Il concetto è semplice, un luogo in cui le persone studiano i cambiamenti climatici e gli impatti umani sull'ambiente dovrebbero consumare meno risorse ed emettere meno carbonio possibile. Trasformare il concetto in realtà, tuttavia, è tutt'altro che semplice.
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Nel nuovo edificio del laboratorio Smithsonian Environmental Research Center (SERC) a Edgewater, nel Maryland, nella baia di Chesapeake, sono bastati 250 pozzi geotermici e 1.020 pannelli solari solo per iniziare. La tecnologia aggiuntiva è stata incorporata per ridurre il fabbisogno energetico di 69.000 piedi quadrati e un intero sistema ha dovuto essere costruito attorno al riciclaggio di tutta l'acqua utilizzata da 15 diverse unità di laboratorio. Quando SERC è Charles McC. Il laboratorio Mathias ha aperto questo autunno, è diventato il primo edificio Smithsonian a raggiungere gli standard LEED Platinum, il più alto livello di sostenibilità del Green Building Council (USGBC) degli Stati Uniti.
Ma non è stato facile diventare green. "In realtà è un risultato davvero notevole", afferma Scot Horst, Chief Product Officer dell'USGBC, "Specialmente per un laboratorio". I laboratori di ricerca scientifica sono grandi maestri di energia che possono consumare quattro volte più elettricità rispetto alla maggior parte degli altri edifici. L'attrezzatura specializzata è in parte responsabile. I frigoriferi walk-in mantengono gli esperimenti alla giusta temperatura. Forni speciali a secco. Le luci ad alta potenza simulano la radiazione solare.
"Un laboratorio presenta anche sfide uniche perché c'è così tanto scambio d'aria nel laboratorio stesso", afferma Horst. Le cappe di scarico in ogni stanza del laboratorio sfiatano continuamente l'aria che è stata riscaldata o raffreddata a temperatura ambiente. "Non puoi ricircolare l'aria che esce dal cofano." È solo energia lanciata fuori dalla finestra.
Quindi, i laboratori “verdi” come il laboratorio Mathias della SERC (chiamato per l'ex senatore americano Charles "Mac" Mathias, Jr., uno dei principali sostenitori del programma Chesapeake Bay) devono trovare modi creativi per risparmiare energia e ridurre i consumi. I sensori di movimento in ogni laboratorio rallentano le ventole sulle cappe di scarico o le accelerano a seconda che il laboratorio sia occupato o meno. Ma la chiave per la conservazione è l'integrazione di tutte le parti per riutilizzare ogni risorsa possibile. Al fine di ridurre la perdita di energia dall'aria esausta, uno scambiatore di calore in ceramica chiamato entalpia tempera l'aria fresca che entra nell'edificio scambiando calore con l'aria a temperatura ambiente che fluisce attraverso il sistema di scarico.
Il nuovo laboratorio ottiene anche un doppio servizio dal suo sistema geotermico. Come in tutti i sistemi geotermici, SERC si basa sulla costante temperatura di 55 gradi sotto terra per aiutare a raffreddare l'edificio in estate e riscaldarlo in inverno. Ma in questo caso, il circuito geotermico pre-raffredda anche le scatole refrigerate e le walk-in a 55 gradi Fahrenheit, il che rende molto più facile per i compressori fare il resto.
Sul lato dell'acqua, tutto ciò che entra nell'edificio viene utilizzato e riutilizzato. L'acqua dei lavandini è filtrata per essere riutilizzata nei servizi igienici e nel sistema antincendio. Il sistema ad osmosi inversa, che produce acqua ultra pura per esperimenti, è anche collegato allo stesso sistema di "acque grigie". Nella maggior parte dei laboratori, quello è uno dei grandi idropulitrici con cui altri edifici non hanno a che fare. Un sistema di osmosi inversa produce circa 30 galloni di acqua ultra pura per ogni 100 galloni di acqua di rubinetto. Il resto è solitamente perso nello scarico. Quando tutta quell'acqua viene infine scaricata nella toilette, va in un impianto di trattamento delle acque reflue in loco per la lavorazione. Anche quello viene riutilizzato di nuovo per nutrire una zona umida costruita di quattro acri e mezzo che fornisce l'habitat per la fauna selvatica. E, fedele alla forma, anche quello ha una doppia vita come funzione di controllo delle acque piovane.
"Non sta solo raccogliendo tutte le acque piovane dall'edificio e da altre parti del sito", afferma l'architetto capo Howard Skoke di Ewing Cole, "ma sta gestendo il flusso in modo che non si allaghi e crea anche piscine umide sperimentali controllabili per gli scienziati e per l'educazione ".
"A livello di campus, abbiamo dimezzato il nostro consumo di acqua", afferma Robert Gallagher, dirigente della SERC. "Prima, il nostro consumo medio era tra i 7.500 e gli 8.000 galloni al giorno", ha detto. "Con le modifiche che abbiamo apportato e l'efficienza che abbiamo apportato, siamo scesi sotto i 4.000 galloni."
Complessivamente, si stima che il nuovo edificio ridurrà del 37% le emissioni di CO2 e risparmierà il 42% sui costi energetici rispetto a un laboratorio tradizionale. Qualunque siano i numeri finali, l'efficienza del nuovo laboratorio supererà di gran lunga quella dello spazio del laboratorio che sta sostituendo. Per più di un decennio, la maggior parte dei laboratori e degli uffici della SERC sono stati ospitati in vecchi rimorchi FEMA.
"Risparmierai i soldi del governo federale", ha detto il senatore Ben Cardin all'inaugurazione. "Il 40% del nostro consumo di energia in America viene dai nostri edifici", ha detto Cardin. “[Smithsonian sta] dimostrando come possiamo risparmiare energia ed essere più economicamente sicuri come nazione sul risparmio energetico. Stai dimostrando che l'America guida l'esempio e ci stai dando questo esempio nel tipo di edificio che costruisci ”.
Il Smithsonian Environmental Research Center, situato sul fiume Rhode della Chesapeake Bay a 647 Contee Wharf Road a Edgewater, nel Maryland, è aperto ai visitatori dal lunedì al sabato dalle 9 alle 4:30. Le attività includono lezioni frontali, attività per bambini, escursioni in canoa e natura. Un programma Citizen Scientist invita anche i volontari a partecipare, aiutando gli scienziati Smithsonian, sia nei laboratori che sul campo.
