Studies on societal metabolism from households to the global economy

Abstract

Assolir la sostenibilitat és un problema pervers que requereix la consideració de moltes variables i camps no equivalents i no comparables simultàniament, no només la mitigació i l’adaptació al canvi climàtic, com s’emmarca en molts casos. Aquests inclouen altres qüestions, com l’escassetat de recursos (pic del petroli, escassetat de fòsfor, etc.), la contaminació, la pèrdua de biodiversitat, la desforestació, l’eutrofització, la fam i la pobresa. Per fer front a aquesta policrisi, hem d’entendre el metabolisme dels sistemes socioecològics més enllà d’una mera explicació dels inputs i outputs, incloses la configuració interna de la societat i el paper i el nexe dels recursos. D’aquesta manera, podem explorar l’espai d’opcions per a transformacions profundes. Els elements funcionals i estructurals dels sistemes socioecològics s’organitzen jeràrquicament i en xarxes, de la mateixa manera que les cèl·lules constitueixen òrgans connectats en cossos. En aquesta tesi, exploro alguns conceptes crítics i passats per alt que transformen el paradigma econòmic: metabolisme societal, xarxes, límits biofísics i solucions de compromís. L’objectiu és contribuir a la comprensió holística i l’anàlisi quantitativa dels sistemes socioecològics. Més concretament, la inclusió de l’ús del temps i el seu nexe amb l’energia i la capacitat de potència s’analitzen a diferents escales. Per fer-ho, connecto una base teòrica de bioeconomia i teoria de les pràctiques socials i faig servir mètodes de l’economia ecològica (Multi-Scale Integrated Assessment of Societal and Ecosystem Metabolism - MuSIASEM i la seva eina, End-Use Matrix) i l’ecologia industrial (Taules Input-Output amb extensions ambientals - EEIO). Els estudis de cas exploren diversos sectors a diferents escales, principalment des de la perspectiva dels països europeus, que inclouen el sector residencial, la indústria de l’automoció i les xarxes de producció mundials. Per tant, aquesta tesi pretén construir ponts entre disciplines i sectors. El primer cas d’estudi avalua el metabolisme de les llars revisant factors clau i possibles estratègies per a la seva sostenibilitat en moltes dimensions. Analitzem el concepte de nucli familiar o de convivència com a institució i la seva funció a l’economia, la forma i la materialitat dels habitatges, i com aquests elements es configuren, es relacionen i es limiten entre si. Més específicament, analitzo el paper dels fons: activitat humana (l’ús del temps), la capacitat d’energia (dispositius i aparells) i l’àrea (edificis). L’estudi ofereix una llista d’estratègies per millorar la seva sostenibilitat, considerant els efectes en diferents dimensions. Aquest estudi és un primer pas cap a millors models i una quantificació holística del metabolisme domèstic. Des de la llar fins a l’economia global, el temps humà és un límit clau i passat per alt. El temps de treball a nivell mundial és un joc de suma zero, on alguns països tenen importacions netes i altres tenen exportacions netes. El segon cas d’estudi analitza els intercanvis de temps de treball en el comerç internacional a la UE, els EUA i la Xina el 2011 i com aquests afecten els metabolismes nacionals. Les xarxes globals de producció estan conformades per la divisió internacional del treball, l’especialització funcional i l’intercanvi desigual. En aquest cas, la meitat del consum de temps de treball incorporat de la UE i els EUA és estranger. Aquest temps importat té implicacions a les activitats que es duen a terme a les seves economies nacionals (cap a serveis) i en menys hores de treball per treballador. Aquestes relacions jeràrquiques i l’especialització funcional en la divisió internacional del treball també es poden trobar dins d’un sector econòmic determinat. El tercer cas d’estudi exposa les diferents característiques i rols de la indústria de l’automoció en una selecció de vuit països europeus el 2018 mitjançant una avaluació quantitativa multidimensional i multinivell.

Lograr la sostenibilidad es un problema perverso que requiere la consideración de muchas variables y campos no equivalentes y no comparables simultáneamente, no solo la mitigación y adaptación al cambio climático, como se enmarca en muchos casos. Estos incluyen otros problemas, como la escasez de recursos (pico del petróleo, escasez de fósforo, etc.), la contaminación, la pérdida de biodiversidad, la deforestación, la eutrofización, el hambre y la pobreza. Para abordar esta policrisis, debemos comprender el metabolismo de los sistemas socioecológicos más allá de un mero recuento de flujos de entrada y salida, incluida la configuración interna de la sociedad y el papel y el nexo de los recursos. De esta manera, podemos explorar el espacio de opciones para transformaciones profundas. En esta tesis, exploro algunos conceptos críticos y pasados por alto que transforman el paradigma económico: metabolismo social, redes, límites biofísicos y soluciones de compromiso. El objetivo es contribuir a la comprensión holística y al análisis cuantitativo de los sistemas socioecológicos. Más específicamente, la inclusión del uso del tiempo y su nexo con la energía y la capacidad de potencia se analizan a diferentes escalas. Para hacerlo, conecto un trasfondo teórico derivado de la bioeconomía y la teoría de la práctica y uso métodos de la economía ecológica (Evaluación integrada multiescala del metabolismo social y del ecosistema - MuSIASEM y su herramienta, Matriz de usos finales) y la ecología industrial (Tablas input-output con extensiones ambienteles - EEIO). Los casos de estudio exploran varios sectores a diferentes escalas, principalmente desde la perspectiva de los países europeos, incluido el sector residencial, la industria automotriz y las redes de producción global. Por lo tanto, esta tesis pretende romper los silos entre disciplinas y sectores. El primer caso de estudio evalúa el metabolismo del hogar mediante la revisión de factores clave y posibles estrategias para su sostenibilidad en muchas dimensiones. Analizamos el concepto de hogar como institución y su función en la economía, la forma y materialidad de las viviendas, y cómo estos elementos se configuran, relacionan y limitan entre sí. Más específicamente, analizo el papel de la actividad humana de los fondos (el uso del tiempo), la capacidad de energía (dispositivos y electrodomésticos) y la superficie (edificios). El estudio proporciona una lista de estrategias para mejorar su sostenibilidad, considerando los efectos en diferentes dimensiones. Desde el hogar hasta el nivel de la economía global, el tiempo humano es un límite clave y generalmente pasado por alto. El tiempo de trabajo a nivel global es un juego de suma cero, donde algunos países tienen importaciones netas y otros tienen exportaciones netas. El segundo caso de estudio analiza los intercambios internacionales de horas de trabajo incorporadas para la UE, los EE.UU. y China en 2011 y cómo estos afectan los metabolismos nacionales. Las redes globales de producción están formadas por la división internacional del trabajo, la especialización funcional y el intercambio desigual. En este caso, la mitad del consumo de tiempo de trabajo incorporado de la UE y los EE.UU. es extranjero. Este tiempo importado tiene implicaciones en las actividades que realizan en sus economías nacionales (hacia los servicios) y en menos horas de trabajo por trabajador. Estas relaciones jerárquicas y de especialización funcional en la división internacional del trabajo también se pueden encontrar dentro de un mismo sector económico. El tercer caso de estudio expone las diferentes características y roles de la industria automotriz en una selección de ocho países europeos en 2018 a través de una evaluación cuantitativa multidimensional y multinivel.

Achieving sustainability is a wicked problem requiring the consideration of many non-equivalent and non-comparable variables and fields simultaneously, not only climate change mitigation and adaptation, as it is framed in many cases. These include other issues, such as resource scarcity (peak oil, phosphorous scarcity, etc.), pollution, biodiversity loss, deforestation, eutrophication, hunger and poverty. To tackle this polycrisis, we must understand the metabolism of socio-ecological systems beyond a mere accounting of inputs and outputs, including the internal configuration of society and the role and entanglements of resources. This way, we can explore the option space for deep transformations. Functional and structural elements in social-ecological systems are organised hierarchically and in networks, just as cells constitute organs connected in bodies. In this thesis, I explore some overlooked and critical concepts transforming the economics paradigm: societal metabolism, networks, biophysical limits, and incommensurable trade-offs. The objective is to contribute to the holistic understanding and quantitative analysis of socio-ecological systems. More specifically, the inclusion of time use and its nexus to energy and power capacity are analysed at different scales. To do so, I connect a theoretical background derived from bioeconomics and practice theory and use methods from ecological economics (Multi-Scale Integrated Assessment of Societal and Ecosystem Metabolism – MuSIASEM and its tool, End-Use Matrix) and industrial ecology (Environmentally Extended Input-Output Tables - EEIO). The case studies explore various sectors at different scales, mainly from the perspective of European countries, including the residential sector, the automotive industry, and global production networks. Therefore, this thesis aims to break down the silos between disciplines and sectors. The first case study assesses household metabolism by reviewing key factors and possible strategies for its sustainability across many dimensions. We analyse the concept of home as an institution and its function in the economy, the form and materiality of dwellings, and how these elements shape, relate to, and limit each other. More specifically, I analyse the role of the funds: human activity (i.e., time use), power capacity (i.e., devices and appliances), and floor area (i.e., buildings). The study provides a list of strategies to improve its sustainability, considering the effects in different dimensions. This study is a first step towards better models and a holistic quantification of household metabolism. From the household to the global economy level, human time is a key and overlooked limit. Working time at the global level is a zero-sum game, where some countries have net imports and others have net exports of embodied labor due to trade. The second case study analyses the international exchanges of embodied working time for the EU, the US, and China in 2011 and how these affect national metabolisms. Global production networks are shaped by the international division of labour, functional specialisation, and unequal exchange. In this case, half of the EU and US’s consumption of embodied working time is foreign. This imported time has implications for the activities carried out in their national economies (towards tertiarization) and in fewer working hours per worker. These hierarchical relations and functional specialisation in the international division of labour can also be found within individual economic sectors The third case study exposes the different characteristics and roles of the automotive industry in a selection of eight European countries in 2018 through a multidimensional and multilevel quantitative assessment. This is an application of the End-use Matrix to a specific industrial activity that shows how the variety of functions within the same sector are linked to different levels of direct energy use and economic and environmental