Metabolismo urbano basic

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.