From low carbon buildings to sustainable cities : sustainability transitions in the built environment towards the UN Agenda

Abstract

This thesis addresses sustainability transitions in the built environment, from buildings to the metropolitan scale, while ranging from low carbon development to the multidimensional challenges currently faced by cities. Emphasis is made on the urban global south, with special focus on Latin America. The work is structured in four stages. First stage focuses on finding a low carbon path for the building sector, based on scenario projections from existing policies. Under a life-cycle approach, results reveal a path consisting on reducing emissions from: 1) building materials and constructive systems; 2) energy use at operation stage for both new and existing buildings; and 3) residential waste management. Results show potential synergies between mitigation and adaptation goals, while showing that low carbon measures do not perform equal between industrialized economies in temperate regions and emerging economies in tropical climates, thereby highlighting the importance of science based and context specific policy making. Second stage addresses current science, policy and practice relative to the sustainable BE, regarding thematic areas, goals and issues set by the New Urban Agenda (UN, 2017a). Findings show that mainstream scientific research, international certification systems and public policy instruments are mainly focused on energy efficiency and indoor comfort aspects. Hence, other sustainability concerns are conferred less importance. However, findings also show that some policy instruments issued in Latin America address topics of the global agenda in a more comprehensive way as compared to some green building certification schemes that have been widely disseminated over the last decades, suggesting that the Region is building self-sufficiency to align global issues with national priorities. Third stage analyses the potential role of the built environment in fulfilling goals, targets and issues of the UN Agenda. Findings show that NUA underlines the critical role of spatial planning and design for realising inclusive, sustainable and resilient cities. When bringing the SDGs, the Paris Agreement and the Sendai Framework to the urban sphere, extensive and strong interactions concerning the built environment become evident. These results allow producing an integrative framework of the global agenda, useful for guiding directions towards urban sustainability transitions. Fourth stage addresses urban transformative change by assembling perspectives on sustainability transitions on low carbon buildings and the sustainable built environment. Concerning low carbon buildings, findings show the pertinence of using a Multi-Level Perspective on transitions for designing policies. Although conventional instruments may still be useful, policies have to evolve on the use of novel instruments based on stakeholder networks, sequential experimentation and gradual up-scaling, in order to facilitate the progressive learning required by socio-technical systems to undergo long-term transitions. Concerning sustainability transitions in the built environment, an exploratory method was used here to 1) link analytic perspectives on sustainability transitions, thereby allowing to produce an integrative conceptual model of the built environment as a socio-technical-institutional-economic-ecologic system; 2) linking transition management perspectives in the Urban Transformative Capacity framework (Wolfram, 2016) and 3) connecting both the conceptual model and the managing framework with the UN agenda, in order to provide elements for issuing and navigating transformative urban policies.

Esta tesis aborda las transiciones de sostenibilidad en el entorno construido, desde los edificios a la escala metropolitana y desde el desarrollo bajo en carbono hasta los desafíos multidimensionales que enfrentan actualmente las ciudades. Se hace énfasis en el sur global, con especial énfasis en América Latina. El trabajo se estructura en cuatro etapas. La primera identifica una ruta baja en carbono para el sector de la construcción, bajo un enfoque de ciclo de vida, enfocado en: 1) materiales de construcción y sistemas constructivos eficientes; 2) eficiencia energía para edificios nuevos y existentes; y 3) manejo de residuos residenciales. Los resultados muestran sinergias potenciales entre los objetivos de mitigación y adaptación, al tiempo que muestran que las medidas reducción de emisiones no funcionan de la misma manera entre las economías industrializadas en las regiones templadas y las economías emergentes en los climas tropicales, lo que destaca la importancia de la formulación de políticas basadas en la ciencia y en contextos específicos. La segunda etapa aborda la ciencia, la política y las prácticas actuales relativas al Ambiente Construido sostenible, en torno a áreas temáticas, metas y cuestiones planteadas por la Nueva Agenda Urbana. Los resultados muestran que la investigación científica convencional, los sistemas de certificación internacional y los instrumentos de política pública se centran principalmente en los aspectos de eficiencia energética y confort interior. Por lo tanto, se confiere menos importancia a otras preocupaciones sobre sostenibilidad. Sin embargo, los hallazgos también muestran que algunos instrumentos de política emitidos en América Latina abordan temas de la agenda global de una manera más integral en comparación con algunos esquemas de certificación de edificaciones sustentables que han sido ampliamente difundidos en las últimas décadas, lo que sugiere que la Región se está construyendo suficiencia para alinear los problemas mundiales con las prioridades nacionales. La tercera etapa analiza el papel potencial del entorno construido en el cumplimiento de los objetivos, metas y temas de la Agenda de la ONU. Los resultados muestran que NUA subraya el papel fundamental de la planificación y el diseño espaciales para lograr ciudades inclusivas, sostenibles y resilientes. Al llevar los ODS, el Acuerdo de París y el Marco de Sendai a la esfera urbana, se hacen evidentes interacciones amplias y fuertes con respecto al entorno construido. Estos resultados permiten producir un marco integrador de la agenda global, útil para orientar las direcciones hacia las transiciones urbanas hacia la sostenibilidad. La cuarta etapa aborda el cambio urbano transformativo mediante el ensamblaje de perspectivas sobre las transiciones a la sostenibilidad en edificios con bajas emisiones de carbono y en el entorno construido sostenible. Con respecto a los edificios bajas en carbono, los resultados muestran la pertinencia de utilizar una Perspectiva Multinivel sobre las transiciones para diseñar políticas. Si bien los instrumentos convencionales aún pueden ser útiles, las políticas deben evolucionar en el uso de instrumentos novedosos basados en redes colaborativas, experimentación secuencial y escalamiento gradual, a fin de facilitar el aprendizaje progresivo requerido para producir transiciones a largo plazo. Con respecto a las transiciones en el ambiente construido, aquí se utilizó un método exploratorio para 1) vincular perspectivas analíticas sobre las transiciones para producir un modelo conceptual del ambiente construido como un sistema socio-técnico-institucional-económico-ecológico; 2) vincular las perspectivas de gestión de la transición en el marco de la Capacidad Urbana Transformativa (Wolfram, 2016) y 3) conectar tanto el modelo conceptual como el marco de gestión con la agenda global de sostenibilidad, proporcionando elementos para políticas urbanas