Indicadores urbanos de autosuficiencia ambiental para … · SosteniPrA Indicadores urbanos de...

SosteniPrA

Indicadores urbanos de autosuficiencia ambiental para agua, residuos, energía y materiales.

Dr Xavier Gabarrell, Dr Joan Rieradevall, Dr Teresa Vicent, Dr Gara Villalba,

Ramon Farreny, Maria Frakgou, Jordi Oliver, Cristina Sendra

Marta Borrós, Raúl García.

http://cities.sostenipra.cat

Grup de Recerca Sostenibilitat i Prevenció Ambiental (SosteniPrA).Instituto de Ciencia y Tecnologías Ambientales (ICTA)

Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Proyecto financiado por el MMA A042/2007/3-10.1. Octubre 2007 SosteniPrA

Índice

Herramientas a diferentes escalas

Objetivos del proyecto

Análisis de flujos materiales

Diagnosis ambiental

Del país a la vivienda

Análisis del ciclo de vida

Sistema objeto de estudio

BarrioSector construcción

Área urbana

SosteniPrA

Índice




Diagnosis ambiental





Área urbana

SosteniPrA

Objetivos del proyecto (2007-2009):

1. Desarrollo de herramientas y métodos para el diagnóstico y la evaluación del metabolismo urbano y sus indicadores derivados

2. Propuesta de indicadores de seguimiento de la implementación de la Estrategia de Medio Ambiente Urbano en España

3. Puesta a punto de herramientas y métodos:– Análisis de flujos artificiales de agua para áreas urbanas– Análisis de flujos materiales y de energía para barrios– Análisis del ciclo de vida para barrios y edificios– Análisis de exergía para barrios y edificios

4. Propuesta de nuevos indicadores:• Índice de autosuficiencia: se definirá y aplicará a los flujos de agua

residuos y energía del sistema urbano y edificio.• Índice de impacto evitado en el uso: aplicado a una infraestructura,

servicio o artefacto.

1. Objetivos del proyecto

SosteniPrA




Diagnosis ambiental





Área urbana

Índice

SosteniPrA

De Catalunya a la ciudad y el barrio

2. Del país a la vivienda

SosteniPrA



SosteniPrA



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SosteniPrA



SosteniPrA



SosteniPrA

Índice




Diagnosis ambiental





Área urbana

SosteniPrA

Escala y herramientas

3. Herramientas a diferentes escalas

Ya desarrolladas

• Auditorías

• Huella ecológica

• Agenda 21

Edificio

• Auditorías energéticas

• Oficinas, áreas comerciales

• ACV de materiales de aislamiento

Ciudad / Regional

• Ejemplo: consumo de agua y materiales en el área del Plan Estratégico del Litoral

Barrio

• Escenarios de redes de barrio (agua, gas, electricidad, información, alcantarillado…)

• Parques de servicios

Espacio público

• Ecodiseño de mobiliario urbano

En desarrollo

• ACV

• MFA

Furas

• Análisis exergía

Herramientas Escala

Indicadores de sostenibilidad urbana y herramientas para un planeamiento sostenible

SosteniPrA

Escala y herramientas

3. Herramientas a diferentes escalas

Edificio

Ciudad / Regional

• Ejemplo: consumo de agua y materiales en el área del Plan Estratégico del Litoral

Barrio

• Escenarios de redes de barrio (agua, gas, electricidad, información, alcantarillado…)

• Parques de servicios

Espacio público

• Ecodiseño de mobiliario urbano

• MFA• Agua

• Residuos

• MFA

• ACV• Redes

2008

• Análisis exergía

Herramientas Escala

Indicadores de sostenibilidad urbana y herramientas para un planeamiento sostenible

Indicador de autosuficiencia en la gestión de residuos municipales

• Regional

• Barrio

Indicador de autosuficiencia de agua

• Regional

• Barrio

• Parque de servicios

Impacto global ambiental de redes de distribución de energía

• Barrio

Indicadores

SosteniPrA

Índice




Diagnosis ambiental





Área urbana

SosteniPrA


MFA Sector de la Construcción en Catalunya

Proyecto financiado por el MMA A042/2007/3-10.1. Octubre 2007



SosteniPrA

Catalunya, flujos materiales

4.1 Resultados. MFA

1,8 2,0 2,1 1,8 1,9 1,8 1,9 2,0 2,1 2,1 1,9 1,8 1,8 2,2 2,1

7,1 7,5 7,16,1 6,0 6,4 6,3

7,7 8,6 9,3 8,7 9,4 10,111,5 11,6

2,4 2,2 2,42,1 2,4 1,9 1,8

1,91,8

2,2 2,7 2,6 2,42,4 2,7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1.990

1.991

1.992

1.993

1.994

1.995

1.996

1.997

1.998

1.999

2.000

2.001

2.002

2.003

2.004

tone

s pe

r càp

ita

CMD BIOMASSA CMD MINERALS CMD COMB. FOSSILS

90% Prod. PedreraAsociados a la construcción

Crecimiento del 120%

Resultados previos

SosteniPrA

Flujos materiales del sector de la construcción

4.1 Resultados. Metabolismo.

IMPORTS & EXPORTS

ENVIRONMENT, Outputs to Nature (including Landfilling)

MINERAL EXTRACTION MANUFACTUIRING

PROCESSES:

1. Cement, concrete, plast & derivates.

2. Bricks & other clay derivates products.

3. Ceramic products.

4. Wood products.

5. Stone and non metalic products.

6. Others ( metalic, chemical…)

BUILDING

NET ADDITION TO STOCKS

Private & Public

Building

Infrastructure

RoadTrain

HarboursOther (dam…)

C&D Wastes

Energy

Energy Energy

USE

Energy

Energy

Recycling

Dissp.uses

Energy

T

T

Energy

CO2

T

Inputs from nature & Proccess flows

Recycling & Reusing

Outputs to nature (emissions to air, wastes…)

Foreign Trade

Transport (incl. E consumption & emissions)

T

T

T

T

T

T

T

SosteniPrA

0

10

20

30

40

50

60

70

'Consum'

Plàst ics

Químics

Fusta

Bituminosos

Electrics i Iluminació

Aglomerants

Ceràmics

M etàl·lics

Vidre

Petris

Aglomerants42,7%

Químics0,5%

Bituminosos2,8%

Fusta1,6% Plàst ics

0,2%Electrics i luminacioó

0,2%

M etàl·lics1,3%

Ceràmics6,7%

Vidre0,2%

Petris43,9%

Consumo de materiales sector de la construcción 2001

4.1 Resultados. Metabolismo.

SosteniPrA

4.1 Resultados. MFA y ACV

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

Fabricació Construcció TransportSOx (t) NOx (t) COVNM (t) CH4 (t) CO (t)

CO2 (kt) N2O (t) NH3 (t) Met. pesats (kg) PST (t)

Emisiones atmosféricas asociadas al sector de la construcción

SosteniPrA


Flujos artificiales de agua en áreas urbanas




SosteniPrA

Flujos artificiales de aguas en áreas urbanas

4.2 Resultados. Área Urbana. Metabolismo.

SystemWater outputs

154.649.701 m3

Reused water

Inputs Outputs

Primary watersupply losses14.538.367 m3

Secondary water supply losses

46.655.925 m3

Water imports182.208.170 m3

(89,9%)

Domestic waterextraction

20.578.753 m3

Total waterinputs

202.786.923 m3

2001

1.481.298 m3

(0,95 %)

61.194.292 m61.194.292 m33

SosteniPrA


4.2 Resultados. Área Urbana. MFA

Entradas Entradas totales de totales de

materiales en materiales en CatalunyaCatalunya:160 :160

millones de millones de toneladastoneladas

Entradas de Entradas de agua en la agua en la

zona de costa zona de costa analizada:analizada:

> 200 millones > 200 millones de toneladasde toneladas

SosteniPrA


4.2 Resultados. Área Urbana. Metabolismo.

Lluvía

100,7

PrecipitaciPrecipitacióónn(m(m33/a/añño)o)

248.052.680

202.786.923

Entradas aguasEntradas aguas(m(m33/a/añño)o)

70,9

PrecipitaciPrecipitacióónnnn(m(m33/hab/a/hab/añño)o)

SosteniPrA

4.2 Resultados. Área Urbana. Indicador

407Precipitation on urbanised areas (l hab-1 day-1)

330 453 219Precipitation on urbanised areas (m3 year-1)

148.8Precipitation on urbanised areas (m3 hab-1 year-1)

363.9Urbanized surface in the system (km2)

433 743 600Total Precipitation (m3 year-1)

0.62wss

478.2Surface covered by studied municipalities (km2)

Año 2002

SosteniPrA


9.001.825

148.354.404

15.487.246

4.870.384

1.934.379

Total entradas

agua (m3)

0.09 20 865 58538 989 44643.8Sitges

0.3713 206 44217 008 29620.4Viladecans

0.7919 568 25221 187 28021.2Badalona

1.7584 301 14094 094 880100.4Barcelona

4.002 248 6502 565 0003.0Mataró

wss

Precipitación en áreas

urbanizadas(m3 año-1)

PrecipitaciónTotal (m3 año-1)

Superficie(km2)Municipio

Año 2002

SosteniPrA


Flujos de residuos en áreas urbanas




SosteniPrA

Flujos de residuos urbanos


0.4920 180271956 718Castelldefels

0.27 131 473 1547.5 1 593 075 Barcelona

1.5339 672355844 210Gavà

18.31337 325154032 940Sant Adriàde Besòs

mwssx

Residuosimportados(tons año-1)

Núm.deinstalaciones

WM

Generación de residuos

(kg cap-1año-1)PoblaciónMunicipio

SosteniPrA


Aplicación del Análisis del Ciclo de Vida en áreas

urbanas




SosteniPrA

4.3 Resultados. Barrio. ACV

Además del análisis de la infraestructura, en este caso se realizó un análisis de sensibilidad según la densidad urbana.

Escenario 1 Escenario 2

Escenarios de densidad urbana

SosteniPrA


Los resultados señalan que el impacto de la red principal en zonas de baja densidad llega a superar el 50% del impacto en algunas categorías.

De acuerdo con esto se plantean escenarios alternativos de subministro de gas en zonas de baja densidad para eliminar la red principal.

Sistemas de subministro de gas

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Si se tiene que construir una red principal de gas natural de una longitud superior a los 62 metros para un solo usuario, ambientalmente es preferible usar un sistema discontinuo con depósitos de propano por cinco de las seis categorías analizadas.

Balance ambiental entre sistemas de distribución de gas

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Análisis del metabolismo de áreas urbanas y definición de

indicadores

SosteniPrA

4.3 Resultados. Barrio. Metabolismo

Vector energía: consumo global

Gas Natural Comb. líquidosElecticidad Solar térmico

CONSUMO TOTAL: 5.000,2 Tep

Consumo por visitante: 0,35 Kep/usuario (4 kWh/usuario)

Energía renovable: 39,2 Tep (0,8%) en 757 m2 de paneles

Vehículos y maquináriade jardinería

Fuentes ornamentales

Cultural Educación Deporte Equipamientos singulares

29 268,3 0,7 %

87,85,1

EdificiosJardines

1,2 3,9 25,1 15,6 19,4 27,7

%

%

7,1

Iluminación

Alta variabilidad en la cantidad de energía consumida entre distintos tipos de servicios.

SosteniPrA

4.3 Resultados. Barrio. Indicador.

Vector energía: ratios de consumo

Alta variabilidad de consumo energético en cada tipo de servicio.

Toe Koe/visitor Koe/m2

Max. Min. Max. Min. Max. Min.

Cultural field

Museums 907 4.8 2.48 0.03 70.88 0.86

Theatres 116 0.9 1.25 0.03 w.s.d. w.s.d.

Educationalfield

Schools1 32.7 5.4 91.672 21.452 17.11 5.39

Special educationschools 43,8 13,3 211,712 138,812 w.s.d. w.s.d.

Universitycenters 363,0 211,4 211,362 63,542 19,03 5,28

Sports field

Stadiumsand open air pitches 199 0 5.20 0.00 - -

Sports center - 4,9 w.v.d. w.v.d. -

Swimmingpools 522.8 52 2.50 0.43 - -

Singular facilities

Internationaltrade fair - 971.9 - 0,71 - -

Multifunctionalcenter - 324.7 - 0,34 - -

Art craft, restorationand museumscenter - 55.8 - 0,04 - -

Funicular railway - 32.7 - 0,27 - -

Source: Own elaboration1 includesthe nurseries, prim ary and secondaryschools, as in many cases they are mixed in one building

with only one electricity/gas meter.2 schoolsdo not have visitors; this data is the annual consumptionper student.

w.s.d. without surfacedata

w.v.d. withoutvisitorsdata



Cultural field

Museums 907 4.8 2.48 0.03 70.88 0.86

Theatres 116 0.9 1.25 0.03 w.s.d. w.s.d.

Educationalfield



Cultural field

Museums 907 4.8 2.48 0.03 70.88 0.86

Theatres 116 0.9 1.25 0.03 w.s.d. w.s.d.

Educationalfield

Schools1 32.7 5.4 91.672 21.452 17.11 5.39



Sports field

Schools1 32.7 5.4 91.672 21.452 17.11 5.39



Sports field



Swimmingpools 522.8 52 2.50 0.43 - -

Singular facilities



Swimmingpools 522.8 52 2.50 0.43 - -

Singular facilities

















Ratio 1-3 (Kep/student)

Centros universitarios

Ratio 1-82 (Kep/m2)

Museos

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4.3 Resultados. Barrio. Metabolismo y ACV.

Energía: impactos globales

Contribución al impacto global (%)

98 – 53 43 – 1 2 – ~ 0 ~ 0

Gas Natural Comb. liquidosElectricidad Solar térmica

0

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

25.000.000

Esg. Rec. Pot. Esc.Glob.

Esg. Ozó Tox. Hum. Ox. Fotoq. Acidif. Eutrof.

kg e

quiv

alen

ts

Món Verd Món Intermedi Món Gris (Esc. 1)

28,200 t. CO2 equivalentes

9,750 t. 1,4-DB equivalentesEqui

vale

ntkg

.

Green subsyst Intermediate subsyst

Res. Depl. GWP Ozone depl. Hum. Tox. Summersmog

Acidif. Eutrof.

Grey subsyst

Impactos con más unidades equivalentes:

• Potencial de calentamiento global

• Potencial de toxicidad humana.

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Las actividades de servicios no están desmaterializadas:

- Energía: 5.000 Tep/año (4 kWh/usuario)

El consumo de recursos varia entre los diferentes tipos de servicios. En el caso estudiado, los equipamientos deportivos y servicios singulares son aquellos con un metabolismo más intensivo.

Debe tenerse en cuenta que dentro de cada tipología de servicio también hay grandes diferncias en el consumo que pueden ser de alrededor dos órdenes de magnitud.

Usando la cubierta de tres equipamientos (15,3 ha), se puede satisfacer el 60% del total de energía consumida (3.034 Tep).** considerando apta toda la superficie (sobreestimación) y una eficiencia del 15%).

SosteniPrA





Análisis del metabolismo de áreas urbanas y definición de

indicadores

SosteniPrA

Índice




Diagnosis ambiental





Área urbana

SosteniPrA

4.3 Resultados. Barrio. Metabolismo. Indicador.

%

%

Distribución de agua potable y no potable Pérdidas red470 000 m3

CONSUMO TOTAL: 1 200 000 m3

Consumo por visitante: 75 litros por usuario

- Agua potable canalizada: 1 169 500 m3 (97,5%)

- Agua no potable canalizada: 30 500 m3 (2,5%)

- Agua de lluvia: 0 m3 (0%)

FuentesJardines

27

Equipamientos singulares

2251

EducaciónDeporte Cultural Restauración Limpieza calles

29 28 7 5 2722

Otros

Edificios

2 050 000 m3

Vector agua: consumo global

Alta variabilidad en la cantidad de agua consumida entre los distintos servicios.

SosteniPrA


Alta variabilidad de consumo de agua dentro de cada tipología de servicios.

Vector agua: ratios de consumo

Equipamiento deportivo sin piscina o área verde

Equipamiento deportivo con piscina o área verde

Ratio 1-155 (l/visitante)

Ratio 1-170 (l/visitante)

SosteniPrA


Las actividades de servicios no están desmaterializadas:

- Energía: 5.000 Tep/año (4 kWh/usuario)

- Agua: 1.200.000 m3/año (75 litros/usuario)

El consumo de recursos varia entre los diferentes tipos de servicios. En el caso estudiado, los equipamientos deportivos y servicios singulares son aquellos con un metabolismo más intensivo.

Debe tenerse en cuenta que dentro de cada tipología de servicio también hay grandes diferncias en el consumo que pueden ser de alrededor dos órdenes de magnitud.

SosteniPrA


SINERGIAS ENTRE EQUIPAMIENTOS: VECTOR AGUA

Creación de lagunas en los jardines, con agua procedente de la red de agua no potable

87.300Captura de pluviales en las cubiertas de tres equipamientos (corto plazo)

665.190Captura de pluviales en todas las cubiertas (largo plazo)

262.300Reutilización del agua sobrante en las fuentes ornamentales

88.000Reutilización del agua sobrante en las piscinas

Ahorro anual potencial (m3)

Integración de medidas

Combinando estas medidas un volumen de agua equivalente al 50% del agua potable que se usa

actualmente puede ser capturada y usada para reemplazarparte del consumo de agua potable.

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0 m3Flujo de agua reutilizado

21.939 m3Consumo total de agua de la red freática

1.419.210 m3

☺Consumo total de agua de la red potable

36 l.Consumo indirecto de agua por visitante en el “mundo verde”

32,1 l.☺Consumo directo de agua por visitante en los principales equipamientos de servicios (*)

Resultado 2004Evolución 2003-2004Indicador

(*) Poble Espanyol, Palau Sant Jordi, Fira de Barcelona

4.3 Resultados. Barrio. Indicador agua

SosteniPrA


Potencial Recogida Pluviales R * Σ (Ai * RCj)IAH = =

Consumo de agua Σ (Ui * Cj)

Donde: R = Precipitación Ai = Área de recogida (edificios y/o pavimentadas)

RCj = Coeficiente de escorrentía Cj = Consumo específicoUi = Consumidores de agua (trabajadores, jardines, visitantes)

Descripción del Indicador de Autosuficiencia Hídrica (IAH)

El sistema no es autosuficiente y necesita importar agua< 1

> 1 El sistema dispondría de recursos hídricos excedentes SosteniPrA


Ejemplo

EDIFICIOS

PAVIMENTADAS

VEGETACIÓN

Índice Artificialización:Aconstruido

Atotal

SosteniPrA


Leyenda Vials

Accessos aparcaments

Aparcament en superfície

Area logística

Espai peatonal

Edificis

Buit / en construcció

Parcs i jardins

Abandonat / degradat

Llac

Cubiertas de sueloLeyenda

Vials

Accessos aparcaments

Aparcament en superfície

Area logística

Espai peatonal

Edificis

Buit / en construcció

Parcs i jardins

Abandonat / degradat

Llac

PAVIMENTADAS

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Inputs y Uso estudio piloto

Precipitación en construido151 057

Flujo artificial37 544

USO (m3/año) INPUT (m3/año)

Precipitación en vegetación/agua39 241

Uso vegetación

95 % NO POTABLE

Agua no utilizada(salida a alcantarillado)

Uso pluviales • calidad adecuada• adaptado a las condiciones locales• facilidad de comprensión del recurso

Bebida 1 735Limpieza exterior 679

Consumo interior 17 005Irrigación 18 125

SosteniPrA


WSSI - estudio piloto

2.160.84476Periodo 2006

2.851.11628Periodo 1971-2000

IAHEdificios +

pavimentadas

IAH edificios

Precipitación anual, R(mm)

SANTBOI

Si IAH < 1, acciones de minimización del consumo de aguaSi IAH > 1, parques comerciales como proveedores de agua

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El indicador se concibe como una herramienta para:

de parques comerciales

PLANIFICACIÓNRelación adecuada entre cubiertas y

establecimiento de zonas de captación

(RE)DISEÑOAdecuación de áreas de captación

y modificación de jardines

MONITOREOSeguimiento del consumo de agua

y de los recursos hídricos endógenos

EVALUACIÓNDe la autosuficiencia del sistema

y de las mejoras en consumo

AGUA DE RED

AGUASPLUVIALES

ya que• variaciones interanuales de precipitación• agua de red es sistema robusto, funcional y flexible

-Complementariedad

Pero, aunque IAH > 1,

SosteniPrA SosteniPrA


Dr Xavier Gabarrell, Dr Joan Rieradevall, Dr Teresa Vicent, Dr Gara Villalba,

Ramon Farreny, Maria Frakgou, Jordi Oliver, Cristina Sendra

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