Cos’è l’architettura biomimetica – Edilportale

L’applicazione dei principi di architettura biomimetica da vita ad edifici che si ispirano alle forme e strutture del mondo naturale e che sono progettati per migliorare comfort, efficienza e sostenibilità.

La natura ha elaborato, nel corso del tempo, strategie altamente ottimizzate per affrontare problemi complessi come il controllo della temperatura, la gestione dell’acqua e l’uso efficiente delle risorse, che applicare questi principi all’architettura, al design, all’ingegneria e allo sviluppo dei materiali, significa ripensare edifici, componenti e sistemi costruttivi secondo logiche più efficienti, adattive e integrate con l’ambiente.

Esempi di architettura biomimetica

Guardare alla natura come a una risorsa progettuale per affrontare problemi complessi è da sempre stata una strategia adottata dagli architetti.

Antoni Gaudí ispirandosi alla natura ha creato gli archi catenari (o funicolari) che gli hanno permesso di creare strutture articolate, leggere, stabili e resistenti.

In epoca più recente, come non ricordare il The Eden Project: The Biomes a cura dello studio Grimshaw. Con un involucro che ricorda le bolle di sapone, dove l’uso dell’ETFE, polimero leggero e resistente, ha permesso di creare superfici 7 volte più ampie del vetro, pur pesandone solo l’1%, riducendo l’impiego di acciaio e aumentando l’ingresso della luce naturale.

Poi c’è l’Eastgate Centre di Harare, in Zimbabwe, che è considerato un’icona dell’architettura biomimetica. Il complesso si ispira ai sistemi di ventilazione naturale dei termitai per mantenere temperature interne quasi costanti durante tutto l’anno, consumando meno del 10% dell’energia richiesta da sistemi convenzionali.

Il funzionamento si basa sull’ingresso di aria fresca notturna in ampi vuoti sotto i pavimenti, che viene poi distribuita ed espulsa durante il giorno attraverso griglie e camini di ventilazione. Le superfici in pietra e gli elementi sporgenti dell’involucro contribuiscono a schermare il calore diurno. In un contesto climatico con forti escursioni termiche, comprese tra circa 5 e 33 °C, l’edificio riesce a garantire un microclima interno confortevole, con temperature generalmente comprese tra 21 e 25 °C.

→ Di seguito due immagini a sinistra l’atrio interno dell’Eastgate Centre di Harare a destra lo schema di ventilazione naturale adottato.

Due approcci alla biomimetica

La biomimetica può svilupparsi secondo due principali modalità operative:

1. L’approccio bottom-up parte dall’osservazione e dallo studio dei sistemi biologici, per applicare a materiali e componenti edilizi le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche di organismi naturali o di processi biologici. Un esempio è il Lotus Effect applicato alle pitture per facciate. Il principio deriva dall’osservazione della foglia di loto, la cui superficie riduce l’adesione dello sporco e favorisce l’autopulizia con l’acqua piovana. Lotusan® di sto è una vernice intelligente con ridotta bagnabilità e caratteristiche autopulenti, utilizzabili su supporti come calcestruzzo, muratura, intonaco e sistemi a cappotto.

2. L’approccio top-down parte da tecnologie, prodotti o sistemi già esistenti e cerca di migliorarli attraverso innovazioni ispirate alla biologia, con l’obiettivo di ottimizzarne le prestazioni, l’efficienza e la durabilità di una soluzione consolidata. Come i Phase Change Materials (PCMs) materiali a cambiamento di fase, smart materials che reagiscono con i cambiamenti dell’ambiente circostante modificando una o più delle loro proprietà (meccaniche, ottiche, elettriche, magnetiche, chimiche o termiche).

I 4 principi dell’architettura biomimetica

1. Sostenibilità

Intesa come uso più consapevole delle risorse, riduzione degli sprechi e impiego di materiali naturali, riciclati o biodegradabili. In questo ambito si inseriscono biomateriali innovativi come le bioplastiche, il micelio e il graphene: le bioplastiche sono una famiglia ampia di polimeri che possono essere bio-based, cioè derivati da biomassa, biodegradabili oppure caratterizzati da entrambe le proprietà. Il micelio è considerato un materiale promettente per la sua capacità di crescere in forme complesse e per il potenziale impiego nella produzione di componenti leggeri e sostenibili, come i rivestimenti. Il grafene, derivato dal carbonio, è leggero, resistente e altamente conduttivo, usato ad esempio per produrre un calcestruzzo altamente resistente. A questi materiali si affiancano numerose soluzioni di origine vegetale o naturale, come fibre vegetali, giunco, cartone, carta, fibra di cellulosa e canna naturale, oltre ad altri bio-based materials impiegati per l’architettura sostenibile.

2. Integrazione con la natura

Gli edifici biomimetici sono progettati per dialogare con l’ambiente circostante, contribuendo al miglioramento del microclima e del benessere degli utenti. Tetti verdi, green wall e superfici naturali possono favorire l’ombreggiamento, la mitigazione dell’effetto isola di calore, la qualità dell’aria e la biodiversità urbana.

3. Efficienza energetica

Si ottiene progettando secondo i principi dell’architettura passiva. Un esempio significativo è l’Alioune Diop University Lecture Building, che adotta strategie di ventilazione naturale per favorire la regolazione termica senza ricorrere in modo intensivo a impianti di climatizzazione. In questa direzione rientra anche il lavoro sulla geometria degli spazi, come nel caso dell’atrio bioclimatico.

4. Riduzione dello spreco

Materiali biodegradabili, come terra cruda e paglia, soluzioni costruttive modulari, si veda il caso di esperienze come il Progetto Rehouse o il metodo Energiesprong, e sistemi assemblabili, come il sistema costruttivo in terra cruda SuperAdobe, consentono di limitare l’uso di risorse, semplificare le fasi di montaggio e agevolare eventuali interventi di manutenzione, sostituzione o riuso.

Le tecnologie che permettono lo sviluppo della biomimetica

Con l’evoluzione delle tecniche costruttive e degli strumenti di progettazione digitale, tra la fine del XX secolo e l’inizio del XXI, l’architettura contemporanea ha iniziato a sperimentare con maggiore continuità soluzioni orientate all’integrazione tra edificio e natura.

I progressi nelle scienze dei materiali, nella robotica, nella stampa 3D, nella fabbricazione digitale e nell’intelligenza artificiale stanno ampliando le possibilità applicative della biomimetica. Queste tecnologie consentono di progettare forme complesse, ottimizzare l’uso delle risorse, migliorare la precisione esecutiva e ridurre le lavorazioni in cantiere.

A titolo esemplificativo, il Richard Gilder Center for Science, Education, and Innovation dell’American Museum of Natural History di New York, progettato da Studio Gang è un edificio realizzato tramite la fabbricazione digitale applicata al cemento armato che richiama una formazione geologica porosa modellata da vento e acqua. Il grande atrio centrale, articolato su cinque livelli, organizza i percorsi, favorisce l’ingresso della luce naturale e mette in relazione gli spazi interni.

La biomimetica come chiave di ricerca ed innovazione

La biomimetica non è una tendenza, ma una chiave di ricerca e innovazione applicata alla progettazione per costruire edifici più efficienti, sostenibili e responsabili. Ad avvalorare questa affermazione sono tutte le sperimentazioni di successo condotte fino a questo momento: involucri leggeri, facciate autopulenti, ventilazione passiva, materiali bio-based, che mostrano chiaramente come il riferimento al mondo naturale sia uno strumento per affrontare alcune delle principali sfide dell’edilizia contemporanea.

Per architetti, ingegneri e progettisti, questo approccio apre nuove possibilità. La combinazione tra biomimetica, progettazione digitale, scienze dei materiali e tecniche costruttive avanzate può consentire di sviluppare soluzioni capaci di migliorare il comfort interno, ridurre i consumi e limitare l’impatto ambientale lungo l’intero ciclo di vita dell’edificio.