L’Italia ha un patrimonio edilizio antico, affascinante e vincolato. Applicare il classico cappotto termico in polistirolo, da 15 centimetri, sulla facciata decorata di un palazzo del Settecento è impensabile e, nella maggior parte dei casi, illegale. Ciò non significa che non possiamo ammodernare le nostre infrastrutture, specie da quando è stato messo a punto un materiale isolante di nuova concezione: l’aerogel.
Con l’entrata in vigore dei target europei sull’efficientamento energetico, la sfida per i progettisti si fa complessa. Come ridurre i consumi senza deturpare edifici e città? La risposta a questo dilemma non arriva dall’edilizia tradizionale, bensì dall’ingegneria aerospaziale. L’aerogel di silice, originariamente sviluppato per applicazioni extra-atmosferiche, si sta imponendo come il super-isolante definitivo per i contesti difficili. Esso consente di raggiungere prestazioni termiche eccezionali, in pochissimi millimetri di spessore.
Il limite del cappotto tradizionale e la sfida dei centri storici
L’architettura dei nostri borghi storici mal si concilia con i sistemi di isolamento convenzionali. Secoli fa, quando venivano costruiti, non si pensava certo all’efficientamento energetico, dal momento che neppure si sapeva che cosa fosse l’energia. Di fronte alle scadenze normative, milioni di immobili situati nei centri storici italiani non possono adottare pannelli esterni in polistirene espanso EPS, a causa dei severi vincoli paesaggistici e architettonici imposti dalle Soprintendenze.
Allo stesso tempo, l’isolamento dall’interno, tramite contropareti tradizionali in cartongesso e lana di roccia, presenta un grande limite: ruba centimetri preziosi alla superficie calpestabile degli appartamenti. Ciò riduce lo spazio vitale e il valore commerciale dell’immobile. Per l’isolamento delle case storiche si è resa quindi necessaria una svolta tecnologica, capace di coniugare il rispetto dei vincoli estetici con la salvaguardia degli spazi interni. L’applicazione di un isolante termico nanotecnologico come l’aerogel rappresenta la vera alternativa al cappotto termico tradizionale, in contesti limite quali centri cittadini e infrastrutture vincolate.
Che cos’è l’aerogel e perché blocca il calore
Se si vogliono comprendere le eccezionali proprietà di questo materiale, occorre analizzarne la sua struttura di base. Attraverso una combinazione unica di chimica e fisica, l’arogel annulla i normali meccanismi di trasmissione del calore e offre prestazioni fuori scala, rispetto a qualunque isolante di matrice petrolchimica o minerale.
Il fumo solido: 99% aria e 1% silice
Il soprannome di fumo solido dato all’aerogel ci comunica subito le sue principali caratteristiche. Si tratta di un materiale opalescente e dall’incredibile leggerezza. Originariamente, fu il NASA Technology Transfer Program a studiarlo e sperimentarlo, tracciandone le specifiche, con lo scopo ben preciso di isolare le tute degli astronauti, e i veicoli spaziali, dalle temperature estreme del cosmo.
Come suggerisce il nome, abbiamo a che fare con un gel. Quel che lo contraddistingue maggiormente, marcandone la differenza con gli altri fluidi di questo tipo, è il fatto che la componente liquida venga sostituita, tramite un processo di essiccamento supercritico, con una parte gassosa. La struttura finale è composta per il 99% da aria e solo per l’1% da solido. Dal punto di vista ecologico, l’aerogel in silice è completamente sicuro e integralmente sostenibile, essendo costituito principalmente da biossido di silicio, ovvero lo stesso elemento chimico alla base della comune sabbia. Per via di questa sua peculiarità, si presenta come un materiale ideale nella bioedilizia.
L’effetto Knudsen: intrappolare l’aria e fermare il vapore
La ragione per cui questo materiale blocca il calore in modo tanto efficace risiede in un principio fisico. Si tratta del cosiddetto Effetto Knudsen. In condizioni normali, il calore si propaga attraverso i gas mediante la collisione termica delle molecole d’aria in movimento. La struttura dell’aerogel è però caratterizzata da una rete di nanopori, con diametro inferiore a quello che la fisica chiama il cammino libero medio delle molecole d’aria.
In parole più semplici, potremmo dire che i pori sono tanto minuscoli che le molecole d’aria vi rimangono intrappolate all’interno, senza poterne uscire e trovandosi impossibilitate a muoversi. In questo modo, non hanno alcuna via per scontrarsi tra loro. Dal momento che le molecole non possono collidere, la conduzione termica gassosa, responsabile delle alterazioni di temperatura, viene virtualmente azzerata.
La traspirabilità: addio alla muffa interstiziale
Un grande difetto dei materiali sintetici tradizionali è l’effetto barriera: le pareti vengono sigillate impedendo il passaggio del vapore e provocando, a lungo andare, condense interne e muffe. Se in applicazioni come quelle del packaging questo fenomeno porta vantaggi e benefici, proteggendo il contenuto da agenti esterni, in edilizia la situazione è ben diversa.
Nei palazzi d’epoca, questo problema è amplificato dalla natura stessa delle murature in pietra, le quali possono essere in mattone pieno o tufo. L’aerogel offre una risposta eccellente a questa delicata condizione, grazie alla sua elevata porosità. Il nanomateriale cui abbiamo dedicato questo articolo è strutturalmente idrofobo, ovvero in grado di respingere l’acqua liquida, ma altamente permeabile al vapore. La sua traspirabilità consente alle vecchie strutture murarie di respirare, smaltendo l’umidità interna e garantendo la salubrità degli ambienti.
Aerogel contro EPS e lana di roccia: un confronto
| Materiale isolante | Spessore tipico necessario | Conduttività termica | Vantaggi principali | Svantaggi principali | Applicazioni ideali |
| Aerogel, applicato in rotoli oppure in feltro | 1,0 – 3,0 cm | 0,013 – 0,020 W/(m·K) (Watt su metro Kelvin, significa che è un super isolante) | Ingombro quasi nullo: ideale per cappotti interni minimi o intercapedini ristrette. Elevata traspirabilità: permette la gestione dell’umidità (migliora il comfort abitativo e riduce i rischi di condensa). Leggerezza e flessibilità: facile da sagomare. | Costo al metro quadro estremamente elevato: rende l’investimento iniziale significativo. Fragilità meccanica (del granulo puro). | Isolamento interno di edifici storici vincolati, ponti termici complessi, ristrutturazioni salva-spazio. |
| EPS (Polistirene Espanso Sinterizzato) | 12 – 15 cm | 0,032 – 0,040 W/(m·K) (buon isolante) | Costo contenuto: molto economico e accessibile. Facile lavorabilità e installazione. Resistenza all’acqua. | Ingombrante: Richiede spessori consistenti, limitando lo spazio interno/esterno Bassa traspirabilità: Può creare problemi di condensa in assenza di ventilazione adeguata. Derivato dal petrolio: impatto ambientale per materia prima. | Cappotti termici esterni di nuove costruzioni o riqualificazioni, dove lo spessore non è un problema. Solai. |
| Lana di roccia o lana minerale | 10 – 14 cm | 0,035 – 0,045 W/(m·K) (buon isolante) | Ottime proprietà fonoassorbenti: Migliora isolamento acustico. Incombustibile: Eccellente resistenza al fuoco (Classe A1). Buona traspirabilità. | Ingombrante: simile all’EPS, richiede spessori importanti. Sensibilità all’umidità: se bagnata, perde rapidamente la capacità isolante. Rilascio potenziale di fibre. | Coperture, pareti divisorie, isolamento a cappotto dove sono richieste performance antincendio e acustiche. |
Come si evince dai dati riportati in tabella, l’aerogel è un isolante più prestante della lana di roccia, di quella minerale, o anche del polistirene EPS. Rispetto a questi altri materiali, però, è considerevolmente più costoso.
Applicazioni pratiche: quanto costa l’aerogel e dove conviene usarlo
Quando si parla di nanotecnologie applicate all’edilizia, e nello specifico di aerogel, la trasparenza sui costi è d’obbligo. Questo aspetto, infatti, rappresenta la principale barriera d’accesso a questi prodotti, e ne sta limitando la diffusione. I processi di produzione industriale di questo materiale termico sono piuttosto complessi. Richiedono impianti ad alta pressione ed elevata operatività. Questo, inevitabilmente, si riflette sul prezzo di mercato, che può facilmente superare i 60-80€ al metro quadro (per il solo materiale, manodopera esclusa).
Come evidenziato dagli studi del Dipartimento Efficienza Energetica dell’ENEA, l’investimento non è pensato per la coibentazione di grandi capannoni industriali, e neppure di facciate lineari prive di vincoli. In queste situazioni, i sistemi tradizionali restano economicamente imbattibili. Al contrario, l’aerogel può diventare un’arma segreta nei progetti di efficienza energetica presso i centri storici. Trova infatti la sua collocazione ideale nei punti critici dell’involucro edilizio:
- negli imbotti di porte e finestre, dove lo spazio per isolare i ponti termici è millimetrico;
- nelle nicchie dei termosifoni, storicamente i punti più freddi e sottili della casa;
- sotto i sistemi di riscaldamento a pavimento radiante, ove occorre minimizzare lo spessore del massetto;
- sulle pareti interne di appartamenti storici di pregio, dove risparmiare anche soltanto 10 centimetri di spessore, rispetto a un isolamento tradizionale, si traduce nel salvataggio di metri quadrati calpestabili dal valore immobiliare altissimo.
In questi contesti, la spesa iniziale più elevata può essere affrontata, dal momento che sarà ammortizzata a dovere sul medio periodo.
