da motori a gas naturale compresso, che minimizzano l’impatto degli spostamenti pubblici sull’ambiente. Le sue prestazioni sono ottimali per l’utilizzo nei contesti urbani: da una parte infatti l’IMTS non ha bisogno di rotaie e così favorisce l’utilizzo polivalente dei percorsi ad esso dedicati; dall’altro la completa automatizzazione del sistema rende questo veicolo estremamente affidabile sotto l’aspetto fondamentale della sicurezza. Il percorso da fermata a fermata è infatti monitorato continuamente da un sistema centrale innovativo, capace di rispondere flessibilmente alle esigenze del traffico. La velocità media di 30 km/h è in linea con le necessità di spostamento all’interno delle città, mentre la possibilità di muoversi senza rotaie, in modo completamente automatizzato e senza i potenti accumulatori tipici del trasporto ferroviario, sono caratteristiche che rendono il progetto potenzialmente vantaggioso.

L’urbanistica
L’urbanistica del XXI secolo
La città nel corso di questi ultimi cinquant’anni ha progressivamente acquisito nuove caratteristiche, mostrando cambiamenti tali da giustificare nuove esigenze di progettazione e di sviluppo.
In linea di massima si può affermare che ai grandi centri urbani cresciuti in risposta alle richieste di un’economia prevalentemente industriale si è progressivamente sostituito un modello cittadino basato sulle attività terziarie e sui servizi, con tutto un nuovo ordine di esigenze e di difficoltà.
Per questo motivo oggi i pianificatori e gli urbanisti devono studiare soluzioni adeguate ai cambiamenti in corso nelle metropoli mondiali: la sfida da affrontare, dunque, è quella di rispondere alle esigenze della modernità senza rinunciare alla progettazione di soluzioni sostenibili.
La città di domani
In risposta ai processi sopra accennati l’Europa in questi ultimi anni ha dimostrato un interesse particolare per un nuovo modello di progettazione urbana, che tenga conto delle nuove difficoltà emerse e di diversi strumenti di risoluzione dei problemi.
È in questa direzione che si inserisce il progetto PLUME (Planning Urban Mobility and Environment), finanziato dall’Unione Europea e ormai al suo terzo anno di attività.
L’obiettivo del progetto, che unisce scienziati e ricercatori di ogni stato membro, è quello di creare un consorzio di conoscenze in grado di trasferire dalla comunità scientifica alle istituzioni locali le innovazioni metodologiche e tecnologiche dell’urbanistica contemporanea.
Le problematiche affrontate appartengono a campi autonomi ma complementari delle nostre città, come l’utilizzo del territorio e le sue relazioni con i sistemi di trasporto, i problemi di inclusione sociale e le connessioni tra la crescita economica e la struttura urbanistica delle città, l’utilizzo di veicoli alternativi alle automobili private e altro.
Uno dei motivi di originalità di questo approcio, già di per sè unico in quanto alla varietà dei temi trattati, è l’importanza attribuita al processo di condivisione dei progetti con le comunità residenti.
La convinzione dei promotori di questo programma infatti è che solo la partecipazione delle società urbane contemporanee alle politiche di sviluppo è in grado di imprimere un cambiamento realmente sostenibile alle città del futuro.
I risultati ottenuti nel corso di questi pochi anni, del resto, sembrano confermare la  positività di questo atteggiamento: la scommessa oggi è quella di trasformare questa concezione, innovativa e in un certo senso ancora sperimentale, in uno strumento di progettazione condiviso su larga scala.

A cura di Filippo Tessari

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