Alluminio in edilizia: storia di un materiale versatile e sostenibile

Indice degli argomenti:

• Da dove proviene l’alluminio?
• Le caratteristiche e i vantaggi dell’alluminio
• Le applicazioni dell’alluminio in edilizia
• Alluminio: un materiale riciclabile al 100%

L’alluminio è un materiale dall’importante storia nella costruzione di edifici, nonostante la sua scoperta sia relativamente recente. La sua evoluzione, da metallo prezioso a un materiale industriale di rilevanza mondiale iniziò nel 1886, ma fu solo negli anni ’50 che questa risorsa assunse un ruolo di rilievo nel campo produttivo. Sin dai primi passi nella sua applicazione nell’edilizia, l’alluminio ha dimostrato di essere un elemento versatile e affidabile. Questo materiale risponde a una serie di requisiti che lo rendono ideale per le costruzioni più avanzate, rendendolo una delle risorse più importanti per i progettisti. 

Immaginiamo un metallo leggero ma incredibilmente resistente, immune alla corrosione, non tossico e molto durevole, in grado di assumere praticamente qualsiasi forma desiderata. L’alluminio si presenta come uno strumento di creatività illimitata nelle mani degli architetti, consentendo la realizzazione di strutture che sarebbero impossibili da creare utilizzando materiali come legno, plastica o acciaio.

Da dove proviene l’alluminio?

L’alluminio è uno degli elementi più diffusi in natura, classificandosi come il terzo elemento maggiormente disponibile dopo l’ossigeno e il silicio. La bauxite, il suo principale minerale, costituisce circa l’8% della superficie terrestre. In termini di peso, l’alluminio è approssimativamente un terzo del peso del rame e dell’acciaio per un volume equivalente. Questa caratteristica lo ha reso il materiale ideale per la costruzione di una vasta gamma di mezzi di trasporto moderni.

L’alluminio non solo offre un nuovo mondo di possibilità creative per gli architetti, ma anche una soluzione leggera e resistente per le sfide costruttive dell’edilizia moderna.

La sua abbondanza in natura e le sue caratteristiche uniche lo rendono una risorsa preziosa per l’architettura e per l’evoluzione delle costruzioni del futuro.

Breve storia dell’alluminio

La storia dell’alluminio risale agli antichi greci e romani, che utilizzavano l’allume, ottenuto dalla lavorazione dell’alunite, un solfato di alluminio presente in natura, per la costruzione di statue, armi e armature. Nel 1761, Guyton de Morveau propose il nome “alumine” (l’allumina, Al2O3) per la base dell’alluminio. Tuttavia, fu solo nel 1825 che il fisico danese Hans Christian Oersted riuscì a produrre alcune gocce di alluminio, applicando calore a un amalgama di potassio e alluminio.

Le ricerche proseguirono in Germania con Friedrich Wöhler, discepolo di Oersted, che dimostrò molte delle proprietà del metallo, compresa la sua straordinaria leggerezza. Questa scoperta suscitò grande interesse nel mondo scientifico e attrasse ulteriori fondi per la ricerca. Tuttavia, la svolta decisiva si ebbe nel 1886, quando Paul-Toussaint Héroult in Francia e Charles Martin Hall negli Stati Uniti, lavorando in modo indipendente, depositarono brevetti per un processo di fusione elettrolitica per la produzione di alluminio metallico a partire dall’allumina. Questa innovazione permetteva la produzione di alluminio su larga scala, abbattendo i costi e trasformandolo in uno dei metalli più ampiamente utilizzati in tutto il mondo.

Le caratteristiche e i vantaggi dell’alluminio

L’alluminio è un materiale noto per le sue molteplici caratteristiche e vantaggi che lo rendono ampiamente utilizzato in molte industrie. È un metallo molto duttile e può essere lavorato in modo molto semplice, dando origine a forme e prodotti di varia natura e aspetto.

In primo luogo, la sua leggerezza è eccezionale, con un peso che rappresenta circa un terzo di quello del rame, pur mantenendo una notevole resistenza meccanica. Questa caratteristica lo rende ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico, come nei trasporti e nell’industria aerospaziale.

La resistenza alla corrosione è un altro dei plus dell’alluminio: questo materiale, ossidandosi superficialmente, crea uno strato protettivo anticorrosivo. Inoltre, applicando un trattamento specifico sulla superficie come l’anodizzazione, è possibile migliorare ulteriormente la resistenza complessiva dell’alluminio agli agenti corrosivi.

L’alluminio è un ottimo conduttore di energia elettrica e calore: non a caso assume una posizione di prim’ordine tra i materiali utilizzati per le apparecchiature termiche, dissipatori di calore o per le linee di trasmissione elettrica.

L’alluminio è classificato come un materiale non combustibile (Euroclasse di reazione al fuoco A1) in quanto non sostiene la combustione. Tuttavia, è importante notare che le leghe di alluminio hanno un punto di fusione di circa 650°C, sebbene non rilascino gas nocivi durante questo processo.

Inoltre, lo strato di ossidazione naturale che si forma quando l’alluminio reagisce con l’aria lo protegge da ulteriori ossidazioni, rendendolo resistente anche agli agenti atmosferici. L’alluminio, infatti, ha una lunga durabilità, proprio perché non soggetto a deterioramento dovuto a fattori come raggi UV.

Altri vantaggi offerti dall’alluminio riguardano poi i costi di manutenzione ridotti, in quanto non sono necessari particolari trattamenti o attenzioni.

In uno scenario in cui la sostenibilità diventa una strada imprescindibile, anche l’edilizia deve fare la sua parte scegliendo soluzioni e materiali il cui ciclo di vita impatti il meno possibile sull’ambiente. Come sottolinea il CIAL (Consorzio Nazionale Imballaggi Alluminio), l’alluminio dimostra caratteristiche ideali per il processo di riciclo, consentendo un recupero completo al 100% e una possibilità di riuso praticamente infinita. Inoltre, in Italia, l’intera produzione di alluminio deriva dal riciclo e non presenta alcuna differenza rispetto a quello ottenuto da estrazioni minerarie, poiché le sue proprietà fondamentali rimangono costantemente invariate.

“L’alluminio è il ‘material sharing’ per eccellenza” sottolinea Giusi Carnimeo, Direttore Generale CIAL “Qualsiasi prodotto, al termine del suo ciclo di vita, ha di fronte due strade. O viene dismesso e successivamente smaltito, oppure – se possibile – viene recuperato e successivamente riciclato o riutilizzato. Da questo punto di vista l’alluminio è un materiale con caratteristiche intrinseche straordinarie. Impiegato per realizzare milioni di prodotti è riciclabile al 100% e all’infinito. È infatti in grado di conservare in eterno le sue proprietà strutturali. Basti pensare che oltre il 75% dell’alluminio da sempre prodotto è tutt’ora in circolo”.

Le applicazioni dell’alluminio in edilizia

L’alluminio è un materiale ampiamente utilizzato in edilizia per una vasta gamma di applicazioni grazie alle sue molteplici qualità.

Le due principali lavorazioni utilizzate in edilizia sono la laminazione, per ottenere lastre piane, e l’estrusione, per realizzare profilati di differenti forme e dimensioni. Nel primo caso si tratta di un processo a caldo, l’alluminio viene fuso e poi pressato, fino a spessori inferiori al cm, ulteriormente ridotti con successive lavorazioni. Durante l’estrusione, invece, il materiale viene riscaldato e reso pastoso, per poi essere forzato e compresso all’interno di apposite sagome, dette matrici, che danno all’alluminio la forma desiderata.

Le leghe di alluminio si prestano molto per questa lavorazione per cui i profili e i prodotti ottenuti per estrusione sono davvero innumerevoli.

Per quanto riguarda la finitura, l’alluminio può essere tranquillamente lasciato al naturale o trattato e verniciato a seconda delle necessità. Se lasciato al naturale, il processo di ossidazione naturale che si innesca con il contatto con l’aria crea lo strato protettivo necessario.

Uno degli impieghi più diffusi in edilizia vede l’alluminio adoperato nella costruzione di facciate continue poiché le rende sostanzialmente più leggere e ne migliora l’efficienza energetica.

E’ molto apprezzato per la realizzazione dei rivestimenti delle facciate dell’edificio o delle coperture, sfruttando anche le sue proprietà riflettenti, con giochi di luce spesso ricercati. Un aspetto che lo rende adatto anche a favorire una migliore regolazione del calore. Questo materiale viene spesso usato anche per la finitura di pannelli isolanti, sempre da posizionare in facciata.

Gli installatori prediligono l’uso dell’alluminio per la realizzazione di telai per porte e finestre, oggi con taglio termico per assicurare il massimo delle prestazioni energetiche. Le finestre in alluminio rappresentano la scelta ideale sia per abitazioni moderne che per grattacieli, e la loro eleganza si adatta anche perfettamente a edifici storici.

La straordinaria leggerezza unita alla notevole resistenza dell’alluminio, oltre al suo carattere inossidabile, lo rendono il materiale ideale per la costruzione di scale e rampe. L’alluminio offre queste qualità senza i costi maggiori associati all’acciaio o al ferro battuto, pur vantando la stessa resistenza e durata. Inoltre, richiede un livello molto basso di manutenzione, sia in ambienti umidi che asciutti, rendendolo una scelta pratica ed economica.

Anche i sistemi di ombreggiamento possono essere realizzati in alluminio, sfruttando ante, persiane e brise soleil molto leggeri, resistenti alle intemperie e duraturi nel tempo. L’alluminio è molto usato per la costruzione degli impianti fotovoltaici e solari termici, anche per la sua conducibilità termica, oltre che per le strutture di sostegno ad essi necessarie.

Infine, alcune leghe di alluminio sono utilizzate anche per la realizzazione di alcune strutture, ad esempio nella prefabbricazione.

Nuove forme e finiture dell’alluminio

Esiste una continua creazione di nuovi prodotti in alluminio per l’edilizia, stimolata dalla straordinaria versatilità delle forme e dei colori, dalla facilità di lavorazioni oltre alla durevolezza e leggerezza anche meccanica.

I grandi sviluppi di massa si sono verificati negli Stati Uniti prima e in Giappone poi, ma l’Italia è comunque in pole position, grazie ad un felice incontro fra la creatività di molti operatori medi e piccoli, la versatile tecnologia della materia, ed il lavoro di ricerca e sviluppo dei grandi produttori.

Il progresso dell’alluminio nell’edilizia si può dividere in cinque fasi.
Nelle prime tre fasi la funzione preminente è stata la sostituzione di altri materiali imitandone le forme e gli impieghi.
La quarta fase tuttora in corso- è quella del successo popolare, nella quale diviene preminente la proliferazione di forme e prodotti originali, vitalistica e anche un po’ selvaggia.
La quinta fase è quella di recupero culturale: il rilancio dell’immagine, regolazione e indirizzo del flusso vitalistico e popolare.

Alluminio: un materiale riciclabile al 100%

Secondo il dossier “Sostenibilità dell’alluminio in edilizia” redatto dall’European Aluminium Association, l’alluminio possiede un valore intrinseco notevole, il che fornisce un potente incentivo economico per il suo riciclo. I rottami di alluminio possono essere sottoposti a processi di riciclo in modo ripetuto senza subire alcuna perdita di proprietà o valore. Inoltre, l’energia richiesta per ottenere l’alluminio da materiali riciclati rappresenta solitamente meno del 5% di quella necessaria per la produzione primaria, conferendo un chiaro vantaggio ecologico a questo approccio.

Come riportato da Duccio Bianchi, esperto in materia di gestione dei rifiuti e pianificazione ambientale, l’alluminio si configura come un vero e proprio “tesoro” per la transizione ecologica. Lo studioso sottolinea come, a fronte di emissioni di anidride carbonica pari a 0,5 t per ogni tonnellata di alluminio secondario, la media mondiale della produzione primaria si attesta su 17 t di CO2 (vale a dire 34 volte quella dell’alluminio secondaria).

L’Italia si distingue come il principale produttore europeo di alluminio riciclato, sia in termini di quantità di produzione che di rottame impiegato. Nel 2021, la produzione nazionale di alluminio riciclato ha raggiunto un record storico di 954.000 tonnellate. Tuttavia, esiste ancora spazio per migliorare ulteriormente, soprattutto attraverso un aumento della quantità complessiva di alluminio raccolto e la riduzione delle cosiddette ‘perdite di materiale’. Secondo il CIAL, nonostante ci siano potenzialmente circa 167.000 tonnellate di alluminio nei rifiuti urbani, vi è una ‘perdita’ di circa 65.000 tonnellate di alluminio, apparentemente non riciclato o recuperato, che rappresenta circa il 40% del totale.

Il nostro Paese detiene il primato nel settore dell’alluminio proveniente da raffinazione: ne produciamo circa 717 mila tonnellate contro le 473 mila della Germania o le 300 mila della Spagna. Secondo Roberta Niboli, Past President di Assiral, Associazione Italiana Raffinatori Alluminio, il contributo ambientale dell’alluminio riciclato è notevole, considerando che richiede il 95% in meno di energia rispetto all’alluminio primario ottenuto dalla bauxite. Questo sottolinea l’importanza fondamentale del rottame di alluminio come una risorsa energetica cruciale. È necessario limitarne l’esportazione per evitare la perdita di una materia prima che può essere facilmente recuperata e riutilizzata per produrre alluminio con un notevole risparmio energetico rispetto alla produzione da zero. In altre parole, esportando il rottame, si perde sia energia che una materia prima preziosa disponibile per alimentare l’intera industria manifatturiera europea.

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19/04/2022

Usi dell’alluminio in architettura ed edilizia

L’alluminio è un materiale leggero, resistente e versatile, molto utilizzato in diversi settori, tra cui anche l’edilizia e l’architettura. Ecco alcuni tra i principali usi in edilizia.

a cura di Arch. Gaia Mussi

Serramenti in alluminio

Quando Giò Ponti nel 1938 chiudeva il palazzo Montecatini a Milano con grandi finestre di alluminio da lui stesso progettate fino nei dettagli, sapeva bene perché aveva scelto il nuovo materiale.
Sapeva che non vi sarebbe mai stata corrosione; sapeva che le superfici, protette con il nuovo processo di anodizzazione esclusivo dell’alluminio, sarebbero rimaste per decine di anni lisce e argentee senza bisogno di verniciature periodiche; sapeva di aver potuto progettare le forme dei profilati in modo che la tenuta all’aria e all’acqua fossero come lui le voleva, e l’estrusore dei profilati (l’industria nazionale dell’alluminio, che allora faceva capo alla Montecatini) le aveva realizzate fedelmente secondo il suo disegno.

Negli anni non mancarono gli “oppositori”, ma fu cattivo profeta colui che all’epoca pronosticò la fine dell’uso dell’alluminio.

Prevalse, invece, un certo buon senso popolare: le famiglie si accorsero che il costo di una finestra di alluminio si ripagava in pochi anni solo per effetto della sua buona tenuta che rimaneva stabile nel tempo; l’UNCSAAL (l’unione dei serramenti dell’alluminio) trasformò le constatazioni pratiche in dimostrazione scientifiche con documenti che provavano quanto fosse trascurabile il calore perduto attraverso la conduzione del telaio metallico, in confronto a quello risparmiato con la sua buona tenuta.

Nella breve storia dell’alluminio architettonico si sono sempre scontrate due concezioni opposte circa le finiture, che si riassumono nelle due preposizioni: “Alluminio è bello com’è” ed “Alluminio è colore”.
La prima affermazione è fondata sull’idea che il migliore uso di un materiale sia quello che ne fa corrispondere l’aspetto all’intima natura.
Oggi il progettista può scegliere entro una gamma completa di colori, metallici e non metallici, e, attraverso prescrizioni capitolari, assicurarsi in ogni caso la particolare durevolezza caratteristica dell’alluminio.

Fra le caratteristiche dell’alluminio architettonico, alcune si manifestano come vantaggi immediati per il progettista; altre, invece, sono apprezzate soprattutto dall’utente nel corso del tempo.
Nella fase progettuale, hanno il massimo peso la versatilità delle forme, al varietà dei colori e il favorevole rapporto fra peso e resistenza meccanica.
Ma il successo dell’alluminio non sarebbe stato così importante, se dall’utenza non fosse venuto un consenso nato dal buon comportamento nel tempo in termini di funzionalità ed economia.

I serramenti, e quindi i profilati estrusi, rappresentano almeno l’80% degli impieghi architettonici dell’alluminio.

Radiatori di design

All’interno delle strutture architettoniche, possiamo notare un ulteriore utilizzo del materiale alluminio: il caso dei radiatori.
Con la produzione dei radiatori è iniziato in Italia negli anni 60 l’impiego delle leghe di alluminio da fonderia nell’edilizia, accanto ai classici prodotti estrusi e laminati.

Leggerezza, conducibilità termica e versatilità delle forme sono i vantaggi che hanno consentito all’alluminio di penetrare in un settore tradizionalmente occupato dall’acciaio e dalla ghisa.

Con la colata sotto pressione o con l’estrusione si possono realizzare forme molto più complesse di quelle dei radiatori tradizionali, studiate in modo da migliorare lo scambio termico e rispondere a criteri di design.
La leggerezza rende semplice l’installazione: un radiatore composto di otto elementi pesa circa 14 kg e può essere spostato da una sola persona, con ottime rese termiche.

Alluminio nelle facciate continue

La tecnologia dell’alluminio per l’edilizia monumentale, come le facciate continue, è certamente quella che dà origine alla maggior parte delle innovazioni: le finestre delle villette unifamiliari, si è visto, sono discendenti dirette (anche se talvolta degeneri) di quelle del palazzo Montecatini 1938. Anche il “giunto aperto” che migliora la tenuta delle nuove finestre è l’ampliazione di un sistema a pressione compensata studiato a suo tempo per i grattacieli che ai piani elevati debbono sopportare raffiche di vento molto forti.
Le applicazioni monumentali, quindi, pur essendo oggi una parte minore in termini di TN, sono la chiave dello sviluppo per tutto il settore: è sui grandi lavori che le capacità progettuali si misurano con le possibilità tecnologiche per forzarle a nuove soluzioni.

Alluminio ed illuminazione

Nell’illuminazione la leggerezza ha prodotto soluzioni imprevedibili e nessuna espressione come questa, sembra più adatta per osservare le innumerevoli possibilità realizzative che vengono offerte dall’alluminio.
Alcuni designer fra i quali Meda, Fassina, De Lucchi ed i vari uffici progettuali della Flos, I guzzini, Arteluce, Artemide, Simes ed altri ancora, ritengono che la scelta di questo materiale per le proprie creazioni ha una fondamentale importanza nella fase di progettazione. La ricerca specifica del materiale più idoneo per produrre nuovi oggetti diventa sempre di più importante nella progettazione futura. E questo il momento in cui l’idea si fa materia e la materia si fa idea.
Il comparto dell’illuminotecnica ricorre spesso all’uso dell’alluminio per realizzare lampade sia per interni che per esterni.

Questo metallo è un materiale molto interessante, con cui si possono ottenere strutture snelle e leggere, anche a livello di impatto visivo.

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Articolo aggiornato – Prima pubblicazione 2017

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