Biofilia, materiali naturali e comfort termoigrometrico: criteri progettuali per edifici salubri

L’articolo analizza il rapporto tra biofilia, neurobiologia dello spazio e progettazione edilizia, mostrando come materiali naturali, strategie passive e gestione della luce possano contribuire al comfort indoor. Il tema centrale è il superamento dell’edificio come “macchina” energivora a favore di un habitat capace di ridurre stress, migliorare salubrità e limitare la dipendenza impiantistica. Per progettisti, architetti e tecnici, INGENIO, con il contributo di Arch. Spirandelli, offre una lettura operativa che collega bioedilizia, bioclimatica, comfort termoigrometrico, illuminazione circadiana e scelta consapevole dei materiali.

Biofilia, materiali naturali e comfort indoor: il progetto come risposta biologica e ambientale

Sinergie naturali: materiali, energia e neurobiologia

Oggi le modalità di fruizione dello spazio contemporaneo esigono standard di comfort molto elevati in ogni stagione e per rispondere a queste esigenze con una impronta ambientale il più possibile ridotta il progetto deve tornare a rivolgersi a soluzioni "low-tech". Partendo dall'assunto che l’uomo è “programmato geneticamente" per prosperare immerso nella natura, si sta cominciando ad esplorare il profondo impatto neurobiologico dell'ambiente costruito, essendo consapevoli che le modalità di progettazione dello spazio possono essere generatrici di salute, comfort e buone abitudini. Esistono importanti sinergie tra il sistema limbico del nostro cervello e i materiali naturali, oltre che alcune sorgenti di comfort umano, da cui si possono derivare due grandi parallelismi progettuali legati alla scelta dei materiali e al legame tra bioclimatica, comfort e fotobiologia.

Biofilia: non estetica, ma relazione biologica con lo spazio

L'evoluzione biologica nel corso di centinaia di migliaia di anni ha plasmato gli esseri umani per vivere all'aperto, in costante e profonda connessione con gli elementi della terra, i cicli solari e le variazioni climatiche. Le moderne teorie evoluzionistiche, unite alle neuroscienze applicate all'architettura, ce lo stanno confermando.

Nonostante questo continuiamo a trascorrere oltre il 90% del nostro tempo all'interno di edifici, sempre più immersi in stimoli sensoriali generati artificialmente. Le modalità di fruizione dello spazio negli ultimi decenni sono profondamente cambiate e richiedono ambienti ibridi, fluidi e dotati di standard di comfort un tempo impensabili.

Nella storia recente, l'industria delle costruzioni ha risposto alle esigenze spaziali sigillando gli edifici, trasformandoli in "macchine da abitare" energivore e totalmente dipendenti da complessi impianti tecnologici. Le neuroscienze ci stanno confermando, al contrario, che il nostro corpo ha bisogno di essere immerso in un ambiente naturale per ottenere un livello di salubrità e comfort maggiore, e la bioedilizia e la bioclimatica ci possono aiutare a rispondere a queste esigenze biologiche e, nel contempo, abbattere le emissioni climalteranti.

La soluzione in questo senso può essere quella di ritornare ad una architettura "low-tech", che contempli tecnologie avanzate soltanto nel momento in cui non si riesca a soddisfare la domanda di salute e comfort degli edifici in modo “passivo”.

Ciò non significa rinunciare al comfort odierno o alle conquiste della tecnica, ma rispondere alle domande contemporanee di vivere ed abitare in spazi confinati con la minima impronta ambientale possibile, ovvero ottimizzando l'involucro in modo passivo e sfruttando l'intelligenza intrinseca della natura.

E.O. Wilson, il biologo padre della biofilia, suggerisce come esista un bisogno innato di connessione quotidiana con la natura. La biofilia non è un vezzo estetico o la semplice introduzione di piante in un interno, ma riconosce e ci aiuta a migliorare i nostri legami con la natura nell'ambito dell'ambiente costruito.

Il design biofilico si declina attraverso elementi precisi: caratteristiche ambientali di fonte naturale, forme, strutture e processi naturali, relazioni evolutive e connessioni profonde con il luogo. Seguendo questi principi è possibile progettare in modo da far si che gli edifici non solo smettano di inquinare, ma possano essere motori di prevenzione e di miglioramento attivo di salute e di benessere sia dell’essere umano che del pianeta.

QUI UN ESEMPIO DI PROGETTO BIOFILICO
Biophilic Design: migliora l’apprendimento a scuola e rinforza il sentimento di affiliazione con la Natura
Come la progettazione biofila può migliorare gli ambienti scolastici e rinforzare il sentimento di affiliazione con la Natura negli alunni. Di seguito lo studio che ha messo a confronto uno spazio di apprendimento convenzionale con ambienti di apprendimento innovativi realizzati con il biophilic design.

Neurobiologia dello spazio: cervello e materiali

A livello neurobiologico, l'ambiente costruito in cui viviamo comunica ininterrottamente con il nostro cervello, inviando segnali che influenzano la nostra fisiologia e la nostra psiche.

Il nostro organo cerebrale è strutturato, secondo il modello del "cervello trino", in tre aree principali:

• la Neocorteccia (sede del pensiero razionale e logico),
• il Sistema Limbico (centro nevralgico delle emozioni e della memoria),
• il Cervello Rettiliano (la parte più antica, che governa gli istinti primordiali di sopravvivenza).

Un ambiente puramente artificiale, sterile o sinteticamente perfetto viene elaborato principalmente dalla neocorteccia, ma lascia "affamati" e in allerta i sistemi inferiori, generando stress in modo subconscio. Al contrario, un ambiente biofilico agisce in modo diretto e profondo soprattutto sul nostro sistema limbico, che è una parte del cervello fondamentale per il nostro benessere in quanto responsabile delle emozioni e della memoria.

Il comfort in architettura è direttamente legato a questo a: quando viviamo in un ambiente progettato con materiali naturali e principi biofilici, il nostro sistema limbico li decodifica come stimoli sicuri, vitali e familiari. Questo riconoscimento inibisce le reazioni di stress del cervello primordiale e genera profonde sensazioni di sicurezza, protezione e attaccamento emotivo allo spazio, traducendosi in un senso di comfort psicofisico e benessere profondo.

I materiali naturali presentano texture, irregolarità, ricchezza di informazioni sensoriali e variazioni cromatiche (definiti come "patterns e processi naturali") che il nostro sistema limbico riconosce immediatamente come sicuri, familiari e vitali. Un esempio: il nostro cervello riconosce e predilige istintivamente geometrie organiche rispetto agli ambienti puramente squadrati, anche perché gli angoli possono essere origine di dolore per il corpo. L'impiego di motivi botanici, forme a uovo o tubolari, spirali e conchiglie, così come l'uso di archi, volte e cupole, funge da richiamo archetipico a elementi viventi e paesaggi naturali.

Pensiamo ai materiali naturali: se facciamo scorrere la mano su una boiserie in vero legno o su una parete intonacata in terra cruda, elementi primordiali archetipici, la complessa e irregolare texture naturale invia un segnale di "riconoscimento" immediato al sistema limbico. Il sistema nervoso parasimpatico si attiva istantaneamente, il battito cardiaco rallenta lievemente e il livello di cortisolo (l'ormone dello stress) si abbassa. Se eseguiamo lo stesso gesto su un laminato plastico freddo e uniforme, questa cascata ormonale positiva non avviene.

L'utilizzo specifico di materiali di origine locale amplifica quindi di molto l’impatto neurobiologico che possono avere gli ambienti costruiti. Scegliere materie prime del territorio permette all'edificio di riflettere in modo tangibile la geologia e l'ecologia autoctona, recuperando il senso profondo del genius loci. A livello cerebrale, questo approccio attiva quelle che il design biofilico classifica come "Relazioni basate sul luogo" (connessione geografica, storica, ecologica e culturale).

Il sistema limbico, elaborando la coerenza tra il paesaggio naturale esterno e i materiali locali che ci circondano all'interno degli spazi confinati, genera sensazioni psicologiche profonde di sicurezza, protezione e attaccamento allo spazio. Di conseguenza, la scelta di finiture naturali a chilometro zero cessa di essere un semplice dettaglio ecologico o un vezzo estetico: diventa uno strumento architettonico di prevenzione capace di disattivare le risposte di stress del nostro cervello primordiale, innescando un processo di guarigione psicofisica profonda.

Low-tech e biomateriali: tra tradizione costruttiva e biochimica del riciclo

Per dare forma a uno spazio biologicamente sano, occorre definirne accuratamente la materia costruttiva. In questo senso un approccio corretto alla scelta dei rivestimenti e delle tecnologie costruttive è quello di allontanarsi da soluzioni caratterizzate da modelli produttivi lineari ("produci, compra, usa e getta") e orientarsi verso filosofie circolari ("produci, acquista, usa, riutilizza, ripara, restituisci alla terra"). In questo ambito ci si può orientare sia verso l’uso "low-tech" dei materiali naturali tradizionali che verso l’approccio "high-tech" dei nuovi biomateriali.

Legno, terra cruda, paglia, sughero e intonaci minerali

L’impiego di materiali naturali puri, come il legno in primis, la terra cruda, la paglia, il sughero bruno, i laterizi o gli intonaci in argilla, ha una valenza fondamentale: la salubrità. Queste scelte inoltre comportano un bassissimo consumo di energia grigia (l'energia inglobata nell'intero ciclo di vita, dall'estrazione allo smaltimento). I materiali da costruzione, isolanti compresi, presentano una massa adatta non soltanto al riscaldamento ma anche al raffrescamento passivo, il che significa che si richiede meno energia di gestione durante tutto l’arco dell’anno. Allo stesso modo, l'uso di impermeabilizzanti naturali come bentonite, cocciopesto e geomembrane offre protezione senza ricorrere a derivati del petrolio. Essi sono inoltre in grado di stabilizzare il microclima interno, anche in termini di umidità.

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Molti rivestimenti sintetici e adesivi emettono costantemente Composti Organici Volatili (VOC), alterando l'aria indoor e minacciando la salute sistemica e respiratoria di chi vive gli spazi interni. Ad esempio optare per pavimenti in legno trattati unicamente a olio o cera, pareti finiti in terra battuta o a calce e tinteggiature con pigmenti naturali azzera le emissioni nocive negli ambienti.

Nell’ambito dei materiali edilizi esiste poi una nuova frontiera ad elevato contenuto tecnologico, che permette di recuperare i valori funzionali ed estetici del passato attraverso tecnologie innovative ("high-tech") che consentano un utilizzo inferiore di materie prime vergini ed energia.

Nella "biochimica del riciclo" entrano in gioco prodotti realizzati a partire da scarti della filiera agricola o agroalimentare. Fibre di canapa, paglia, scarti del riso o micelio fungino vengono trasformati meccanicamente e chimicamente in materiali, finiture, e pannelli isolanti dalle altissime prestazioni. Pur derivando da complessi processi di ricerca avanzata, il loro scopo è assecondare l'esigenza di un involucro a zero impatto ("low-tech").

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Il comfort termoigrometrico

Il cervello rettiliano governa anche il modo in cui percepiamo il comfort termoigrometrico. A livello evolutivo, gli esseri umani sono creature istintive: per millenni la nostra specie si è riscaldata esponendosi ai raggi diretti del sole o raccogliendosi attorno al fuoco. Di conseguenza, la nostra biologia predilige istintivamente il calore (o il fresco) scambiato per irraggiamento, piuttosto che quello veicolato per convezione, tipico dei sistemi oggi molto usati ad aria calda o fredda (split o ventilconvettori). L'aria mossa forzatamente, oltre a seccare le vie respiratorie e a sollevare polveri, non comunica al nostro corpo quel senso di "rifugio e rassicurazione" di cui abbiamo bisogno. Al contrario, i sistemi di climatizzazione radianti (a pavimento, a parete o a soffitto) integrati in materiali massivi assecondano la nostra natura primordiale. Un altro vantaggio di questa preferenza è anche energetico: lavorando per irraggiamento e sfruttando l'inerzia termica delle strutture, la temperatura percepita dal corpo umano risulta più confortevole, e questo consente di abbassare/alzare le temperature di mandata degli impianti in inverno o in estate, riducendo drasticamente i consumi e ottimizzando l'involucro.

Involucro passivo, ombreggiamento e guadagni solari controllati

Ancor prima la progettazione bioclimatica si concentra sulla relazione energetica tra l'ambiente esterno e l'involucro costruito, e ci rende in grado di sfruttare la meglio l’energia che sole ci offre sia in termini di luce visibile utile all'illuminazione, sia di energia termica sotto forma di radiazione infrarossa.

L'obiettivo primario di questa disciplina è misurare, calibrare e gestire accuratamente il delicato rapporto calore/luce. Attraverso l'uso di strumenti architettonici passivi — come serramenti altamente performanti e correttamente posizionati, camini e sistemi di ombreggiamento ben calibrati— si evitano fastidiosi carichi termici estivi e si massimizzano i guadagni solari invernali. Oggi questa disciplina può persino avvalersi di strumenti avanzati come l'Intelligenza Artificiale, che può supportare il progettista analizzando accuratamente la luce del sole e replicando geometrie di derivazione naturale per massimizzare l'efficienza spaziale. Questa è la vera essenza dell'approccio "low-tech": utilizzare la forma, l'orientamento e la fisica dell'edificio per garantire il comfort riducendo la dipendenza impiantistica.

Il comfort illuminotecnico

Un’altra forma energetica importante per la salute degli occupanti negli ambienti confinati è l'illuminazione. Per padroneggiarla all'interno di un organismo architettonico "low-tech", il progettista deve osservare la luce attraverso un imprescindibile parallelismo: da un lato la bioclimatica (che governa l'interazione fisica della radiazione solare con l'edificio), dall'altro la fotobiologia (che studia gli effetti neurobiologici e fisiologici sull'essere umano).

Luce naturale, nucleo soprachiasmatico e ritmo sonno-veglia

Se la bioclimatica modella e protegge l'edificio, la fotobiologia nutre e cura il corpo umano. L'anatomia della visione ci insegna che la luce che entra nei nostri occhi non serve solo per la funzione visiva primaria, ma invia un impulso neurobiologico diretto e potentissimo al centro nostro cervello, precisamente al Nucleo Soprachiasmatico (SCN). Questo ultimo funge da "orologio biologico" centrale, orchestrando a cascata i nostri ritmi comportamentali e fisiologici vitali, come la digestione, la fluttuazione della temperatura corporea e il ritmo sonno-veglia. Quando la luce del sole a mezzogiorno ci colpisce, ad esempio, la sua temperatura di colore fredda colpisce i nostri recettori, il Nucleo Soprachiasmatico ne rileva l'elevata intensità e "ordina" al cervello di bloccare la produzione degli ormoni del sonno inibendo la ghiandola pineale.

Contemporaneamente, stimola un picco di secrezione di serotonina, attivando il corpo, garantendo l'energia, il metabolismo e i massimi livelli di attenzione. Al contrario, man mano che il sole tramonta, la natura ci fornisce una luce sempre più fioca, calda e tendente all'ambra, un segnale neurobiologico vitale che permette alla nostra ghiandola pineale di produrre melatonina, l'ormone indispensabile per innescare un sonno profondo e la rigenerazione cellulare.

L'illuminazione contemporanea, sia naturale che artificiale, troppo spesso non tiene conto di questo equilibrio. L'esposizione serale a schermi luminosi o sorgenti led fredde e intense inganna il cervello rettiliano, facendogli credere che sia pieno giorno e inibendo drasticamente la melatonina, causando stress e insonnia cronica. Il design biofilico si fonda invece sull'illuminazione circadiana, richiedendo scenari luminosi artificiali ciclici.

Strategie progettuali integrate per materiali, energia e benessere

Salute e benessere psicofisico dipendono anche dalle qualità degli spazi in cui viviamo.

Possiamo fare qualcosa a riguardo proponendo una interazione sinergica e simultanea di soluzioni passive "low-tech", materiali salubri e una gestione neurobiologica della luce. Integrando l'intelligenza millenaria delle strategie passive, l'innovazione della biochimica del riciclo e il rispetto clinico della neurobiologia umana, l'architettura può cessare di creare contenitori inerti ed artificiali per ritornare a essere un ecosistema, un habitat "vivo" e rigenerativo: lo spazio perfetto per supportare le nostre dinamiche fluide contemporanee, permettendoci di tornare a vivere secondo la nostra vera natura.

FAQ TECNICHE: Biofilia in edilizia: materiali naturali e comfort indoor

Che cosa si intende per bioedilizia applicata alla neurobiologia dello spazio?

Si intende un approccio progettuale che considera l’edificio non solo come involucro tecnico, ma come ambiente capace di influenzare percezione, comfort, stress e benessere degli occupanti. Materiali, luce, temperatura, umidità e qualità dell’aria diventano variabili progettuali con effetti sulla fruizione dello spazio.

In quali contesti progettuali è utile questo approccio?

È utile in abitazioni, scuole, uffici, spazi sanitari, edifici ricettivi e ambienti ad alta permanenza. Risulta particolarmente rilevante dove comfort indoor, salubrità, riduzione dei consumi e qualità percettiva dello spazio incidono direttamente sulla prestazione d’uso dell’edificio.

Quali norme possono supportare la progettazione del comfort indoor?

Per l’ambiente interno è rilevante la UNI EN 16798-1:2019, che tratta parametri per qualità dell’aria interna, ambiente termico, illuminazione e acustica nella prestazione energetica degli edifici. Per il comfort termico si può richiamare la UNI EN ISO 7730:2026, basata sugli indici PMV e PPD.

Quali vantaggi offrono materiali naturali e finiture salubri?

Materiali come legno, terra cruda, calce, argilla, sughero e fibre vegetali possono contribuire alla regolazione igrometrica, alla qualità percettiva degli ambienti e alla riduzione di emissioni nocive, se correttamente selezionati e certificati. L’articolo dovrebbe però integrare dati su VOC, EPD o certificazioni ambientali.

Come si applicano i principi low-tech nella progettazione?

La progettazione low-tech parte da orientamento, involucro, massa, ombreggiamento, ventilazione naturale, inerzia termica e controllo della luce. Gli impianti non vengono esclusi, ma intervengono quando le strategie passive non sono sufficienti a garantire comfort e prestazioni.

Che ruolo hanno durabilità, manutenzione e controlli?

Materiali naturali e biomateriali richiedono corretta progettazione del dettaglio, protezione dall’umidità, compatibilità tra strati e verifica delle condizioni d’esercizio. La durabilità non dipende solo dal materiale, ma dal sistema costruttivo, dalla posa e dalla manutenzione programmata.