Circular Bio-hybrid Building Systems. Potenziali interazioni tra materiali a base naturale e componenti second-life nella progettazione Cradle to Cradle di sistemi edilizi

In the context of the construction sector’s transition toward biocircular and regenerative models aimed at decarbonizing the built environment, this research proposes a definition of the concept of Circular Bio-hybrid Building Systems (CBBS). These are construction systems that integrate an organic, bio-based component (derived from organic waste or cultivated materials) with an inorganic, second-life component (originating from reuse or, secondarily, recycling processes), both sourced by prioritizing local processes. The two components are combined to ensure a life cycle consistent with Cradle to Cradle principles: the system, which is biocompatible and potentially bioreceptive, must be disassemblable or, alternatively, reintroducible into a production process without separation. The application of a set of KPIs for assessing the circularity of CBBS, built on the metrics found in the literature, demonstrates that the bio-hybrid combination is an effective strategy for reducing overall carbon impacts. This is achieved by exploiting the potential of natural materials for active CO₂ sequestration and the advantages of second-life components in terms of reduced extraction and processing of raw materials. Through the analysis of case studies at the product scale and then at the architectural scale, the research proposes the Atlas of Scenarios: an operational tool, composed of the KPI set, a Decision Tree for circular design obtained by abstracting virtuous design processes, and a collection of models of CBBS envelope combinations, conceived to support designers in the early-stage design of circular bio-hybrid building systems.

Nel contesto della transizione del settore delle costruzioni verso modelli biocircolari e rigenerativi ai fini della decarbonizzazione dell’ambiente costruito, la ricerca propone una definizione del concetto di Circular Bio-hybrid Building Systems (CBBS): sistemi costruttivi che integrano una componente organica bio-based – derivante da scarti organici o materiali coltivati – e una componente inorganica di seconda vita – proveniente da processi di riuso o in secondo luogo riciclo – approvvigionate prioritizzando processi locali, combinate per garantire un ciclo di vita coerente con i principi Cradle to Cradle: il sistema, biocompatibile e potenzialmente bioricettivo, deve essere disassemblabile o in alternativa reinseribile in un processo produttivo senza separazione. L’applicazione di un set di KPI per la valutazione della circolarità di CBBS, costruito a partire dalle metriche presenti in letteratura, dimostra che la combinazione bio-ibrida rappresenta una strategia efficace per la riduzione degli impatti carbonici complessivi grazie allo sfruttamento delle potenzialità dei materiali naturali nel sequestro attivo di CO₂ e ai vantaggi delle componenti second-life in termini di riduzione dell’estrazione e della lavorazione di materie prime. Attraverso l’analisi di casi studio alla scala del prodotto e poi dell’architettura, la ricerca propone l’Atlante degli Scenari: uno strumento operativo – composto, oltre che dal set di KPI, da un Albero Decisionale per il progetto circolare ottenuto tramite astrazione di processi progettuali virtuosi e da una raccolta di modellazioni di combinazioni di involucro CBBS – concepito per supportare il progettista nell’early stage design di sistemi edilizi circolari e bio-ibridi.