Vertical greening systems : design and functional optimization towards pollution absorbing greened facades

In today's globalized society that focuses its economic and financial foundations on the high consumption of goods and services, entire populations migrate from small centers with low population density to large metropolises. European authorities therefore find themselves called to cushion the side effects that this trend, resulting from a structural change in the current economic dynamics, brings to urban ecosystems and health system balances. In fact, the cosmopolitan lifestyle characterized by frenzy, leads people to live conditions of psycho-physical stress determined by overstressing related to the high productivity that our society tries to adapt, but also given by the presence of biological and chemical factors that can induce citizens to develop higher sensitivity to various diseases contraction, causing a further load on the health and welfare system, as well as on a social level. However, the globalized world brings positive aspects such as the development and accessibility to new technologies even to people not particularly well-off. From another point of view, it is absolutely necessary to the conscience of the western citizen not to ignore the serious repercussions that climate change and polluting human activity leads above all to the most disadvantaged and developing places in the world (e.g. rivers and polluted aquifers, oceans acidified by carbon dioxide (CO2) with devastating consequences on the different ecosystems’ biodiversity, as well as typhoons, hurricanes, etc.) . To reset our “artificial” cities to healthy ecosystem and natural landscape, re-establish and restore natural balance it is a prerogative which can be accomplished through urban centers conversion to green lungs, as illustrated by Arch. Stefano Boeri in his imaginary " Forest City", bringing urban ecosystem back to a natural origin, being one of the exploitable ways to counteract and mitigating climate change. The high population density has led us to develop our polluting buildings in height, creating non-resilient volumes which need to be heated up or cooled down depending on the season, delivering to the environment volumes of polluted air. Converting "dead" vertical building envelope surfaces to living and breathing ones using bioclimatic design principles, makes buildings work as living organisms interacting with the surrounding environment and cooperating for the well-being of the city's ecosystem. The European Union invested consisting funds for the integration of Natural Based Solutions (NBS) as Green Infrastructures (GI). The technology that allows us to exploit urban sustainability objective of this research are Vertical Greening Systems (VGS) which are nowadays not vastly used. Even though VGS are less innovative technology than might be thought (its origins arise from Babylonian vertical gardens) they need special care resulting very expensive to maintain and sometimes, if badly designed, can cause serious and irreversible damages to the building system. The aim of this research is to develop a method for the functional design of vertical greenery that maximizes the absorption of pollutants and climate-altering gases through microscopic investigations, factoring the absorption parameter extrapolating the absorption rate, and integrating it into the holistic design method, considering the convertibility of the existing Milanese real estate scenario, with a special focus on increasing the resilience of VGS by proposing methods and approaches to prevent system disruption, in order to be able to use it on an urban scale instead of the sole individual building.

Nell'odierna società globalizzata, che basa le sue fondamenta economiche e finanziarie sull'elevato consumo di beni e servizi, intere popolazioni migrano da piccoli centri a bassa densità abitativa verso le grandi metropoli. Le autorità europee si trovano quindi chiamate ad attutire gli effetti collaterali che questa tendenza, frutto di un cambiamento strutturale delle attuali dinamiche economiche, porta agli ecosistemi urbani e agli equilibri dei sistemi sanitari. Infatti, lo stile di vita cosmopolita caratterizzato dalla frenesia, porta le persone a vivere condizioni di stress psico-fisico determinate dall'overstress legato all'alta produttività a cui la nostra società cerca di adattarsi, ma anche date dalla presenza di fattori biologici e chimici che possono indurre i cittadini a sviluppare una maggiore sensibilità alla contrazione di varie malattie, causando un ulteriore carico sul sistema sanitario e assistenziale, oltre che a livello sociale. Tuttavia, il mondo globalizzato porta con sé aspetti positivi come lo sviluppo e l'accessibilità alle nuove tecnologie anche a persone non particolarmente abbienti. Da un altro punto di vista, è assolutamente necessario che la coscienza del cittadino occidentale non ignori le gravi ripercussioni che il cambiamento climatico e l'attività umana inquinante portano soprattutto ai luoghi più svantaggiati e in via di sviluppo del mondo (ad esempio, fiumi e falde acquifere inquinati, oceani acidificati dall'anidride carbonica (CO2) con conseguenze devastanti sulla biodiversità dei diversi ecosistemi, nonché tifoni, uragani, ecc. Riportare le nostre città "artificiali" a un ecosistema sano e a un paesaggio naturale, ristabilire e ripristinare l'equilibrio naturale è una prerogativa che può essere realizzata attraverso la conversione dei centri urbani in polmoni verdi, come illustrato dall'Arch. Stefano Boeri nella sua immaginaria "Città Foresta", riportando l'ecosistema urbano a un'origine naturale, essendo uno dei modi sfruttabili per contrastare e mitigare il cambiamento climatico. L'alta densità di popolazione ci ha portato a sviluppare in altezza i nostri edifici inquinanti, creando volumi non resilienti che devono essere riscaldati o raffreddati a seconda della stagione, rilasciando all'ambiente volumi di aria inquinata. La conversione delle superfici verticali "morte" dell'involucro edilizio in superfici vive e respiranti, utilizzando i principi della progettazione bioclimatica, fa sì che gli edifici funzionino come organismi viventi che interagiscono con l'ambiente circostante e cooperano per il benessere dell'ecosistema cittadino. L'Unione Europea ha investito ingenti fondi per l'integrazione delle soluzioni a base naturale (NBS) come infrastrutture verdi (GI). La tecnologia che ci permette di sfruttare l'obiettivo di sostenibilità urbana di questa ricerca sono i sistemi di verde verticale (VGS), oggi non molto utilizzati. Pur essendo una tecnologia meno innovativa di quanto si possa pensare (le sue origini risalgono ai giardini verticali babilonesi), i VGS necessitano di cure particolari risultando molto costosi da mantenere e talvolta, se mal progettati, possono causare danni gravi e irreversibili al sistema edilizio. Lo scopo di questa ricerca è quello di sviluppare un metodo per la progettazione funzionale del verde verticale che massimizzi l'assorbimento degli inquinanti e dei gas climalteranti attraverso indagini microscopiche, fattorizzando il parametro di assorbimento ed estrapolando il tasso di assorbimento, e integrandolo nel metodo di progettazione olistico, considerando la convertibilità dello scenario immobiliare milanese esistente, con particolare attenzione all'aumento della resilienza dei VGS proponendo metodi e approcci per prevenire l'interruzione dell funzionamento del sistema di verde respirnte, al fine di poterlo utilizzare a scala urbana invece che sul singolo edificio.