Product Data Template e specifiche LOIN nel progetto RecycleBIM

Il progetto RecycleBIM promuove la circolarità dei materiali da costruzione partendo dalla definizione di Product Data Template e specifiche LOIN. Scopriamo di più!

La filosofia del riuso si è finalmente diffusa anche nel settore delle costruzioni. Minimizzare lo spreco di risorse, partendo dalla fase di progetto e pianificando anche quella di demolizione, è una nuova sfida a cui i tecnici non possono più sottrarsi.

Una nuova prospettiva, dunque, che volge lo sguardo verso una fase delicatissima del ciclo di vita di un fabbricato, ovvero la dismissione al termine del suo ciclo di vita.

Tale approccio ha l’obiettivo di gestire al meglio il fine vita delle costruzioni, intervenendo sulla pianificazione del riuso e del riciclo dei prodotti e dei materiali da costruzione ottenuti in cantiere a seguito della demolizione.

Il tema è interessantissimo e di estrema attualità, non solo perché tende alla piena efficienza dei processi di costruzione (e di demolizione per l’appunto!), ma soprattutto per i suoi risvolti benefici in termini di sostenibilità ambientale.

ACCA software sta offrendo il suo contributo attivo e propositivo alla causa, mettendo a disposizione esperienza, risorse e tecnologie al servizio del progetto RecycleBIM, importante iniziativa multinazionale e multi-attore, volta a sviluppare un quadro integrato per la circolarità dei materiali da costruzione.

Per approfondire leggi anche RecycleBIM: un passo avanti verso la circolarità dei materiali da costruzione.

BIM e riuso dei materiali

La gestione efficiente dei rifiuti da costruzione e demolizione (“Construction and Demolition Waste”, CDW) costituisce una sfida critica per il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità ambientale e riduzione dei rifiuti.

L’impiego della metodologia BIM, attraverso la produzione e la gestione di modelli 3D digitali, lo sviluppo di un sistema integrato per la pianificazione e l’utilizzo di strumenti di BIM management rappresenta una svolta importante nella promozione delle circolarità dei materiali da costruzione, chiave di volta del progetto RecycleBIM.

Tra gli obiettivi principali di RecycleBIM spiccano:

• la digitalizzazione della gestione dei materiali: creazione di modelli BIM che incorporano dati relativi alla circolarità dei materiali, includendo metriche di riutilizzo, riciclabilità e impatto ambientale;
• l’ottimizzazione dei processi di demolizione: implementazione di workflow che favoriscano la decostruzione selettiva e la pianificazione strategica basata sui dati;
• promozione dell’interoperabilità: utilizzo di standard aperti come lo schema IFC per garantire lo scambio di informazioni tra diverse piattaforme software.

Per perseguire questi obiettivi è stato necessario, in prima battuta, partire con la definizione di:

• modelli di schede di prodotto (Product Data Template): elaborati sulla base dei requisiti informativi in materia di circolarità, queste schede forniranno una guida dettagliata per la gestione dei dati relativi ai materiali;
• specifiche LOIN (Livello di Fabbisogno Informativo): relative ai principali elementi di costruzione, queste specifiche supporteranno l’analisi del ciclo di vita (LCA: Life Cycle Assessment), l’audit energetico, il progetto di demolizione, l’analisi dei costi del ciclo di vita (LCC: Life Cycle Costing), nonché l’elaborazione dell’inventario dei materiali riutilizzabili o riciclabili, utilizzando la metodologia BIM con tool applicativi basati su file in formato IFC.

In questo articolo approfondiremo proprio questi due aspetti.

Comparing circular and linear economy showing product life cycle

Modelli di schede di prodotto (Product Data Template)

Strutturare i dati dei prodotti da costruzione in modo standardizzato e leggibile dalle macchine è il primo passo per promuovere la circolarità dei materiali. I PDT (Product Data Template) sono fondamentali per scambiare informazioni durante il ciclo di vita degli edifici e consentire processi come il riciclo e la gestione sostenibile dei rifiuti da demolizione. Tuttavia, per massimizzare la loro efficacia, è necessario armonizzarli con normative internazionali e garantire la loro adattabilità a contesti locali.

Il concetto di Product Data Template è già affrontato nelle normative esistenti, in particolare negli standard ISO 23386 e ISO 23387 (2020), sviluppati dal comitato CEN/TC442. Un PDT rappresenta una descrizione delle informazioni essenziali su un prodotto, utilizzata per scambi informativi durante le fasi di pianificazione, progettazione, costruzione o gestione di edifici. Le proprietà definite nel PDT possono essere raggruppate per dominio d’uso (ad esempio, dati di performance o di manutenzione) o per tipo di caratteristiche (geometria, indicatori ambientali).

Tuttavia, attualmente i dataset esistenti per i prodotti da costruzione non standardizzano adeguatamente i dati alfanumerici necessari per la circolarità dei materiali da costruzione. Non esiste una definizione completa della struttura, del tipo e della quantità di dati richiesti per favorire la circolarità. Questo problema è attribuibile all’assenza di regolamenti normativi specifici e a una scarsa comprensione delle esigenze informative degli stakeholder.

Struttura di un Product Data Template

I dati del PDT sono organizzati in una gerarchia che comprende entità del modello (ad esempio, finestre, porte, ecc.), proprietà e attributi.

Le proprietà descrivono le caratteristiche di un oggetto, mentre gli attributi assegnano valori specifici a tali proprietà (ad esempio la superficie di una parete). I passi per creare un PDT includono la raccolta e la normalizzazione dei parametri, l’organizzazione in categorie (ad esempio dati geometrici, di sostenibilità) e la loro strutturazione.

Un aspetto cruciale è mantenere i Product Data Template aggiornati attraverso il feedback di professionisti del settore e assicurare la leggibilità delle informazioni tramite connessioni a dizionari di dati interoperabili.

Per i flussi di lavoro circolari, i PDT diventano essenziali nell’associare materiali e prodotti da costruzione alla loro riciclabilità, riusabilità o smaltimento responsabile. Esistono già proposte, come il “Product Circularity Datasheet” (PCDS), che includono proprietà specifiche per la circolarità (composizione, indicazioni per il disassemblaggio e il riutilizzo, ecc.). Queste soluzioni devono essere adeguate anche in termini di interoperabilità per garantire la leggibilità, lo scambio e la gestione nel corso del tempo, da parte di tutti gli stakeholder.

Definizione del livello di fabbisogno informativo (LOIN) nel progetto RecycleBIM

Altro aspetto fondamentale del progetto RecycleBIM è stata la definizione del Livello di Fabbisogno Informativo (LOIN) che stabilisce la granularità e il grado dettaglio delle informazioni da associare a ciascun oggetto del modello, necessarie per ogni fase del ciclo di vita del progetto. Basandosi sulla norma EN 17412-1, il LOIN è stato applicato in diversi contesti:

• modellazione geometrica: rappresentazioni 3D degli elementi costruttivi, con specifiche sulla complessità geometrica per la quantificazione dei materiali;
• dati alfanumerici: utilizzo di Product Data Template (PDT) per garantire la leggibilità da parte delle macchine e l’uniformità delle informazioni;
• documentazione: collegamento di dataset a dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) e altre fonti documentali per supportare la valutazione della circolarità.

Il livello di dettaglio richiesto per la de-costruzione può variare in base alle esigenze e può andare da una rappresentazione semplificata, per ottenere una quantificazione di massima, ad un livello di dettaglio maggiore, per un’analisi più dettagliata dei materiali.

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Il concetto di granularità nei LOIN

Modellazione geometrica

La rappresentazione geometrica dei componenti avviene principalmente in 3D per permettere la quantificazione dei materiali in base al loro volume. Tuttavia, in alcuni casi, come per le finestre o le porte, il dettaglio in 3D potrebbe non essere necessario e potrebbero essere sufficienti rappresentazioni 2D (superficie) per facilitare la quantificazione.

La geometria deve essere sufficientemente dettagliata per permettere la quantificazione dei materiali e la comprensione delle loro caratteristiche, senza necessità di una modellazione eccessivamente complessa e dettagliata come quella destinata alla visualizzazione.

Se, infatti, un edificio è considerato una risorsa per il recupero dei materiali, la sua rappresentazione digitale deve consentire una gestione accurata delle singole componenti, sia a livello di materiali che di prodotti. Ad esempio, quando si trattano prodotti costituiti da un singolo materiale (come il cemento o i rivestimenti), la rappresentazione del materiale e della geometria coincide. Tuttavia, nel caso di prodotti costituiti da materiali eterogenei, la gestione delle informazioni deve essere più dettagliata e differenziata, poiché la separazione dei materiali e il loro recupero richiedono un approccio integrato che unisca le informazioni relative sia ai materiali che ai prodotti.

Per esempio, la geometria di una parete può essere rappresentata come una forma semplice (rettangolare) che definisce la forma esterna, senza entrare nei dettagli relativi alle connessioni tra elementi. Tuttavia, se le connessioni tra i componenti (come nel caso di un tetto con una parete) influenzano la quantità di materiale, è necessario rappresentarle con maggiore dettaglio.

Dati alfanumerici

Ogni oggetto nel modello BIM deve essere identificato in modo univoco tramite:

1. Codice derivato da uno schema standard, per esempio, utilizzando classificazioni come:
   • Uniclass: un sistema internazionale per la classificazione di oggetti edilizi. Un esempio di codice potrebbe essere Pr_30_59_98 per unità finestra;
   • Omniclass o ISO 12006-2: altri standard diffusi nel settore per garantire un’integrazione omogenea nei database.
2. Associazione alla classe IFC appropriata, ad esempio:
   • IfcWall per le pareti;
   • IfcDoor per le porte;
   • IfcWindow per le finestre;
   • ecc.

Questa identificazione standardizzata è cruciale per garantire che i dati possano essere utilizzati e condivisi senza ambiguità tra attori e software diversi.

Per ogni componente del modello, è essenziale poi includere dettagli sui materiali che lo compongono, tra cui:

• tipo di materiale: specificare se si tratta di cemento, vetro, metallo, legno, plastica, ecc.;
• caratteristiche del materiale: peso e volume totale;
• contenuto riciclato: la percentuale di materiale riciclato presente nel componente;
• trattamenti chimici: eventuali processi o sostanze applicate al materiale (ad esempio vernici o sigillanti);
• dati ambientali: collegare il materiale a dichiarazioni di sostenibilità come:
  • EPD (Environmental Product Declaration): fornisce informazioni sull’impatto ambientale del materiale durante il ciclo di vita;
  • DoP (Declaration of Performance): dichiarazione sulle prestazioni tecniche e ambientali del materiale.

Infine, sono necessarie anche informazioni di circolarità, per agevolare il recupero e il riutilizzo dei materiali, come:

• tracciabilità dei materiali e dei componenti: informazioni sul produttore, anno di fabbricazione, condizioni d’uso;
• collegamenti a mercati secondari: ogni componente deve essere documentato in modo che possa essere facilmente integrato in database o marketplace per materiali di recupero;
• stato del materiale: specificare se un materiale riutilizzabile senza trattamenti, riciclabile previa lavorazione o da smaltire in discarica.

Utilizzo di Product Data Template (PDT)

Per organizzare i dati alfanumerici degli oggetti, rendendoli leggibili sia da esseri umani che da macchine, è opportuno l’utilizzo di PDT, modelli standardizzati che includono:

• informazioni obbligatorie: dati minimi necessari per identificare e valutare l’oggetto;
• proprietà opzionali: informazioni aggiuntive utili per specifiche analisi (es. isolamento termico, resistenza strutturale).

I PDT sono in linea con standard internazionali come l’ISO 23387, che promuove la strutturazione dei dati per l’interoperabilità.

Inoltre, un data dictionary (dizionario dei dati) viene utilizzato per garantire che i termini e le proprietà alfanumeriche siano univocamente definiti e standardizzati. Questo assicura:

• uniformità nella terminologia;
• interoperabilità tra piattaforme.

Le informazioni alfanumeriche sono integrate direttamente nel modello BIM o nei relativi database. Per esempio:

• attributi di un oggetto BIM: ogni parete, porta o finestra nel modello avrà un set di informazioni alfanumeriche associato, visibili direttamente sull’oggetto;
• tabelle e fogli dati: i dati alfanumerici possono essere esportati in fogli di calcolo o tabelle per analisi esterne.

In sintesi, i contenuti alfanumerici rappresentano il cuore della documentazione per la pianificazione della demolizione e il recupero dei materiali in quanto:

• migliorano la tracciabilità dei materiali;
• agevolano l’interoperabilità tra sistemi;
• facilitano il riutilizzo e il riciclo, contribuendo agli obiettivi di sostenibilità e circolarità.

Documentazione

In questo contesto, la documentazione non si limita solo a registrare informazioni alfanumeriche o geometriche, ma include anche una serie di informazioni che supportano la corretta gestione, valutazione e pianificazione delle attività di demolizione e riciclo. La documentazione può comprendere una varietà di informazioni che spaziano dalla fotografia all’analisi ambientale dei materiali, ed è essenziale per facilitare la transizione verso un’edilizia più sostenibile e circolare.

1. Tipi di documentazione richiesta

• Fotografie e scansioni del sito
  Fotografie dell’edificio o dei suoi componenti: le immagini sono strumenti visivi che consentono di documentare lo stato attuale dell’edificio, prima della demolizione. Le fotografie servono a evidenziare eventuali caratteristiche particolari, come la disposizione dei componenti, la condizione dei materiali e l’accessibilità alle diverse aree.
  Queste immagini possono essere caricate nel modello BIM come link alle rispettive risorse alfanumeriche, rendendo più facile il riferimento visivo ai componenti descritti nel modello.
  Scansioni 3D (ad esempio, tramite laser scanning o fotogrammetria): una scansione tridimensionale del sito consente di ottenere una rappresentazione precisa e dettagliata dell’edificio, evidenziando la geometria e la posizione esatta degli oggetti da demolire. Queste scansioni sono fondamentali per avere una base di dati geometrica solida per la pianificazione della demolizione.
• Documentazione storica e di progetto
  Dati storici dei materiali e dei componenti utilizzati: la documentazione storica può includere dettagli sulla costruzione dell’edificio, come il tipo di materiali impiegati, i metodi di costruzione, eventuali trattamenti applicati nel tempo, ecc. Queste informazioni sono cruciali per determinare il potenziale di riciclo dei materiali o la presenza di sostanze pericolose (come amianto, vernici tossiche, ecc.).
  Piani e schemi architettonici originali: i piani originali dell’edificio possono essere utilizzati per comprendere meglio la disposizione degli spazi e la struttura portante. Questi documenti sono importanti anche per determinare come i componenti edilizi sono stati assemblati e per progettare la demolizione in modo sicuro ed efficiente.
  Relazioni di manutenzione e ispezione: relazioni relative a interventi di manutenzione effettuati nel tempo possono rivelare lo stato di conservazione di alcune strutture e materiali, come il rinforzo di fondamenta o tetti, o l’uso di tecnologie particolari di impermeabilizzazione. Questi dati possono influenzare le decisioni sui metodi di demolizione o riciclo.

2. Documentazione Ambientale

• Dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) – Le EPD (Environmental Product Declarations) sono dichiarazioni volontarie che forniscono informazioni sull’impatto ambientale di un materiale o prodotto durante tutto il suo ciclo di vita, dalla produzione alla dismissione. Nel contesto di un edificio da demolire, l’inclusione di EPD fornisce dettagli su:
  • impatto delle materie prime utilizzate (ad esempio, le emissioni di CO2 associate alla produzione del cemento o dell’acciaio);
  • durabilità e prestazioni dei materiali durante la loro vita utile;
  • opzioni di smaltimento o riciclo, ad esempio, se è facilmente riciclabile o se deve essere trattato in modo specifico per ridurre l’impatto ambientale.
• Dichiarazione di prestazione (DoP) – La Dichiarazione di Prestazione (DoP) fornisce informazioni specifiche sulle caratteristiche prestazionali di un materiale o componente edilizio, come la resistenza strutturale, l’isolamento termico o acustico, la durabilità, la resistenza al fuoco e altre caratteristiche tecniche. Questi dati sono particolarmente importanti per:
  • valutare se un componente edilizio può essere riutilizzato senza modifiche;
  • identificare materiali che potrebbero necessitare di trattamenti specifici prima di essere riutilizzati.

3. Documentazione per la pianificazione della demolizione

• Documentazione per il “lean deconstruction“ – La lean deconstruction è un approccio che si concentra sull’ottimizzazione dei processi di demolizione per ridurre i costi, i tempi e i rifiuti. Per implementare questo approccio, sono necessari:
  • piani dettagliati di smaltimento e recupero dei materiali;
  • programmazione delle fasi di demolizione.

4. Link tra documentazione e modello BIM

La documentazione deve essere collegata al modello BIM in modo che tutte le informazioni alfanumeriche, geografiche e storiche siano accessibili in tempo reale:

• collegamento fotografico ai componenti nel modello BIM: le immagini e le scansioni possono essere collegate ai singoli componenti, consentendo ai tecnici di visualizzare l’aspetto fisico dell’oggetto direttamente all’interno del modello digitale;
• integrazione delle dichiarazioni ambientali e delle informazioni sui materiali: i documenti EPD e DoP possono essere collegati agli oggetti nel modello BIM per una facile consultazione durante le fasi di progettazione della demolizione.

5. Creazione di un database di materiali

Una volta che i materiali e i componenti dell’edificio sono stati identificati, un database centrale può essere creato per monitorare:

• la disponibilità dei materiali per il riutilizzo;
• la composizione e la qualità dei materiali riciclabili;
• le opportunità di rivendere o rendere disponibili i materiali per un uso successivo.

Questi sono gli step iniziali imprescindibili per avviare un progetto di gestione, riuso, riciclaggio o smaltimento dei materiali provenienti dalle demolizioni.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/product-data-template-e-specifiche-loin-nel-progetto-recyclebim/