Gli ambienti urbani stanno all'avanguardia nella crescita economica, nell'innovazione culturale e nell'interazione sociale, ma paradossalmente, sono diventati i principali contributori al cambiamento climatico globale. Con più della metà della popolazione mondiale che risiede nelle città che occupano solo il 2–3% della superficie terrestre, l'impronta ambientale delle aree urbane è sproporzionata.

Fonti primarie di emissioni di gas serra nelle aree urbane

Le emissioni di gas serra urbani sono caratterizzate da una complessa interazione di diversi settori, influenzata da fattori quali la dimensione urbana, lo stato economico, l'infrastruttura e il clima locale.

Trasporti e mobilità personale

Il trasporto rimane una delle più grandi fonti urbane di emissioni di anidride carbonica (CO2), in particolare nelle città fortemente dipendenti dai veicoli privati. La combustione di benzina e combustibili diesel in auto, camion, autobus, taxi e veicoli a carico emette una sostanziale CO2 insieme a inquinanti a breve durata (SLCP) come il carbonio nero.

In molte città che si diffondono, la dipendenza dai veicoli privati è radicata in una scarsa scelta di trasporto pubblico e di urbanistica che privilegia le reti stradali su infrastrutture pedonali o ciclabili. Inversamente, le città con robusti sistemi di trasporto pubblico, le autostrade, i tram, i trasporti rapidi, gli autobus, per avere minori emissioni di trasporto pro capite.

Secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA), il numero di chilometri di veicoli viaggiati nelle città è aumentato più velocemente della crescita della popolazione in molte regioni, guidato dallo sviluppo economico e da una maggiore motorizzazione.

Per i dati completi sulle emissioni globali di trasporto urbano e la transizione alla mobilità elettrica, consultare il IEA Global EV Outlook 2023[.

Consumo energetico negli edifici

Gli edifici, sia residenziali, commerciali o istituzionali, sono consumatori sostanziali di energia all'interno delle città. L'energia è necessaria per il riscaldamento, il raffreddamento, l'illuminazione, la ventilazione e gli elettrodomestici di alimentazione. In molte aree urbane, questo consumo energetico si basa pesantemente sui combustibili fossili, sia direttamente attraverso gas naturale o olio di riscaldamento o indirettamente tramite energia elettrica generata da carbone, gas naturale o impianti di energia a olio.

L'effetto dell'isola di calore urbano (UHI), dove le città sperimentano temperature più elevate rispetto alle aree rurali circostanti, grazie a una fitta infrastruttura e a una vegetazione limitata, intensifica le richieste di raffreddamento nei mesi più caldi, che portano ad un maggiore utilizzo dell'elettricità per l'aria condizionata, che a sua volta genera ulteriori emissioni di calore e GHG, creando un ciclo di auto-rimboschimento.

Oltre all'energia operativa, il concetto di carbonio incorporato ha guadagnato importanza. Il carbonio corposo si riferisce alle emissioni GHG associate all'estrazione, alla produzione, al trasporto e all'assemblaggio di materiali da costruzione come cemento, acciaio, vetro e isolamento. Queste emissioni possono costituire fino al 50% dell'impronta totale del carbonio del ciclo di vita dell'edificio.

L'emissione di gas serra da edifici comporta sia il miglioramento dell'efficienza energetica nelle strutture esistenti che l'implementazione di standard rigorosi per la nuova costruzione. L'introduzione di edifici vecchi con isolamento avanzato, finestre ad efficienza energetica, moderni sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), e l'integrazione di fonti energetiche rinnovabili come il fotovoltaico da tetto sono tra i più convenienti approcci per ridurre le emissioni urbane.

Gestione dei rifiuti e discariche

La gestione dei rifiuti è spesso sottovalutata ma significativamente contribuisce alle emissioni urbane del GHG. I rifiuti organici, come gli scarti alimentari, i rifiniture dei cantieri e la carta, quando sono stati smaltiti in condizioni di discarica anaerobiche, si decompone per produrre metano (CH4), un gas serra di circa 28 a 34 volte più potente di CO2 rispetto ad un periodo di 100 anni.

In molti centri urbani, in particolare nei paesi a basso reddito e medio reddito, i sistemi di gestione dei rifiuti sono inadeguati, portando ad aprire dumping e bruciare incontrollati. Queste pratiche rilasciano metano accanto al carbonio nero e ad altri SLCP, contribuendo non solo ai cambiamenti climatici, ma anche a gravi problemi di inquinamento atmosferico e di salute pubblica.

Migliorare la gestione dei rifiuti urbani implementando la separazione delle fonti, promuovendo il compostaggio e la digestione anaerobica, e l'installazione di tecnologie di cattura dei rifiuti di discariche può ridurre significativamente le emissioni di metano. Il Programma Ambientale delle Nazioni Unite (UNEP) stima che la gestione dei rifiuti migliorata potrebbe ridurre le emissioni di metano globale del 20-30% entro il 2030.

Per una revisione approfondita delle strategie di riduzione e di riduzione delle emissioni di metano, vedere il UNEP Global Methane Assessment.

L'Effetto Urban Heat Island: Amplifica il cambiamento climatico nelle città

L'effetto dell'isola di calore urbano (UHI) esemplifica come le modifiche umane all'ambiente fisico possono aggravare gli impatti del cambiamento climatico locale e regionale. Le superfici urbane come l'asfalto, il cemento e i materiali di copertura scuri assorbono e mantengono la radiazione solare più efficiente dei paesaggi naturali, causando temperature della città che aumentano di 1 a 10 °C rispetto alle aree rurali vicine.

Questa temperatura elevata aumenta il consumo energetico per il raffreddamento, peggiora la qualità dell'aria promuovendo la formazione di ozono di livello terra (un dannoso gas inquinanti e serra), e aumenta i rischi di malattie e mortalità legati al calore.

L'effetto UHI interagisce sinergicamente con il cambiamento climatico globale, creando un loop di feedback: come le temperature globali aumentano, le onde di calore diventano più frequenti e intense, portando ad una domanda più elevata di condizionamento dell'aria, che aumenta ulteriormente l'uso di energia, le emissioni e il calore urbano.

Il Mitigating UHI coinvolge strategie di progettazione urbana come l'implementazione di materiali riflettenti o refrigeranti per la copertura, l'aumento del verde urbano attraverso parchi, tetti verdi e alberi di strada, e l'integrazione di superfici permeabili che riducono la ritenzione di calore.

Dimensioni e Inequità socioeconomiche nelle emissioni urbane

Le emissioni urbane sono distribuite in modo irregolare su popolazioni, influenzate dallo stato socioeconomico, dallo stile di vita e dall'accesso alle infrastrutture. La ricerca mostra costantemente che il 10% più ricco di residenti urbani contribuisce in modo sproporzionato alle emissioni attraverso fattori come le case più grandi con un consumo energetico più elevato, i veicoli multipli, i viaggi aerei frequenti e le diete ricche di alimenti ad alta emissioni come la carne e il lattiero.

Al contrario, le comunità a reddito inferiore spesso subiscono una maggiore esposizione all'inquinamento e ai rischi climatici, tendono a vivere vicino a autostrade, zone industriali e siti di smaltimento dei rifiuti e hanno accesso limitato alle risorse per l'adattamento o la mitigazione, come l'aria condizionata, gli spazi verdi, o il transito pubblico efficiente.

I quartieri ad alta densità possono ridurre le emissioni di trasporto pro capite consentendo l'utilizzo di camminate, ciclismo e transito. Tuttavia, gli edifici ad alta densità possono aumentare il consumo energetico per gli ascensori, l'illuminazione e i sistemi HVAC. Le città a bassa densità, che si aggirano in genere hanno maggiori emissioni di trasporto a causa della dipendenza dall'auto, ma possono avere un basso consumo energetico per-quare-metro.

Le città con un forte quadro di pianificazione, i codici di costruzione e l'impegno della comunità attiva spesso ottengono migliori risultati ambientali. Al contrario, l'urbanizzazione rapida e non pianificata, caratterizzata da insediamenti informali e da una scarsa supervisione istituzionale, porta a maggiori emissioni e ad una maggiore vulnerabilità agli impatti climatici.

Inquinanti a breve distanza (SLCP) in contesti urbani

Mentre l'anidride carbonica rimane il dominante driver a lungo termine del cambiamento climatico, gli inquinanti climatici a breve durata (SLCP) come il metano, il carbonio nero, l'ozono troposferico e gli idrocarburi (HFC) esercitano un potente effetto di riscaldamento a breve termine, in particolare negli ambienti urbani.

Il carbonio nero, prodotto di combustione incompleta di combustibili diesel, biomassa e carbone, è un importante costituente dell'inquinamento atmosferico urbano. Può avere un potenziale di riscaldamento centinaia di volte maggiore di CO2 per massa unitaria su brevi tempi. Le fonti urbane includono veicoli diesel, processi industriali come forni di mattoni, fornelli residenziali e la combustione dei rifiuti aperti.

Le emissioni di metano nelle città derivano da discariche, impianti di trattamento delle acque reflue e perdite di gas naturale. L'ozono troposferico si forma attraverso reazioni fotochimiche che coinvolgono inquinanti urbani e la luce solare, aumentando ulteriormente le temperature e danneggiando la salute respiratoria.

L'obiettivo SLCP offre il duplice vantaggio di rallentare rapidamente il cambiamento climatico e migliorare la salute pubblica riducendo l'inquinamento atmosferico. Molte città partecipano a iniziative come la [Climate and Clean Air Coalition, che integra la mitigazione SLCP con strategie climatiche più ampie.

Politica e infrastrutture si avvalgono di decarbonizzazione urbana

Affrontare il cambiamento climatico urbano richiede un approccio multiforme che combina politiche normative, distribuzione di tecnologia, investimenti infrastrutturali e cambiamenti comportamentali.

Promozione della mobilità a basso contenuto di carbonio e dello sviluppo orientato al transito

Ridurre la dipendenza dai veicoli privati a combustibili fossili è fondamentale. Le città possono implementare programmi di prezzi di congestione, come dimostrato con successo a Londra, Stoccolma e Milano, per scoraggiare l'uso dell'auto nelle aree congestionate.

Lo sviluppo di infrastrutture ciclistiche e strade pedonali incoraggia la mobilità attiva, integrando queste misure con lo sviluppo orientato al transito (TOD) – progettando quartieri compatti raggruppati intorno ai mozzi di transito – riduce le distanze di viaggio e la dipendenza dalle auto.

Decarbonizzazione di edifici e sistemi energetici

Implementare codici costruttivi rigorosi che richiedono prestazioni energetiche nette zero per la nuova costruzione è essenziale, che comprendono requisiti per l'isolamento ad alte prestazioni, vetri ad alta efficienza energetica, buste estratte e disegni a luce solare.

I sistemi energetici distrettuali che distribuiscono il riscaldamento e il raffreddamento in modo efficiente in più edifici offrono economie di scala e facilitano l'integrazione delle fonti rinnovabili. Trasmissione di reti elettriche urbane a generazione rinnovabile, solare, eolica, idroelettrica e geotermica, è la strategia a lungo termine più impattante per ridurre le emissioni indirette da edifici e l'elettrificazione dei trasporti.

Implementazione di soluzioni Green Infrastructure e Nature-Based

Gli interventi infrastrutturali verdi, come i parchi urbani, gli alberi da strada, i tetti verdi, i giardini verticali e i pavimentazioni permeabili, offrono vantaggi multifacce: mitigano l'effetto UHI, rasando e evapotranspirando, migliorano la qualità dell'aria filtrando gli inquinanti, gestiscono il deflusso delle acque tempestive e il carbonio sequestro, migliorando la biodiversità e fornendo spazi ricreativi che migliorano la salute mentale e fisica.

Medellín, Colombia, ha investito in ampi corridoi verdi e foreste urbane, riducendo le temperature e migliorando la resilienza. L’approccio "City in a Garden" di Singapore incorpora giardini verticali e verde sul tetto in aree urbane ad alta densità, dimostrando come le soluzioni basate sulla natura possano coesistere con lo sviluppo urbano.

Avanzamento dei principi dell'economia circolare e della gestione dei rifiuti sostenibili

La transizione verso un'economia circolare comporta ridurre la produzione di rifiuti attraverso la riduzione, il riutilizzo e il riciclaggio, riducendo così le emissioni nei cicli di vita dei prodotti.

Per i rifiuti inevitabili, separare gli organici per il compostaggio o la digestione anaerobica impedisce le emissioni di metano dalle discariche. La cattura del gas di discarica per l'energia riduce ulteriormente le emissioni di GHG e fornisce fonti di energia rinnovabili. L'integrazione della gestione dei rifiuti con il recupero energetico e il riciclaggio dei materiali crea sistemi a ciclo chiuso che migliorano la sostenibilità urbana.

Conclusione: Verso le città sostenibili e responsabili del clima

Le aree urbane sono sia importanti che contribuiscono al cambiamento climatico e alle principali aree per soluzioni innovative di mitigazione e adattamento. L'intrigante interazione tra trasporti, energia, rifiuti, fattori socioeconomici e urban design modella la traiettoria delle emissioni urbane e degli impatti climatici.

Presupporre la mobilità sostenibile, gli edifici ad efficienza energetica, le infrastrutture verdi, la governance equa e i modelli di economia circolare, le città possono ridurre l'impronta di carbonio, migliorando la vivibilità e la resilienza.