Il brevetto Unict che riduce del 45% i consumi, abbassa le temperature superficiali e integra agricoltura idroponica e efficienza energetica
Un tetto che non si limita a proteggere gli edifici, ma che “coltiva” ortaggi, riduce drasticamente i consumi energetici fino al 45% e contribuisce a raffreddare le città combattendo l'isola di calore urbana. Non è una visione futuristica, ma una tecnologia concreta sviluppata e brevettata dall’Università di Catania, capace di ridefinire il ruolo delle coperture nel sistema urbano contemporaneo.
Il brevetto che guarda al futuro
Il Ministero delle Imprese e del Made in Italy, il 9 febbraio scorso, ha rilasciato all’Università di Catania il brevetto (numero 102023000028434) per una Unità di copertura modulare per tetti di edifici comprendente una vasca preferibilmente di coltivazione idroponica. Un risultato che segna un punto di svolta nel rapporto tra architettura, energia e innovazione vegetale.
Non si tratta di un semplice "tetto verde", ma di un vero e proprio dispositivo tecnologico capace di trasformare la copertura degli edifici in un sistema energetico attivo, scientificamente validato e replicabile su larga scala.
Un particolare del dispositivo tecnologico
Un team multidisciplinare dietro l'innovazione
Il risultato è frutto di un lavoro corale che ha integrato diverse e numerose competenze interdisciplinari: dalla fisica tecnica alla scienza dei materiali, dall’architettura alla produzione fino alla gestione dell'ambiente costruito.
Gli inventori sono Renata Rapisarda, Giuseppe Recca, Alberta Latteri, Gaetano Antonio Sciuto, Rosa Giuseppina Caponetto e Francesco Nocera del Dipartimento di Ingegneria civile e architettura e Vincenzo Costanzo del Dipartimento di Ingegneria elettrica elettronica e informatica.
Il progetto è nato nell'ambito del dottorato di ricerca in Valutazione e Mitigazione dei Rischi Urbani e Territoriali del Dicar, coordinato dal prof. Antonino Cancelliere, con la dottorata ing. Renata Rapisarda come figura centrale nello sviluppo dell'idea. Fondamentale anche il contributo dell'assegnista di ricerca ing. Maurizio Detommaso.
Gli inventori che illustrano il dispositivo tecnologico
L'innovazione: acqua come "scudo termico"
Il cuore del sistema è una tecnologia idroponica di tipo Deep Water Culture: le piante crescono con le radici immerse in una soluzione nutritiva controllata, senza terra. Ma la vera rivoluzione sta nell'acqua stessa.
A differenza dei tetti verdi tradizionali, il cui substrato varia comportamento termico in base all'umidità, questo sistema mantiene uno strato d'acqua a profondità controllata (la configurazione ottimale risulta di 20 centimetri) che funziona come una "massa termica esterna". Grazie all'elevata capacità termica dell'acqua, il sistema intercetta il flusso di calore solare prima che raggiunga la struttura sottostante, agendo come un vero scudo termico.
I numeri che parlano chiaro
La validazione è stata condotta nell'ambito del progetto Prin Pnrr "Fud-Of-Sithy" (Favor the Urban Development OF Sustainable Agriculture Through HYdroponics), che ha coinvolto gli atenei di Catania, Palermo e Reggio Calabria.
Un prototipo sperimentale è stato installato nei locali del Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura di Catania e i risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista internazionale Energy & Buildings, Elsevier con un articolo dal titolo A novel hydroponic roof system for the energy renovation of flat roofs in the Mediterranean area.
I dati evidenziano una riduzione del fabbisogno energetico per raffrescamento: fino al 45% per coperture non isolate, 32% per quelle leggere prefabbricate; un ritardo del picco termico da 7 a 14 ore; una riduzione della temperatura superficiale esterna, oltre 10°C nelle giornate estive più critiche; consumi idrici controllati (perdite per evaporazione inferiori a 2 millimetri al giorno).
Questi numeri significano non solo comfort interno e riduzione dei consumi, ma anche un contributo concreto alla mitigazione dell'isola di calore urbana, uno dei problemi più gravi delle città contemporanee.
Il sistema brevettato da Unict
Gestione idrica intelligente per un clima assetato
In un contesto mediterraneo caratterizzato da stress idrico crescente, la gestione dell'acqua è cruciale. Il sistema brevettato funziona in circuito chiuso, con ricircolo della soluzione nutritiva e reintegro controllato.
Il consumo idrico risulta drasticamente inferiore rispetto ai tetti verdi estensivi tradizionali, che richiedono irrigazioni frequenti e sono soggetti a dispersioni non controllate. Un valore aggiunto determinante per il futuro delle nostre città.
Dalla ricerca all'applicazione: modularità e scalabilità
La modularità del sistema ne consente l'industrializzazione e l'applicazione su edifici esistenti: scuole, università, strutture pubbliche e industriali. Il peso è inferiore a molti sistemi tradizionali e la stratigrafia è progettata per integrarsi con impianti fotovoltaici e sistemi di raccolta delle acque meteoriche.
L'approccio si inserisce perfettamente nelle strategie di deep renovation, nelle politiche ISO 50001 e nelle linee guida della Rete delle Università per lo Sviluppo Sostenibile (RUS).
Il sistema completo di sensori
Cosa rende unico questo sistema?
A distinguere questa soluzione non è un singolo elemento, ma l’integrazione coerente di ricerca scientifica, sperimentazione e applicabilità concreta. Il sistema è stato sviluppato attraverso una modellazione dinamica validata sperimentalmente con il software TRNSYS e una precisa ottimizzazione della profondità della vasca idroponica, definita sulla base di dati reali e misurazioni in campo.
La gestione nutrizionale e idrica avviene in circuito chiuso, garantendo efficienza e controllo costante delle risorse, mentre la riduzione dei carichi strutturali rispetto ai sistemi tradizionali ne facilita l’installazione anche su edifici esistenti. L’integrazione con sistemi di sensoristica consente un monitoraggio continuo delle prestazioni, aprendo inoltre alla possibile connessione con soluzioni agrivoltaiche urbane.
Non si tratta, dunque, di una soluzione vegetale passiva, ma di un vero dispositivo tecnologico: un sistema con comportamento energetico misurabile, replicabile e scientificamente validato.
Il prototipo del sistema brevettato con alcuni ortaggi
I prossimi passi: dalla ricerca all’industria
Il brevetto rappresenta non un traguardo definitivo, ma l’inizio di una nuova fase di sviluppo. Il team di ricerca è già impegnato su più direttrici strategiche per consolidare e ampliare i risultati raggiunti.
Tra le attività in corso vi è la realizzazione di un modello in scala avanzato, pensato per analizzare in modo ancora più approfondito l’interazione tra la massa d’acqua, il comportamento radiativo delle superfici e il microclima urbano. Parallelamente, si sta lavorando al perfezionamento del bilancio energetico complessivo del sistema, includendo anche i consumi dei dispositivi di ossigenazione, già stimati come marginali ma oggetto di ulteriore ottimizzazione.
Un altro fronte riguarda l’approfondimento dell’analisi del ciclo di vita (LCA), con l’obiettivo di rafforzare la valutazione ambientale secondo i principi dell’economia circolare. A supporto della fase di industrializzazione, il gruppo di Ingegneria per la Scienza dei Materiali, coordinato dal professor Gianluca Cicala, è, inoltre, impegnato nella progettazione dei moduli in scala mediante tecnologie di stampa 3D, così da favorire trasferibilità e produzione su larga scala.
Gli inventori insieme con il prof. Matteo Ignaccolo, direttore del Dicar
Una visione sistemica per la città del futuro
In un'epoca in cui la decarbonizzazione del settore edilizio è priorità europea e globale, l'Università di Catania dimostra come la ricerca scientifica possa tradursi in innovazione brevettata, capace di coniugare sostenibilità ambientale, efficienza energetica e produzione alimentare urbana.
La copertura idroponica modulare brevettata non è soltanto un tetto verde evoluto: è una piattaforma integrata che unisce energia, acqua, agricoltura e architettura in una visione sistemica della città del futuro. Un futuro che, grazie alla ricerca dell'Ateneo catanese, è già un po' più vicino.