Il progetto urbano sostenibile:
progettare la città come “ecosistema sostenibile urbano”
Metabolismo urbano
componenti scientifiche
contributi interdisciplinari
definizione
successione ecologica
Elementi del metabolismo
input e output
input: ruolo di produzione ed erogazione
di servizi
dinamiche
Metabolismo e forma urbana
macromorfologia
morfologia dello spazio locale
morfologia della rete
Metabolismo
e modelli di funzionamento
della città
Step 1. Fino alla prima rivoluzione
industriale
Step 2. La situazione attuale
Step 3. La sfida della sostenibilità
Il progetto urbano sostenibile:
progettare la città come “ecosistema
sostenibile urbano”
Nell’epoca industriale abbiamo progettato e gestito il paesaggio come ‘picture’,
scenografia, piuttosto che come un ecosistema funzionante. Questo significa
riconoscere le interconnessioni fra risorse naturali, umane, fisiche.
Di conseguenza il progetto urbano è il risultato di un processo olistico, caratterizzato
dalla circolarità delle variabili che compongono il metabolismo urbano e teso
all’ottimizzazione del benessere dei cittadini e della gestione delle risorse (energia e
materia) per l’intero ciclo di vita del progetto.
L’ecosistema sostenibile urbano è inteso così come un paesaggio progettato e gestito
per minimizzare l’impatto sull’ambiente e massimizzare il ritorno economico e 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.
Metabolismo urbano:
sintesi di molte discipline
Social sciences
Natural sciences
Sociology
History
Economics
Cultural anthropology
Social geography
Materials science
Agricultural sciences
Biology and ecology
Material flow
Metabolismo
urbano
Energy flow
Metabolismo urbano: le quattro fasi
dell’avanzamento scientifico
1: can be localised in the late 1860s and is mostly associated with a
progressivist evolutionary world-view.
2: still indebted to a progressivist evolutionary perspective but
already with some critical overtones, spreads from about the First World War to
the mid-1950s.
3: in the late 1960s, which I choose to term the phase of the
pioneers, is marked by modern environmental concerns and lacks the belief in
an ever-brighter future.
4: in the 1990s, after two decades of relative stagnation in wich
the holistic perspective of ‘size’ and ‘growth’ of urban metabolism receded behind
the predominance of pollution and toxicity, there was a virtual explosion of research dealing
with industrial metabolism, and the term ‘urban metabolism’ was (re)born as a powerful
unifying concept to relate the functioning of economy and society to its consequences on the environment.
Metabolismo urbano: definizione
Urban Metabolism, as a term, can be understood as a flow of energy and material
through an urban “ecosystem”, where material inputs are transformed into useful
energy, physical structure and waste [Decker, et. al. 2000].
Urban metabolism depends on various economic, political, social, technological,
ecological and climatic factors.
Urban metabolism is a process of the flow of inputs and outputs at a given point in
time and a given stage of urban development, a dynamic description of urban
evolution may have a better analogy in Ecosystem Succession (or ecological
succession).
Ecological succession
"Ecological succession" is the observed process of change in the species structure
of an ecological community over time.
Within any community some species may become less abundant over some time
interval, or they may even vanish from the ecosystem altogether. Similarly, over
some time interval, other species within the community may become more
abundant, or new species may even invade into the community from adjacent
ecosystems.
The gradual long term changes in altered ecosystems are called ecological
successions. Ecosystems tend to change with time until a stable system is
formed.
The type of succession which occurs in an ecosystem depends upon climatic, soil
and human interventation in a given geographical area. Change over time in what
is living in a particular ecosystem is "ecological succession".
Ecosystem Approach Perspectives versus Traditional Approaches
Ecosystems approach
Multiple scales (spatial and temporal)
Flows/feedbacks
Multidisciplinary and multi-sectoral
Trade-offs between economic, social and
environmental concerns and increasin gly between
environmental services
Plan for less vulnerability, more resilience or urban
system
Focuses on different roles of and approaches to
governance for different types of problems
(specifically calls for multi-tiered governance
structures)
Traditional approaches
Remain within municipal boundaries, seek solutions at the
scale and level of the problem
Linear Тinput-outputУapproach
Dominated by economic planning of sectoral interests
(transportation, solid waster, water supply, etc)
Optimization between social, economic and environmental
cycles
Plan for infrastructure, housing and other system
developments to meet consumer demands
Focuses on the local level and role of local and citywide
decisio n-makers/stakeholders or prioritizes allocating
tasks to as low a government level as possible
Metabolismo urbano: relazioni fondamentali
Metabolismo urbano:
Input/output
Metabolismo urbano:
Input
Categorie principali
Biomass
Subcategorie
Food
Feed
Animals
Wood
Other
Fossil fuel
Coal
Oil
Gas
Other
Industrial
minerals
Construction
minerals
Non metallic
Metallic
Metabolismo urbano:
input
Material flows: About 88% of the material an industrial society extracts
from its natural environment is water, 8% is air used for human and animal
breathing and combustion. All other materials only account for about 4% of the
total material throughput. In industrial economies the yearly turnover of the
non-air, non-water fraction amounts to 15-30 tons per capita and year. About
one half of this is construction material, the remainder being fossil fuels,
biomass, etc.
Energy flows: Industrial metabolism is characterized by a high share of
fossil fuels in energy provision - even in countries with a high percentage of
nuclear power in electricity generation nuclear energy usually does not cover
more than 10-20% of the total energy input. Of course, human and animal
nutrition are an important - albeit usually neglected - part of the energy
metabolism of societies.
Metabolismo urbano:
Output
Input: ruolo di produzione e generazione di servizi
Metabolismo:dinamiche
Metabolismo:dinamiche
Metabolismo e macromorfologia
Metabolismo e morfologia dello spazio locale
Metabolismo: la morfologia della rete
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, i quali a loro volta hanno una articolazione morfologica: zona
centrale, zone tampone, zone di riqualificazione, ecc
corridoi e aree di sosta, che garantiscono la mobilità delle speci
Le reti ecologiche sono protette da un sistema ampio di Convenzioni a livello:
Globale
Regionale
Ramsar
Parigi
Programma uomo e biosfera
Convenzione di Bonn
Convenzione sulla biodiversità
Protocollo di Barcellona sulla protezione della diversità
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
Metabolismo urbano: da lineare a circolare
Resource use depends on the way cities function, as well as their standards of living. The
metabolism of most 'modern' cities is essentially linear. Resources flow through the urban system
without much concern about their origin or about the destination of wastes. Inputs and outputs
are considered as largely unrelated.
Step 1. Fino alla prima rivoluzione industriale
At that time, the potentially usable resources were so large and the amount of life so small that the existence of
life forms had essentially no impact on available resources. This individual component process might be
described as linear, that is, as one in which the flow of material from one stage to the next is independent of all
other flows. We term this pattern type I ecology; schematically, it takes the form of Fig. 1.
Metabolismo urbano: da lineare a circolare
Step 2. La situazione attuale
A contrasting picture is an ecosystem in which proximal resources are limited. In such a system, the
resulting life forms become strongly interlinked and form the complex networks we know today as biological
communities. In this system, the flows of material within the proximal domain may be quite large, but the
flows into and out of that domain (i.e., from resources and to waste) are quite small. Schematically, such a
type II system might be expressed as in Fig. 2. Progettazione sostenibile secondo il principio della sostenibilità
debole (ingresso di input, manipolazione delle risorse naturali, minimizzandone il consumo attraverso riuso e riciclo,
rifiuti, ricomposizione nel lungo momento delle risorse naturali)
Metabolismo urbano: da lineare a circolare
Step 3. La sfida della sostenibilità
The type 2 system is much more efficient than the previous one, but it clearly is not sustainable over the long
term because the flows are all in one direction, that is, the system is "running down." To be ultimately
sustainable, biological ecosystems have evolved over the long term to be almost completely cyclical in
nature, with "resources" and "waste" being undefined, since waste to one component of the system
represents resources to another. [The exception to the cyclicity of the overall system is that energy (in the
form of solar radiation) is available as an external resource.] This type III system may be pictured as in Fig. 3.
It is important to recognize that the cycles within the system tend to function on widely differing temporal and
spatial scales, a behavior that greatly complicates analysis and understanding of the system.
progettazione sostenibile secondo il principio della sostenibilità forte (ingresso di input, intangibilità
delle risorse naturali, assenza di rifiuti)
Progettare secondo le regole dell’ecosistema urbano:
molteplicità di osservazioni fisiche
La morfologia della città è data dalla sovrapposizione di diverse morfologie: naturale, fisica e sociale.
Ciascuna morfologia ha il suo metabolismo.
Il problema progettuale è la sinergia tra morfologie al fine di massimizzare il metabolismo complessivo.
Esigenza di progettare partendo da uno stato di fatto che
illustri le diverse morfologie.
Progettare secondo le regole dell’ecosistema urbano:
molteplicità di scale logiche
Progettare secondo le regole dell’ecosistema urbano: regole 1
Metabolic Sustainable Project is:
proactive not reactive.
That is, it is initiated and promoted by industrial concerns because it is in their own interest and in the
interest of those surrounding systems with which they interact, not because it is imposed by one or
more external factors.
designed in not added on.
This characteristic recognizes that many aspects of materials flows are defined by
decisions taken very early in the design process and that optimization of industrial
ecology requires every product and process designer and every manufacturing
engineer to view industrial ecology with the same intensity that is brought to bear on
product quality or manufacturability.
flexible not rigid.
Many aspects of the process may need to change as new manufacturing processes
become possible, new limitations arise from scientific and ecological studies, new
opportunities arise as markets evolve, and so on.
encompassing not insular.
In the modern international industrial world, it calls for approaches that not only cross industrial
sectors but cross national and cultural boundaries as well.
Progettare secondo le regole dell’ecosistema urbano:
regole 2
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 materiali e prodotti che fanno più con meno.
•Aumentare il recupero dei materiali usati nel paesaggio, incoraggiare la loro
manutenzione piuttosto che la loro sostituzione.
•Comprendere le differenze di 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 influenzano 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 umani che gli ecosistemi.
Dinamica, impatto e monitoraggio degli ecosistemi urbani
Impatto
Indice di bioticità
Previsione
Scenari
Fattore 4
Monitoraggio
Popolazione/Ecosistema insediativo
Impronta ecologica
Household monitoring
Analisi campione
sul comportamento dei cittadini
Economia/ecosistema economico
Modello DPSIR
Monitoraggio dei settori economici
Matrice input/output con i conti satellite
(salute, casa, ambiente)
Tempo libero/ecosistema rururbano
Modello DPSIR
BAF