Evaluación metabolismo urbano
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![La importancia de las urbes en el discurso de la sustentabilidad ,[object Object],[object Object]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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Evaluación metabolismo urbano
- 1. Evaluación de sustentabilidad urbana mediante una perspectiva metabólica Maria Christina Fragkou Dra en Ciencias Ambientales Dirección de Investigación y Desarrollo Facultad de Arquitectura y Urbanismo
- 4. Basis conceptual La importancia de las ciudades en DS Uso de herramientas de EI Cierre de los ciclos de materiales “ Ecosistema urbano” LInealidad de flujos Necesidad de monitorar flujos /eficiencia en el uso de recursos naturales Desarrollo Sostenible (DS)
- 5. El concepto de metabolismo social Cualquier sistema socioeconómico forma un subsistema del medio ambiente, con lo cual esta en un constante intercambio de materiales y energía Medio ambiente Sociedad/Economía materiales energia materiales energia
- 7. La ciudad como un organismo vivo Agua y comida Estiércol Materias primas Emisiones atmosféricas, Residuos sólidos, Aguas residuales
- 11. Importaciones de la Unión Europea, 1980 - 1997
- 13. Objetivos
- 14. Objetivos Innovar una metodología establecida (AFM) para la evaluación de la sostenibilidad urbana Metodología para los flujos de agua Metodología para los flujos de RSU Nuevo indicador para evaluar la sostenibilidad de agua Nuevo indicador para evaluar la sostenibilidad de RSU Demostrar la utilidad de las herramientas propuestas Aplicación a un caso de estudio
- 17. Presentación del caso de estudio
- 22. Metodología propuesta Metabolismo de agua ETAP Depósitos municipales EDAR Limites del sistema Importaciones de agua Extracción domestica de agua Reutilización de agua tratada Depósitos municipales Precipitación Evaporación Salidas de agua ETAP Importaciones de agua ETAP Depósitos municipales EDAR Limites del sistema Importaciones de agua Extracción domestica de agua Reutilización de agua tratada Depósitos municipales Distribución en alta Distribución en baja Precipitación Evaporación Salidas de agua ETAP
- 23. Flujos asociados al metabolismo del agua Metabolismo de agua Balance de agua Sistema Agua registrada Importaciones de agua Extracción domestica de agua Perdidas en alta Perdidas en baja Agua Reutilizada Entradas Salidas Entorno natural Entorno natural Sistema Agua registrada Importaciones de agua Extracción domestica de agua Agua Reutilizada Entradas Salidas Perdidas en alta Perdidas en baja Reactivos Energía Lodos de EDARs Residuos de EDARs & ETAPs
- 24. Balance 2002 Metabolismo de agua Sistema Agua Registrada 117 854 152 m 3 Agua reutilizada Entradas Salidas Perdidas en alta 12 775 439 m 3 Perdidas en baja 55 034 588 m 3 Importaciones de agua 210 919 994 m 3 (88.6 %) Extracción domestica 27 304 370 m 3 Entradas de agua 237 973 865 m 3 2002 1 481 298 m 3 ( 0,95 %) 67 810 027 m 3
- 26. Resultados del indicador para el 2002 Metabolismo de agua Volumen de depósitos pluviales en 2002 (m 3 ) Precipitación en áreas urbanizadas (m 3 /año) 330 453 219 237 973 865 Demanda de agua (m 3 /año) 522 400 274 400 % de área urbanizada: 76% Volumen de depósitos pluviales en 2008 (m 3 )
- 31. Un análisis de metabolismo energético
- 33. Análisis de flujos energéticos para el 2003 Consumo Final de Electricidad por sector Generación de electricidad en plantas locales 49.6% Nuclear 12.4 % Renovables 1.4 % Carbón 0.3 % Petróleo y derivados 34 % Gas Natural 50 % Residuos 2 % Total Consumo Primario Incineración RSU Metanización RSU Vertedero Fotovoltaica Mini-hidráulica 0.5 % Generación Domestica RSU & Renovables 5.0 % Centrales ( combustibles fósiles ) 95 % Construcción & Obras Públicas 0.6 % Industrial & Energético 48.2 % 30.4 % 20.8 % Primario, Terciario & Transporte Domestico Importaciones (mix catalán) Electricidad Carbón Gas Natural Petróleo y derivados 99.5% Electricidad 21.7 % Gas Natural 25.3 % Butano 1.1 % Propano 0.6 % Diesel 42.3 % Gasolina 9.0 % Consumo Final de energía
Notas del editor
- Buenas tardes, Gracias por venir, soy Maria Frangou y voy a presentar la tesis doctoral que hice en el Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals , dentro del grupo de recerca Sostenipra, con directores la Dra. Teresa Vicent y el Dr. Xavier Gabarrell La tesis esta escrita en inglés así que he mantenido su titulo original, lo cual en castellano sería “Evaluación...”
- Grande concentración de población Intenso uso de recursos Importantes centros de producción (y a consecuencia de consumo y generación de residuos) Generación de polución/problemas ambientales con impacto no solo local, sino regional y global también
- La idea central es de la de Desarrollo Sostenible En el contexto de DS es muy interesante el fenómeno de los centros urbanos (en su creación y evolución), con una concentración de poblacion y medios de producción sin antecedentes, Eso tiene como consecuencia grandes necesidades energéticas, en materias primas, recursos hídricos, espacio etc.. (La extensa urbanificación entonces resulta en cambios en las necesidades en recursos naturales, usos de sol y el crecimiento constante de la población urbana) ASI que es fácil deducir a la importancia de las ciudades en el DS. Con el extenso análisis y estudio de las ciudades se observaron unas similitudes con los ecosistemas naturales La diferencia entre los ecosistemas urbanos y naturales es la linealidad de flujos de los ultimos. El uso de herramientas de EI, como el LCA (Analisis de ciclo de vida, metabolismo industrial) detectan Partiendo de estos dos puntos se hico bastante común el uso de varias herramientas de Ecología Industrial para la evaluación del DS a nivel urbano, local o regional
- En esta tesis se uso el concepto de metabolismo social, según lo cual cualquier sistema socioeconómico esta incluido en su entorno natural con lo cual esta en un constante intercambio de flujos de materiales y energía Una herramienta que se usa para la descripción y cuantificación del metabolismo social es la metodología de MFA Esta ve el sistema estudiado como una caja negra, contabilizando todos los flujos materiales de entrada y salida de eso (Hay 4 básicas categorías de flujos, que son relevantes en este trabajo: Según los límites del sistema, se distinguen en entradas y salidas Según se procedencia/lugar de extracción, en importaciones & extracción domestica Según su uso, en flujos directos e indirectos) PAUTAS METODOLOGICAS PARA LA CONDUCCION DE MFA: A nivel nacional, Eurostat, 2001 A nivel local no hay una metodología establecida, sino un intento mediante la recopilación de estudios a nivel local o regional Hammer et al. (2003) Grünbühel (2003) Los conceptos claves del MFA clasico usados en nuestro estudio: La definición del sistema ya la determinación de sus limites La categorización y contabilización de los flujos La importancia y la posición de los flujos estudiados en los estudios nacionales de MFA
- En esta tesis se uso el concepto de metabolismo social, según lo cual cualquier sistema socioeconómico esta incluido en su entorno natural con lo cual esta en un constante intercambio de flujos de materiales y energía Una herramienta que se usa para la descripción y cuantificación del metabolismo social es la metodología de MFA Esta ve el sistema estudiado como una caja negra, contabilizando todos los flujos materiales de entrada y salida de eso (Hay 4 básicas categorías de flujos, que son relevantes en este trabajo: Según los límites del sistema, se distinguen en entradas y salidas Según se procedencia/lugar de extracción, en importaciones & extracción domestica Según su uso, en flujos directos e indirectos) PAUTAS METODOLOGICAS PARA LA CONDUCCION DE MFA: A nivel nacional, Eurostat, 2001 A nivel local no hay una metodología establecida, sino un intento mediante la recopilación de estudios a nivel local o regional Hammer et al. (2003) Grünbühel (2003) Los conceptos claves del MFA clasico usados en nuestro estudio: La definición del sistema ya la determinación de sus limites La categorización y contabilización de los flujos La importancia y la posición de los flujos estudiados en los estudios nacionales de MFA
- Limites del sistema 2º punto: rio como ejemplo
- Los objetivos principales son: El desarrollo de dos nuevas metodologías que contabilicen exclusivamente los flujos de agua & RSU, basadas en MFA (Eurostat, 2001) & la propuesta dos indicadores resultando de cada una de las metodologías, midiendo unos aspectos de la sostenibilidad del cada tema correspondiente La aplicación de las propuestas herramientas en el caso de estudio elegido, Tanto en el conjunto de los municipios, como individualmente, aplicándolos a cada uno de los municipios Con el ultimo tipo de estudios se optó por la definición de las características urbanas que favorecen el DS
- Los pasos metodológicos comunes en los 3 estudios incluyen:
- Para los 3 trabajos de metabolismo, es decir de agua, residuos y energía, se siguieron una Pautas básicas metodológicas comunes La primera es la Definición del sistema implica la determinación de sus límites, y por tanto la definición de las entradas, salidas, que se consideraría importación y que extracción domestica etc.. Colección de datos y creación de la base de datos Datos anuales a nivel municipal, y por plantas relevantes (potabilizadoras y depuradoras para AGUA, de tratamiento para los RSU, generación de energía para energía ). Como el sistema no es una entidad administrativa, no hay datos para su totalidad. Los datos se tienen que concentrar a nivel municipal. Su suma da los datos del sistema entero. Y a partir de estos, la Descripción del metabolismo del flujo estudiado Incluye flujos importados, exportados, y las correspondientes perdidas donde aplicable (?) Usando los datos del metabolismo descrito, se calcula, para el caso de agua y RSU un indicador con el objetivo de evaluar la sostenibilidad de la gestión Para el caso de energía eso no fue posible, por razones que explicare más adelante
- 1) El sistema estudiado se forma de 27 municipios litorales en Región Metropolitana de Barcelona que comparten características comunes por su vecindad al mar y Barcelona 2) Se considera interesante por CLICK! Intensas actividades que se desarrollan en este ámbito, afectando el ecosistema Incluye la Área Metropolitana de Barcelona, una área muy densamente poblada y muy importante por la economía de toda Cataluña La importancia se verifica con la fundación del PEL, una iniciativa para confrontar los problemas comunes de estos 27 municipios, incluyendo problemas ambientales también CLICK! Mas concretamente , el sistema se extiende desde Malgrat de Mar al norte hasta Cubelles al sur con Barcelona en la mitad Incluye municipios de 4 comarcas diferentes, es decir Maresme, Barcelones, Baix Llobregat y Garraf La área tiene 478km2 de superficie representando 1.5% de toda Catalunya y 2.5 million habitantes – 36% de CAT This overpopulation has a result the development of intense human activities in these areas with the following impacts: High seasonal increase in population (tourism) Changes in land use patterns due to the demanded infrastructures Over-consumption of water resources Increased domestic, comercial and industrial waste generation Gestión de recursos naturales / políticas medioambientales bajo de control & legislación: catalana, española, europea
- Pasando a las metodologías desarrolladas / a la parte central de la investigación, Primero presentaré el estudio sobre la Contabilización de flujos artificiales de agua. Los flujos de agua urbana se pueden distinguir entre Flujos naturales Aguas superficiales (ríos, lagos) Aguas de pozos Precipitación Evaporación Flujos artificiales Agua distribuida por tuberías Agua residual de estos procesos que esta alcantarillada, tratada en plantas depuradoras (todos los flujos de agua técnicamente manipulados/gestionados )
- Partiendo de esto, el primer objetivo del estudio era Desarrollar una metodología adecuada para la descripción del metabolismo de agua a nivel regional, Contabilizando los flujos de agua, y aplicando al caso de estudio para una serie de años Finalmente, utilizando los resultados del balance de agua, se propone un simple indicador para evaluar la sostenibilidad de la gestión de agua en un sistema
- The concept of water metabolism is based on the idea of social metabolism, a theory that has already been extensively explained in this conference 2) Studying the water metabolism of a system can offer a comprehensive view on the water resources and management in the studied region/area 3) The tool use for the description of water metabolism is MFA …
- Como mencioné explicando las pautas metodológicas, un paso importante en el desarrollo de cada metodología es la definición del sistema, y por lo tanto, la categorización de los flujos estudiados En la siguiente diapositiva se representa un sistema en términos de agua El agua que consume un sistema puede proceder de: Fuentes superficiales de agua (ríos y lagos) Fuentes subterráneas de agua (pozos y acuíferos) Agua embotellada Agua salada (últimamente, desalinización) Agua de lluvia (como fuente de agua renovable, closing the water’s cycle) NO SE SI GUARDAR ESTA PARTE ------------------------------------------------------------------ Empezando con la definición del sistema, el paso mas importante, La línea discontinua representa los limites del sistema y las líneas que la cruzan son los flujos que se contabilizan Como expliqué antes, solo se contabilizan los flujos artificiales de agua, así que : El medio natural esta fuera, implicando que en la metodología propuesta, se consideran fuera del sistema: Plantas potabilizadoras ubicadas fuera de sus límites mar, ríos, lagos Y por tanto , precipitación y evaporación Dentro del sistema: pozos y acuíferos locales (dentro de los límites administrativos del sistema) agua reusada infraestructura relacionada con el tratamiento y distribución de agua dentro del sistema En analogía con las categorías de flujos de MFA, se contabilizan flujos de entrada que corresponden al agua que se consume en el entorno del sistema. Según las anteriores condiciones, Se consideran como importaciones: el agua que proviene de ríos y lagos y de plantas potabilizadoras situadas fuera del sistema Como extracción domestica el agua que proviene de pozos y acuíferos locales Flujos de Salida : agua rechazada al medio ambiente (mar) después de tratarse en las depuradoras del sistema o no El agua tratada en las EDARs y re-usada no se contabiliza como salida, porque vuelve al sistema, como la fracción de los materiales reciclados en un balance de materiales CUANDO ENTRE LA SEGUNDA Los flujos indirectos de las entradas y salidas corresponden a las perdidas de agua La distribución del agua se distingue en las redes en alta y en baja Como la red en alta se considera el trayecto del agua desde su captación hasta el tratamiento en las plantas potabilizadoras y de allí a los depósitos municipales La distribución en baja es desde los depósitos municipales hasta los usuarios Las perdidas en alta pasan en 3 etapas diferentes: La conducción del agua desde el rio hasta la ETAP El tratamiento en la planta Su distribución desde la ETAP hasta los depósitos municipales Las perdidas en baja están asociadas a las redes municipales de distribución, desde los depósitos municipales hasta los usuarios Las perdidas dependen de Del tipo de las operaciones en las plantas de tratamiento Y El mantenimiento de las redes de distribución
- Otra manera de representar el sistema y los flujos de agua se muestra en esta imagen Aquí se presenta un Balance de agua completo, incluyendo los flujos de entrada y salida de agua junto con sus flujos indirectos Como Entradas : se consideran las importaciones & extracción domestica de agua Flujos indirectos asociados con las entradas: perdidas durante la distribución en alta / Reactivos & Energía usados para el tratamiento en las potabilizadoras Salidas : agua vertida al mar o a ríos Flujos indirectos: perdidas en la distribución en baja / Lodos & residuos que se generan durante el tratamiento del agua Aplicando la metodología, solo se tuvieron en cuenta los flujos de agua, excluyendo, es decir, los de energía y residuos, usando un balance mas simple
- La metodología se aplicó al sistema estudiado para una serie de 6 años. Como un ejemplo se presenta el balance de agua realizado para el año 2001 Lo que podemos destacar en este balance, es Primero, la magnitud de la demanda del sistema en agua, que los flujos de entrada superan los 200 millones m3 Según un estudio de MFA para la totalidad de Cataluña, en 2004 las entradas de materiales llagaron los 160 millones de toneladas El sistema estudiado, representa el 1.3% de la superficie total de Cataluña y es donde reside 30% de su población aquí o en los resultados??? LO cual demuestra la intensidad del recurso utilizado Otros puntos de interés son: CLICK! la importancia de las importaciones, que llegan/contribuyen al 90% de la demanda del sistema en agua CLICK! 2) La baja reutilización del agua tratada CLICK! Respecto a los flujos indirectos, se puede observar que 3) Las perdidas en la distribución en baja son 3 veces mas altas que las en alta, Mientras la suma de las perdidas representa el 30% de las entradas de agua
- El objetivo del indicador es examinar la sostenibilidad en el consumo de agua en un sistema. Consideré que un sistema sería sostenible si toda la agua que usaba fuera renovable, como la agua que recibe en sus superficies urbanizadas Entonces el indicador para un tiempo determinado, digamos un año, es equivalente al coeciente entre el volumen de agua que un sistema necesita (incluyendo las perdidas en alta) y el agua que recibe en sus superficies urbanizadas Vcx el volumen del agua consumido en el sistema para UN TIEMPO DETERMINADO (hemos usado el año). Esta agua corresponde a la demanda total de un sistema en agua, incluyendo las entradas mas los flujos indirectos, es decir las perdidas en la distribución en alta Interpretación del indicador ws= 1 el sistema no consume más agua que el agua sostenible que recibe ws>1 el u so de agua no es sostenible y el sistema depende de importaciones y/o extracción domestica ws<1 el agua de lluvia es suficiente para cubrir las necesidades del sistema de agua Es obvio que el indicador no mide el aprovechamiento del agua de lluvia (fluvial?), ni el estado actual de un sistema. Lo que evalua es el potencial del sistema de cubrir sus demandas de agua con esa agua. El resultado del indicador, en combinación con el análisis de los flujos de agua puede inidcar las medidas adecuadas para llegar a un estado sostenible Eso seguramente no se logra con más extensa urbanificación, sino con una mejora en la gestión, como el aumento de la eficiencia en las redes de distribución, la moderación del consumo etc...
- En lo que se refiere a los resultados del indicador en el caso de estudio, para uno de los años de estudio se obtuvieron los siguientes resultados: La demanda en agua (que incluye las entradas + los flujos asociados indirectos ) Es casi 240 millones de m 3 Mientras/cuando, La precipitación en áreas urbanizadas superó los 300 millones de metros cúbicos , Así, el valor del indicador es inferior a la unidad, indicando sostenibilidad en el uso de agua , como se definió anteriormente De todas formas, como se mencionó antes, el indicador mide solamente el potencial. El hecho que el agua de lluvia supera las necesidades del sistema en agua no significa que esta agua se aprovecha! Lo primario, para que se aproveche el agua precipitada es la infraestructura relevantes para su captación. En el sistema estudiado, el único municipio que disponía de depósitos fluviales durante el periodo de estudio (hasta el 2003), era lo de Barcelona con los siguientes volúmenes CLICK! Estos depósitos, al otro lado, llamados “depósitos de regulación de aguas fluviales” solo sirven para la retención de las aguas fluviales para Controlar su caudal y evitar inundaciones Disminuir el grado de contaminación antes de su deposito al medio natural, es decir al mar, ríos, etc POR lo tanto, se deduce que nuestro sistema es sostenible en el uso de agua pero NO en la gestión Porque no aprovechamos el agua de lluvia Cantidad => sostenible Gestión => NO
- Llegando a las conclusiones de este estudio, se puede concluir en que: El estudio del metabolismo sirve para demostrar , de manera clara, los flujos de agua y tomar decisiones de gestión más sostenible de agua, Por lo que se refiere a las perdidas, la reutilización y la intensidad de la demanda Sobre el caso de estudio, se demostró la importancia de los flujos de agua para el sistema estudiado, lo cual, Aunque demuestra un gran potencial de cubrir sus demandas en agua con agua renovable le falta la infraestructura adecuada y su uso Finalmente, examinando la evolución del metabolismo del sistema para una serie de 6 años, no se demostró ningún tipo de cambios drásticos a nivel de políticas, con referencia a la reutilización, el nivel de consumo y la disminución de las perdidas En el caso de estudio el consumo es bajo, pero la gestión inadecuada Potencial – falta de infraestructura HE ELIMINADO EL SIGUIENTE PUNTO: La importancia de los flujos de agua para el sistema estudiado
- La conclusión general más importante igual es la dificultad en la recopilación de los datos. Parece que la escala municipal es muy pequeña y los datos son insuficientes, en fuentes dispersa. A la vez se reveló la importancia de la realización de los informes de Agenda 21, las entidades mayores, los municipios que pertenecen en la AMB por ejemplo y las Agencias locales de Cataluña, como la Agencia de Residuos y la Agencia Catalana de Agua Aunque el uso de los indicadores en las ciencias es ambiguo y aceptan mucha critica, su uso parece imprescindible en el contexto del DS Útiles tanto para demostrar el estado concreto de un sistema en un momento determinado, como para monitorizar la evolución Sobre la aplicación de las herramientas propuestas a nivel municipal, lo que se puede decir como conclusión es que no hay un modelo urbanístico ideal; unas pautas o características para proponer y aplicar a cada ciudad. Por eso son importantes los estudios a nivel local, para revelar las características especiales de cada sistema estudiado Finalmente, auque los estudios de metabolismo son bastante holistas(?) su combinación con otras metodologías les puede complementar para la incorporación de elementos como CO2 en el tema de energía o el transporte para el caso de la gestión de RSU
- Entonces, los objetivos principales de este estudio eran: PRIMERO, Describir el metabolismo energético del sistema estudiado Calcular el mix energético del sistema Indicar los sectores que más energía consumen Y Evaluar la autosuficiencia del sistema a nivel de energía : Describiendo las tendencias temporales de generación y demanda para una serie de años
- En la siguiente diapositiva se muestra una simple representación de flujos energéticos, pero que puede dar una imagen clara de las fuentes energéticas del sistema, su autosuficiencia y el uso de la energía que consume El sistema se define como en los otros estudios; se define por sus límites administrativos y más concretamente para este estudio, la energía que se genera dentro del sistema pero con materias primas importadas se considera importada GENERACION DOMESTICA: En el sistema estudiado, no hay extracción de fósiles, así que las únicas fuentes de energía pueden ser renovables . (CORRECTO??) La energía que se genera es básicamente por procesos de aprovechamiento de los RSU (con metanización, incineración o biogas del vertedero de Gavá) y una trivial generación de renovables; La contribución a la demanda de energía total apenas llega al 0.5% Eso resulta claramente a una gran dependencia de importaciones energéticas. En la metodología aplicada esas corresponden al mix energético de Cataluña, e incluyen importación directa de electricidad, y fósiles, tanto para consumo directo, como para generación de electricidad en las plantas del sistema La combinación de las importaciones y la generación domestica resulta al TOTAL CONSUMO PRIMARIO, Que corresponde al mix energético del sistema. Aquí domina el gas natural con una contribución de 50%, seguido por el petróleo y sus derivados y la energía nuclear, atribuida a la alta generación en Cataluña (Los Renovables Incluyen: hidroeléctrica, eólica, solar, biomasa, biogas, biodiesel y bioetanol. ) Sobre las plantas energéticas dentro del sistema, esas generan casi la mitad de la demanda electricidad , pero 5% no necesitan materias primas importadas Finalmente, en el consumo final de energía domina el diesel (para calefacción y transporte), la electricidad y el gas natural Analizando el consumo de electricidad, que por falta de datos más analíticos es el único análisis que se puede hacer por sector, Se ve que el conjunto de los sectores primario, terciario y transporte es lo que mas consume, correspondiendo casi a la mitad de la demanda eléctrica. Como el sector agrario es casi inexistente en el sistema, y el transporte corresponde solo al metro de Barcelona y el tranvía en el mismo municipio y unos alrededores, podemos atribuir la mayoría del consumo al sector de los servicios, correspondiendo con la economía del sistema Sigue el sector domestico y después el industrial y energético El sector que menos electricidad exige es el de construcción y obras publicas, que es el sector menos estable, mirando su evolución anual para el periodo del estudio