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L’intelligenza artificiale è la tecnologia emergente che può trasformare l’architettura, l’edilizia e l’arredamento, guidandoli nella transizione verso l’economia circolare, grazie al contributo che è in grado di dare nel migliorare le pratiche di riutilizzo dei materiali. Tutto ciò può avere un effetto dirompente e rivoluzionare il concetto di urban mining come è stato concepito finora. È quanto sostengono due studiosi dell’University of South Australia, nello studio pubblicato su Nature nella sezione Urban Sustainability e intitolato, appunto, “Emergent digital possibilities for design-led reuse within circular economy”.
Ad esempio, algoritmi di machine learning possono essere utilizzati per identificare difetti nei materiali di recupero, mentre sistemi di progettazione generativa possono ottimizzare l’uso di materiali esistenti per ridurre al minimo gli sprechi. Altri studi hanno esplorato l’impiego dell’intelligenza artificiale per creare algoritmi di abbinamento, che permettono di sostituire materiali nuovi con materiali di recupero senza compromettere le prestazioni strutturali o estetiche. Inoltre, l’AI può migliorare i processi di inventario dei materiali e semplificare l’accesso a materiali di recupero da parte delle aziende edili.
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Contro il downcycling l’unica strategia è il riutilizzo
La portata dirompente dell’intelligenza artificiale, secondo i ricercatori, sta nel fatto che permetterà di risolvere il principale errore commesso riguardo l’economia circolare, o meglio come superficialmente è stata intesa da molti politici, ma anche nel mondo accademico: ponendo, cioè, un’eccessiva enfasi sul riciclo. Il riciclo come unica strategia, infatti, presenta diversi limiti, a partire dai costi e dalla complessità dei processi di separazione e trasformazione.
Il guaio principale è, però, il cosiddetto downcycling: la degradazione dei materiali riciclati, che li rende meno utili rispetto alla forma originale. I ricercatori citano il caso del trattamento del vetro in Australia, dove i rifiuti in vetro vengono spesso frantumati e utilizzati come sottofondo stradale, invece di essere riutilizzati per la produzione di nuovi prodotti in vetro.
Un problema diffuso in tutti i settori, e in particolare l’edilizia, visto che si parla di uno dei maggiori produttori di rifiuti a livello globale, e contribuisce a un terzo dei rifiuti totali destinati alle discariche con oltre 12 miliardi di tonnellate all’anno. Quando un edificio viene demolito, si riciclano molti materiali, ma quasi sempre c’è un downcycling: non si userà, ad esempio, il cemento per costruire un nuovo palazzo, ma solo come riempitivo.
Riutilizzare i materiali è, invece, la parola chiave per un’autentica economia circolare nell’edilizia, visto che precede il riciclo nella piramide della gestione dei rifiuti. Il motivo è semplice: consente di conservare meglio l’energia incorporata nei materiali e mantiene quasi inalterato il valore economico degli oggetti. C’è però un problema, fanno notare gli autori. “I prodotti da costruzione, gli infissi e gli arredi hanno dimensioni non standard (modificate in lunghezza e larghezza durante l’installazione in loco) e possono essere combinati con altri prodotti mediante colla, viti, malta o altri sistemi di fissaggio. Questa varietà di materiali una volta diventati rifiuti contrasta con la disponibilità di materie prime in fogli, lastre e unità standard presenti nei cataloghi online”.
Intelligenza artificiale per migliorare il riutilizzo dei materiali
Insomma: riutilizzare i rifiuti nell’edilizia è molto complicato. E qui entra in gioco l’intelligenza artificiale, grazie all’automazione della classificazione, della selezione e della progettazione. “Gli strumenti offerti dall’intelligenza artificiale per la stima dei rifiuti da costruzione, in linea con i concetti di passaporto dei materiali e urban mining, possono potenzialmente favorire pratiche di riuso, nonché di riparazione e manutenzione, oltre al riciclo”, sostengono gli autori dello studio. Una prima applicazione dell’intelligenza artificiale nella gestione dei rifiuti da costruzione e demolizione combina sistemi di visione artificiale e algoritmi di deep learning per la classificazione e selezione dei materiali di scarto, individuando danni strutturali, differenze di composizione e altre caratteristiche che influenzano il potenziale riuso.
Un ulteriore sviluppo dell’intelligenza artificiale affiancata all’ecodesing nell’edilizia è rappresentato dagli algoritmi per la sostituzione dei materiali. La ricerca evidenzia l’applicazione di algoritmi greedy, problemi a numeri interi misti e rappresentazioni grafiche per progettare soluzioni che sostituiscano materiali nuovi con materiali di recupero, valutando al contempo la riduzione delle emissioni di carbonio associate a queste scelte. Una proposta di urban mining di Parry e Guy utilizza algoritmi genetici all’interno di software di progettazione come Grasshopper per creare gemelli digitali di materiali da costruzione irregolari, come il legno recuperato, che permettono di simulare il riutilizzo dei materiali in progetti architettonici, riducendo la necessità di nuova produzione ed eliminando del tutto gli sprechi.
Intelligenza artificiale, edilizia e digitalizzazione
Edilizia e digitalizzazione non è il primo accostamento che viene in mente tra settori. Eppure sono proprio le tecnologie digitali che possono consentire al comparto delle costruzioni di fare un salto di qualità grazie alle analisi e all’ottimizzazione dei materiali recuperati per inserirli in nuovi processi produttivi: “Gli strumenti di intelligenza artificiale possono potenzialmente favorire le pratiche di riutilizzo supportando gli inventari digitali dei materiali, riconoscendo le condizioni strutturali e ottimizzando la selezione dei rifiuti per il riutilizzo piuttosto che per il riciclo”, spiegano gli autori.
In questo caso l’intelligenza artificiale deve essere integrata con un’altra tecnologia, il Building Information Modeling (BIM) che, in poche parole, permette di creare cataloghi digitali di materiali usati, rendendoli più accessibili per la progettazione, e può ulteriormente facilitare l’inventario digitale dei materiali disponibili per il riuso. La digitalizzazione, infatti, consente ai progettisti di avere accesso a un database di materiali già esistenti, arricchito con informazioni relative alla loro storia, qualità ecologica e compatibilità con altri elementi costruttivi.
AI nel riutilizzo dei materiali: una tecnologia ancora poco esplorata
Questi strumenti hanno il potenziale per dirottare i rifiuti verso il riutilizzo piuttosto che il riciclo, ad esempio attraverso la rivendita nei mercati digitali come risultato di una selezione guidata dall’intelligenza artificiale. “Gli strumenti di intelligenza artificiale per la stima dei rifiuti edilizi, allineati ai concetti di passaporto digitale dei prodotti e di urban mining, possono potenzialmente favorire le pratiche di riutilizzo, riparazione e manutenzione, oltre al riciclo”, riassumono gli autori.
Per far sì che il riutilizzo diventi una pratica diffusa, è però necessario affrontare alcune barriere, tra cui la mancanza di dati digitali sui materiali di recupero, la difficoltà di integrazione nei flussi di lavoro tradizionali e la percezione del riutilizzo come un’opzione meno affidabile rispetto all’acquisto di materiali nuovi. “Sebbene al momento della stesura non abbiamo ancora completato i nostri esperimenti pratici basati sull’AI, riteniamo che vi siano molte possibilità poco esplorate per l’integrazione dell’intelligenza artificiale nel riuso orientato al design, oltre a quelle descritte sopra”, concludono perciò i ricercatori.
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