Evaluation of urban sustainability through a metabolic perspective. Application in a Mediterranean coastal region

Abstract

Reconociendo la importancia de la urbe en el desarrollo sostenible global, esta tesis se enfoca en dos aspectos de la sostenibilidad urbana mediante una perspectiva metabólica. De acuerdo con las pautas metodológicas de la Análisis de Flujos de Materiales (Material Flow Accounting - MFA) presentadas por Eurostat en 2001, dos nuevas metodologías se desarrollan con el objetivo de evaluar la gestión de agua y de residuos Sólidos Urbanos (RSU). Ellas se aplican en los municipios litorales de la región metropolitana de Barcelona por un período de ocho años, no solamente examinando el sistema en su totalidad, sino también evaluando cada municipio por separado.<br/>La primera metodología complementa MFA contabilizando todos los flujos artificiales de agua de un sistema, refiriendo a los flujos que consisten en el agua de tuberías y el agua drenada; se consideran también los flujos indirectos relacionados con las entradas y las salidas, correspondiendo a las pérdidas de agua. La segunda metodología describe eficientemente los flujos de RSU, no sólo dentro del sistema examinado sino entre sistemas vecinales también, contabilizando de las importaciones y exportaciones de RSU y los residuos secundarios generados en las plantas de tratamiento de RSU, siguiendo cada residuo sólido hasta su deposición final.<br/>Consecutivamente, dos indicadores se proponen para la evaluación de la sostenibilidad urbana en relación con estos asuntos:<br/>· Un indicador de sostenibilidad del uso del agua, basado en las demandas del sistema en términos del agua y del agua renovable que eso recibe en la forma de agua de lluvia.<br/>· Un indicador adecuado para la revisión de las estrategias de la gestión de RSU, en línea con principios básicos de la gestión de residuos, que refleja la capacidad de un sistema para gestionar la cantidad de RSU que acepta y el grado del sostenibilidad de las prácticas del tratamiento dentro del sistema, valorando como la mejor opción el uso de residuos como materias primas.<br/>El perfil energético del sistema estudiado se analiza también, empleando una metodología más simple para la descripción de sus flujos energéticos, por la importancia de estos flujos en un área urbana y con el objetivo de proporcionar una visión más completa sobre el metabolismo del caso de estudio.<br/>Los resultados revelan un pobre funcionamiento metabólico para el sistema estudiado en términos de gestión de RSU, en ambos niveles espaciales, con bajos porcentajes de reciclaje y de reutilización. El sistema tiene un gran grado de dependencia de importaciones energéticas mientras la contribución de fuentes renovables es trivial. Con relación al agua, los resultados de su metabolismo demuestran la importancia de estos flujos para el sistema y la magnitud significativa de las pérdidas de agua. Los satisfactorios valores del indicador muestran que el sistema podría cubrir sus necesidades explotando el agua precipitada; sin embargo, la carencia de instalaciones relevantes en la mayoría de los municipios indica la necesidad de decisiones más atrevidas sobre la administración del agua en esta región que sufre de sequías severas.<br/>Las herramientas propuestas en esta tesis se demuestran capaces de detectar las problemáticas y los cambios en relación con relevante infraestructura y políticas. Los dos indicadores finalmente, pueden servir como herramientas valiosas para el planeamiento o la remodelación de áreas urbanas, contribuyendo a/apoyando la toma de decisiones para la determinación del tamaño de la población, densidad y crecimiento urbano, conjuntamente con otros indicadores.

Recognising the important role of cities in global sustainable development, this thesis focuses on two urban sustainability aspects through a metabolic perspective. Based on the Material Flow Accounting (MFA) methodological guidelines presented by Eurostat in 2001, two new methodologies are developed with the aim to assess water and Municipal Solid Waste (MSW) management. These are applied on the coastal municipalities of the Barcelona metropolitan region for a period of eight years, not only examining the system as a whole but assessing in addition each municipality separately.<br/>The first methodology complements MFA and accounts for all artificial water flows of a system, referring to the flows consisting of piped and drained water; input and output related indirect flows are also considered, corresponding to water losses. The second methodology describes efficiently the flows of MSW, not only within a given system but between neighbouring systems as well, accounting of the MSW imports and exports and the secondary waste generated in the MSW treatment plants, following each residue until its final sink.<br/>Accordingly, two indicators are suggested for the measurement of urban sustainability regarding these issues: <br/>· A water indicator that assesses the potential of a system for sustainable water management, based on the system's demands in terms of water and the renewable water it receives in the form of rainwater. <br/>· An indicator suitable for the revision of MSW management strategies, in line with basic waste management principles, that reflects the capacity of a system to manage the amount of MSW it accepts and the grade of sustainability of the treatment practices followed within the system, valuing as the best option the use of residues as prime materials. <br/>The energetic profile of the studied system is also analysed, employing a more simplified methodology for the description of its energetic flows, for the importance of these flows in an urban area and with the aim of providing a more complete view on the case study's metabolism.<br/>The studied system has a poor metabolic performance in terms of MSW management and energy, on both spatial levels. The results reveal low recycling and reuse rates of MSW and extended transport of these. A great degree of dependence on energy imports is demonstrated while the contribution of renewable sources is trivial. Concerning water, results on the case study's metabolism demonstrate the importance of these flows for the system and the significant magnitude of water losses. Encouraging indicator values indicate that the system could cover its needs exploiting rainfall; yet, the lack of required facilities in the majority of municipalities indicates the need for more daring water management decisions in this region suffering from severe droughts.<br/>The proposed tools are proved to be able to detect drawbacks and changes in relevant infrastructure and policies. The two indicators finally, can serve as valuable tools for the planning or redesigning of urban areas, supporting decision-making on determining population size, density and urban growth, in combination with other indicators.