Giuseppe Longhi
Progettare la cittĂ come “ecosistema urbanoâ€?
Principi Metabolismo urbano Input: risorse naturali Funzionamento: trasformazione Output: rifiuti Esperienze Regole di progetto
Metabolismo urbano: definizione Il flusso di energia e materia attraverso l’ecosistema urbano, dove gli input di materia sono trasformati in energia utile, strutture fisiche e rifiuti è detto metabolismo urbano [Decker, et. al. 2000]. Il metabolismo urbano dipende da diversi fattori: economici, politici, sociali, tecnologici, ecologici e climatici. Questo concetto, nella seconda rivoluzione industriale, è stato rivalutato concettualmente, a partire dalla fine degli anni ‘60, grazie ai lavori di K. Boulding e Georgescu-Roegen, per assumere una dimensione operativa estremamente avanzata a partire dagli anni ‘80 grazie ai lavori del Wuppertal Institute.
Metabolismo nelle teorie di:
Kenneth Boulding, Nicholas Georgescu-Roegen, RMI Institute, Wuppertal Institute Lo studio del metabolismo invita a ripensare le azioni di progetto alla luce delle regole di funzionamento della biosfera, quindi devono considerare il funzionamento di ogni sottosistema: naturale, fisico, sociale. Il risultato è la definizione di progetto come ciclo di attività di trasformazione responsabili e creative della natura esistente. E’ attività di trasformazione in base al primo principio della termodinamica in quanto utilizza materia ed energia che non possono essere create o distrutte ma solo trasformate. E’ responsabile in quanto manipola flussi di energia e trasforma stock di materia in base alla seconda legge della termodinamica. E’ creativo in quanto origina flussi di informazione L’unica vera fonte di produzione è la natura, quindi il progetto non deve comprometterne il potenziale produttivo.
da: THE ECONOMICS OF THE COMING SPACESHIP EARTH, Kenneth E. Boulding, 1966 ALFABETO
METODO PROGETTUALE
DALL’ECONOMIA DEL COWBOY A QUELLA DELL’ASTRONAUTA
La misura essenziale del successo di un progetto non è esclusivamente la produzione ed il consumo di un bene fisico, ma la natura, l’estensione, la qualità e la complessità dello stock totale di risorse coinvolte, comprese le risorse umane nella loro dimensione fisica e mentale.
1_Dallo spazio illimitato allo spazio chiuso.
Il metodo progettuale trasla da una struttura lineare a una struttura articolata in: INPUT TRASFORMAZIONE OUTPUT
2_ Classi di risorse: 2_1_ Energia 2_2_ Materia 2_3_ Informazione
Gli INPUT del progetto sono energia, materia ed informazione. 2_1_Energia: solare= flusso illimitato di energia non regolabile fossile= stock esauribile di materia 2_2_Materia= è disponibile come flusso e stock ed ha diversi gradi di riproducibilità. 2_3_ Informazione, è la pi ù importante delle risorse. Le informazioni si articolano in flussi e stock e sono: - fornite spontaneamente dalla natura - prodotte dall’uomo sotto forma di cultura (sapere).
3_ Regole di funzionamento del sistema: le due leggi della termodinamica e la legge dell’entropia.
1_La trasformazione della materia è irreversibile 2_Ogni passaggio di materia porta ad una perdita 3_La trasformazione porta a uno stock di rifiuti Da cui i principi della progettazione RESPONSABILE: - Minimizzare il prelievo della materia - Studiare il flusso di materia nel ciclo di produzione e di consumo - Proporre materiali riusabili e riciclabili - Minimizzare i rifiuti - Usare il SAPERE come strumento di avanzamento della conoscenza e della condivisione
La matrice del flusso di circolazione di materia ed energia di Georgescu-Roegen INPUT Flusso Energia solare Stock La Terra: energia e materia
TRASFORMAZIONE e CONSUMO Attività economica ed umana: Produzione di beni durevoli Produzione di beni di consumo Consumi Recupero e riciclo
Benessere e “godimento della vita”
OUTPUT
Energia dispersa Materia dispersa Scarti di materia ed energia
La matrice del flusso di circolazione di materia ed energia
Per dar luogo infine a: energia dissipata Ed (non utilizzabile) materia dispersa Md (non utilizzabile) rifiuti W(senza impiego economico) rifiuti e rottami da riciclo rGJ (materia disponibile seppur non utile) rifiuti disinquinati w
Processo trasformazione e consumo
Ei Mi che
Ec
la di e nei
Mc
K C
R
Dp Hh Mc Ec
Input Ambiente
Output Ambiente
La matrice mostra come ad esempio l’energia ambientale Ei è trasformata in: energia controllata Ec entra nella materia controllata Mc quale poi passa nei processi produzione di beni durevoli K di consumo C consumi finali Hh nei settori di riciclaggio R, nel disinquinamento Dp.
K C
Ed
Md
W
Il metabolismo secondol’RMI Institute
Tasso di rigenenerazione
Percentuale di materia non recuperabile
CAPITALE NATURALE Risorse biotiche
Rigenerazione
Percentuale dimateria recuperabile
Nutrienti tecnici ( Riciclo e Riproduzione) Soddisfazione dei consumatori
Efficienza del raccolto e dell’estrazione
• Aree fertili (ha)
Percentuale di materia recuperato
Domanda del prodotto
• Stock permanenti(ton) Produzione Estrazione
Risorse abiotiche
• Materiali trattati • Energia • Solidi • Liquidi • Emissioni
• Stock residui • Riserve note
Rifiuti
Impatti dei rifiuti
• Materiali componenti il prodotto
Rifiuti nel sistema Assorbimento dei rifiuti
Prodotto venduto Materia per ciascun prodotto
Prodotti in uso Rifiuti provenienti dall’uso
Danni “collaterali” alle aree fertili
Termine ciclo di vita
• Tossicità • Quantità
Fonte: P.Senge, D. Seville, A, Lovins e C. Lotspeich, Systems thinking primer for natural capitalism, the four basic shifts, Settembre 2000
Rifiuti provenienti dalla dismissione
Servizi dell’ecosistema
Sviluppo
Nutrienti naturali (per Decomposizione)
Il metabolismo secondo il Wuppertal Institute
Ambiente
INPUT
aria energia acqua biomasse prodotti agricoli caccia pesca estrazione minerali
Tecnosfera Antroposfera
Economia
rifiuti solidi scarico acque emissioni nell’aria OUTPUT ferilizzanti pesticidi perdite dissipative
Trans-location sovraccarichi, scavi, irrigazione, drenaggi
∑INPUT (+ Translocation) = Totale Consumo di materia Intensità di materia dell’economia Produttività della materia nel PIL
Metabolismo urbano: da lineare a circolare L’uso delle risorse dipende dal modo in cui funziona la città e dal suo standard di vita. Il metabolismo delle città ‘moderne’ è essenzialmente lineare: il flusso delle risorse è impiegato nel sistema urbano senza molta attenzione circa l’origine di ogni elemento e la destinazione dei rifiuti. Non viene quindi considerata la relazione fra input ed output.
Step 1. Fino alla prima rivoluzione industriale A quel tempo il potenziale delle risorse disponibili era così alto e la popolazione così contenuta che lo sfruttamento delle prime non aveva nessun sostanziale impatto sulla disponibilità di risorse. Questo genera un processo che può essere descritto come lineare, nel quale il flusso di materia da uno stadio al successivo è indipendente dagli altri flussi.
Metabolismo urbano: da lineare a circolare Step 2. La situazione attuale Un ecosistema nel quale le risorse sono limitate e nel quale le forme di vita sono fortemente interconnesse e generano reti complesse che chiamiamo comunità biologiche. In questo sistema i flussi di risorse all’interno di ogni singolo campo possono essere abbastanza grandi , ma i flussi di inputoutput generati da questo campo (es. da risorse a rifiuti) sono molto contenuti.
Metabolismo urbano: da lineare a circolare Step 3. La sfida della sostenibilità Il modello dello step 2 è molto più efficiente di quello dello step 1, ma comunque non è sostenibile nel lungo momento perché i flussi sono tutti in una direzione e il sistema è destinato a collassare. Gli ecosistemi biologici, per essere veramente sostenibili, devono evolversi verso la piena compatibilità con la ciclicità dei sistemi naturali, dove scompare la differenza fra risorse e rifliuti, poiché i rifiuti di un componente del sistema rappresentano una risorsa per un altro. Unica eccezione alla ciclicità di tutti i sistemi è l’energia che, sotto la forma di radiazioni solari, è disponibile come risorsa esterna. E’ importante rilevare che ogni ciclo all’interno di ogni sottosistema funziona in modo indipendente nel tempo e nello spazio, e questo complica la comprensione del sistema.
Metabolismo ed evoluzione del progetto CICLI DEL PROGETTO
Progetto 1960 diffusivo 1800-
1970
1980
INPUT
PRODUZIONE Intensità di sapere
OUTPUT % “verde” nel budget il progetto non considera il costo delle emissioni
Progetto secondo il ciclo di vita
il progetto seleziona le emissioni (rifiuti, acqua, gas)
Progetto integrato
il progetto incorpora il riciclo (acqua, materiali, calore)
Progetto eco efficiente
riduzione degli input (materia, acqua, energia) e sperimentazione di nuove teck
1990
2000
Progetto innovativo Fonte: Wuppertal Institute
progetto totalmente bio compatibile a bilancio ambientale positivo
Metabolismo urbano: relazioni fondamentali
VIVIBILITA’ salute, lavoro, reddito, educazione, casa, tempo libero, accessibilità, qualità dell’ambiente urbano, comunità
DINAMICHE INSEDIATIVE
FEEDBACK sapere, valori, capitale sociale, lavoro
Priorità per: -trasporto -economia -cultura
RICICLO INPUT RISORSE
OUTPUT RIFIUTI
Suolo, acqua, cibo, energia, materiali da costruzione, altre risorse
Rifiuti solidi, reflui, tossici, fognatura, inquinanti atmosferici, gas serra, trattamento rifiuti, rumore
Metabolismo e società urbana
INPUT Fisici/biologici: - aria - acqua - energia - materie prime - prodotti
Uso di energia per: - riscaldamento e condizionamento
Infrastrutture: - trasporto - sistemi di comunicazione - servizi (energia, acqua, fognatura, acquedotto)
Simbolici: - sapere - informazione - tecnologia - valori
Umani: - nascite - morti - immigrazione
OUTPUT
Organizzazione sociale
Aria e acqua: qualità
- sistemi industriali - trasporto
Qualità
Spazi aperti
della vita
Servizi sociali: - educazione
Dinamiche demografiche: - tassi di mortalità
- sanità
Organizzazione sociale
Fisici/biologici: - gas - rifiuti - acqua - rifiuti solidi - tossici - calore - atmosferici - prodotti Simbolici: - sapere - informazione - tecnologia - valori
Umani: - emigrazione
Metabolismo a scala territoriale
Metabolismo: il modello di Londra
www.citylimitslondon.com *plastica, carta, cartone
Metabolismo urbano: modello BO02
Metabolismo: input Aria, Clima Acque meteoriche Biodiversità: animali Biodiversità:vegetazione Energia Acque di superficie Biodiversità: animali d’acqua Suolo, Mare Acque sotterranee Risorse minerarie
La città come “ecosistema urbano” Nell’epoca industriale abbiamo progettato e gestito il paesaggio come ‘picture’, scenografia, piuttosto che come un ecosistema funzionante, ignorando le interconnessioni fra risorse naturali, umane, fisiche. Il progetto urbano deve essere il risultato di un processo olistico capace di coinvolgere le variabili ambientali e sociali che compongono l’ecosistema urbano per ottimizzare il benessere dei cittadini e la gestione delle risorse (energia e materia) per l’intero ciclo di vita del progetto. L’ecosistema urbano è inteso così come un paesaggio progettato e gestito per minimizzare il prelievo di energia e materia, i relativi flussi nelle fasi di produzione, transazione e consumo, eliminare la produzione di rifiuti e massimizzare lo sviluppo economico e la coesione sociale nel lungo periodo. Di conseguenza, il nostro bagaglio analitico per la lettura della città deve abituarsi a connettere la tradizionale lettura ‘meccanica’ delle variabili urbane con la lettura dei fattori biofisici.
Input: ruolo di produzione e generazione di servizi
Metabolismo: interrelazioni fra risorse naturali e spazio
Morfologia delle risorse naturali Rete fisica-Rete ecologica Non può che esserci uniformità fra le regole di fondo della morfologia degli insediamti ‘naturali’ e quelli umani, poiché tutti gli esseri viventi segnano la loro vita sull’equilibro fra il momento dello stare, che si esprime in centri e nodi, e il momento del viaggiare. Questo equilibrio, nell’ambiente antropico si traduce nel rapporto fra morfologia del costruito e rete dinamica per gli spostamenti, nell’ambito naturale attraverso il concetto di rete ecologica, la cui struttura è data da : nodi, che costituiscono gli habitat principali; corridoi e aree di sosta, che garantiscono la mobilità delle specie.
Reti ecologiche: Convenzioni internazionali Le reti ecologiche sono protette da un sistema ampio di Convenzioni a livello: Globale Regionale Ramsar della diversitĂ Parigi Programma uomo e biosfera Convenzione di Bonn Convenzione sulla biodiversitĂ
Protocollo di Barcellona sulla protezione biologica nel Mediterraneo Convenzione di Helsinki sulla protezione dell’ambiente marino nel mar Baltico
Europeo Berna Rete europea delle riserve biogenetiche Convenzione sulla acque transfrontaliere Direttiva sulla conservazione degli uccelli Direttiva sulla conservazione degli habitat naturali e della flora e fauna selvaggie
Rilievo dei nodi e corridoi naturali
Rilievo dei corridoi immateriali: aria e correnti marine
Valutazione della biodiversitĂ La riserva naturale
Il deserto
Valutazione della biodiversitĂ
La riserva marina e la costa
Il rururbano
Lampedusa: rete ecologica
Metabolismo:ridurre il consumo di input nei processi di trasformazione e consumo
Low tech / Low energy
Metabolismo: 0 rifiuti
Partnership pubblico privato
Eliminazione Settore privato
MunicipalitĂ
Discarica Oggi
ComunitĂ High tech /High energy
Asse degli Stakeholer
Trattamento
Futuro
Asse della Tech
Riciclo
Progettazione ecosistemica:regole proattiva non reattiva Prende il via sotto lo stimolo dei soggetti creativi, con il supporto dei soggetti con cui essi interagiscono, non perché è imposta da uno o più fattori esterni.
progettata con, non aggiunta a Questa progettazione è fortemente anticipativa e attenta ad ogni aspetto di ottimizzazione di prodotto e di processo
flessible non rigida Deve tener conto di ogni novità: scientifica, tecnologica, di mercato
coinvolgente, non isola Nel mono globalizzato che viviamo la ricerca di ogni nuovo apporto non deve aver limite
Progettazione ecosistemica versus approccio tradizionale Progettazione ecosistemica
Approccio tradizionale
Scala multipla (spaziale e temporale)
Inscritto prevalentemente nei confini comunali, cerca soluzioni alla scala e al livello di ogni singolo problema
Creativa: basata sull’anticipazione di flussi e feedback
Ordinativa: applicazione lineare del modello “inputoutput”
Multidisciplinare and multi-settoriale
Dominato dalla monosettorialità (piano dei trasporti, delle residenze, dei rifiuti, ecc.)
Trade-off fra ambito economico, sociale e ambientale e in modo crescente fra servizi ambientali
Ottimizzazione fra cicli sociali, economici ed ambientali
Anticipativa: finalizzata ad una minore vulnerabilità e più adattabilità del sistema urbano
Consecutiva: progettazione e dello sviluppo delle singole funzioni (piano delle infrastrutture, delle residenze, ecc.) in relazione alla domanda
In rete
Focalizzata sul locale ed il ruolo del locale
Focalizzata su differenziazione dei ruoli e degli approcci alla governance in relazione ai diversi scopi (strutture di governance a strati multipli)
Focalizzata su deregulation: decisioni urbane selvagge, dominate dai portatori di interessi forti e livello di governance al più basso livello possibile.
Progettazione ecosistemica: raccomandazioni I più importanti concetti ecologici applicati alla pianificazione sostenibile sono: • Diversità biologica e chimica contribuiscono ad accrescere le capacità dell’ecosistema. • Introdurre una grande varietà di elementi per aumentare le possibilità di auto governo dell’ecosistema. • Progettare ed utilizzare materiali e prodotti che fanno più con meno. • Aumentare il recupero dei materiali, incoraggiare la loro manutenzione piuttosto che la loro sostituzione. • Comprendere i differenti bisogni, valori e comportamenti umani che influenzano le pratiche di gestione degli spazi urbani e come i comportamenti umani sono associati a più ampi fattori culturali, socio economici e demografici.
• Identificare le funzioni biotiche e abiotiche indotte dai comportamenti umani che interagiscono con la struttura e le funzioni dei differenti ecosistemi urbani. • Quando si manipolano gli ecosistemi urbani occorre ricordare che i processi ecologici hanno specifiche regole di tempo e di scala. • Pianificare e progettare l’interfaccia fra sistemi costruiti dall’uomo e i sistemi naturali significa operare per graduali transizioni, non tracciare rigidi confini. • Gli ecosistemi sono più vulnerabili ai loro bordi. • Sfruttare i biotipi che sono nel loro “campo ottimo” di tolleranza ambientale. • Gli ecosistemi sono in grado di riciclare elementi. • Quando si progettano sistemi di controllo delle emissioni occorre comprendere sia i sistemi di riciclo gestiti dagli uomini, sia quelli gestiti dagli ecosistemi.