Metaboliska kretsloppsmodeller – för ökad samverkan och synergi inom stadsutveckling Björn Frostell, Professor Industriell ekologi Avdelningen för Industriell ekologi Institutionen för Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik Skolan för Arkitektur och Samhällsbyggnad KTH Föredrag vid plattformsmöte #3 ‐ Tvärsamverkan för nya urbana synergier Den 22 oktober 2015, Naturhistoriska Riksmuséet Budskap Kretsloppsmodeller baserade på ett metaboliskt angreppssätt kombinerade med fysiska resursräkenskaper skapar en gemensam utgångspunkt för ökad samverkan och synergi inom hållbar stadsutveckling Samhälle Inflöde Utflöde Lager Vi måste mäta bättre, inflöde, lager, utflöde! Innehåll Viktiga globala trender Vad är ett metaboliskt angreppssätt Tidiga ansatser till metaboliska angreppssätt Industriell ekologi Kretsloppsmodell 2.0 för Norra Djurgårdsstaden Vad kan ett metaboliska kretsloppsmodeller tillföra för ökad synergi och samverkan mellan aktörer? Viktiga övergripande globala trender En ökande världsbefolkning En snabbt ökande stadsbefolkning En snabb ekonomisk globalisering En snabbt ökande resursanvändning Snabbt ökande emissioner Ett metaboliskt angreppssätt Metabolism Summan av de metaboliska aktivititeter som sker i en viss miljö (Merriam‐Webster dictionary) De kemiska processer som pågår i en levande organism för att upprätthålla liv (Oxford dictionaries) Alla kemiska reaktioner som sker inuti en organism (The free dictionary) Ett metaboliskt angreppssätt betraktar samhället som en levande organism, en organism som metaboliserar energi och material för att vidmakthålla och utveckla sina aktiviteter En principiell systemmodell för samhällelig metabolism Samhälle Inflöde Utflöde Lager Inspirerad av Meadows, Thinking in Systems: A Primer, 2008 Systemmodellen tillämpad på hotbilder och potentiella framtida utmaningar för samhället Inflöde Peak oil Peak fosfor Peak metaller Resursbrist (energi, vatten, mat) Lager Infrastruktur Deponier Hemutrustning (vitvaror, möbler mm) Lager i lådor, källare, garage på vindar och hyrda lager, mm Utflöde Miljöpåverkan Planetära gränser Ekologiskt fotavtryck (world overshoot day) Systemmodellen applicerad på samhällelig metabolism Naturlig källa Inflöde Förnyelsebara och icke förnyelsebara fysiska resurser (F&IF RES) Naturlig källa Utflöde Mänskliga Aktiviteter Lager Dagens samhälle Inflöde Utflöde Mänskliga aktiviteter (F&IF RES) Naturlig sänka Tidig industriell epok Lager (t. ex. infrastruktur deponier) Naturlig sänka Systemmodellen applicerad på framtidens samhälle Framtidens samhälle Naturlig källa Naturlig sänka Inflöde Förnyelse‐ bara resurser Mänskliga aktiviteter Produkter Lager Utflöde A Metabolic Carbon Model for the World Deforestation & Land Use Change 1 Earth’s plant Atmospheric Photosynthesis 120 biomass pool 560 750 Plant respiration 60 Litter Fall 60 Soil carbon 1 500 Rivers 1 Soil Respiration 60 Fossil fuel burning 6 Ocean Loss 90 Fossil fuels 4 000 Ocean Uptake 92 Earth’s crust 100 000 000 Seas 38 000 Numbers given in Pg (stocks) and Pg/yr (flows) ‐ adapted from www.globe.gov/projects/carbon Några tidiga metaboliska ansatser Kommunlådan för kväve – Varberg 1995 1400 900 AIR 1100 51 190 82 35 420 130 1100 INDUSTRY 2800 SERVICE 76 INFRASTRUCTURE REAL ESTATE 70 290 170 300 TRANSPORT HOUSEHO LDS 250 FO OD SUPPLY 400 FO RESTRY 2700 AGRICULTURE & FISHERY 3100 370 80 3700 45 1400 250 W ASTE M ANAG EM ENT LAND 130 1600 41 150 45 62 3000 1400 W ATER System Boundary (M unicipal Boundary of Varberg) Burström, Brandt och Frostell, 1995 Fosforflöden i Stockholms län 2009 (Sörenby 2010) Hammarbymodellen – Kretsloppsmodell 1.0 SymbioCity understryker nödvändigheten av synergier mellan olika urbana system Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Circular Economy System Diagram by Ellen Macarthur Foundation Industriell ekologi Industrial Ecology is the study of the technological organisms, their use of resources, their potential environmental impact and the way in which their interactions with the natural world could be restructured to enable global sustainability. Graedle & Allenby (2010) Kretsloppsmodell för Norra Djurgårdsstaden Kretsloppsmodell 2.0.för Norra Djurgårdsstaden Ulf Ranhagen, Adj. Professor, KTH Skolan för Arkitektur och Samhällsbyggnad Björn Frostell, Professor, KTH - Skolan för Arkitektur och Samhällsbyggnad Kretsloppsmodell 2.0 ‐ Grundidé Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Stockholm stads mind‐map över förväntningar på Kretsloppsmodellen Främja En hållbar livsstil Ge kunskap om Ekosystem‐ gränser Tydliggöra System‐ konsekvenser Redskap för uppföljning av miljömål Visa miljödata på olika sätt Pedagogisk med människan i i centrum Verktyg för stadens uppföljning Stöd för samhällsekonomiska analyser och prioriteringar Tillhandahålla kunskap om ekosystem Planerings‐ verktyg Dynamiskt analysverktyg Stöd för analys av resursanvändning Stöd för systemsyn och helhet Främja export Inspirera Informera och illustrera ‐ ge kunskap Visa olika geografiska skalor Prioritera Kommunicera med olika aktörer mellan material‐ flöden Kretslopps‐ modellen ska vara heltäckande Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Kretsloppsmodell 2.0 – Konceptuell uppbyggnad The Globe Nivå 0 Economic Energy interaction Social Grundläggande koppling till HUT* Human activities Social interaction Formal economy Physical metabolic interactions energy & materials Ecologic *Hållbar utveckling Atmosphere Extern energiförsörjning Biosphere Globalt Lokal energiförs/prod Energianvändning Emissioner Lokalt Regionalt Hydrosphere Litosphere Hydrosphere Biosphere Atmosphere Space El Kärnkraft Litosphere Bostäder* Uran Kontor Vattenkraft Vindkraft A cone cut out from the earth Inner cone = Econosphere Earth system Bränslen Olja Transporter Naturgas Outer cone = Ecosphere Biodrivmedel Built environment ‐ urban functions Transport system Energy‐, water‐, waste systems Industri Lokal sol/vindkr. Middle cone = Sociosphere Värme Träbränsle Urban biosphere enlarged Kraft‐ värme Kol Service Sektor x Kyla Hushållsavf. Fjärrkyla Sektor y Abs. kyla Ecosystem services *För varje sektor bokförs energianvändningen för de fyra energislagen i MJ/år Nivå 1 Nivå 2 Grundläggande koppling till de planetära systemen Den visualiserade Kretsloppsmodell 2.0 Nivå 3 Specifika fysiska resursräkenskaper Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Lågvärdig värme Kretsloppsmodell 2.0 – Konceptuell tankemodell på nivå 2 Atmosfär Biosfär Hydrosfär Litosfär Hydrosfär Biosfär Atmosfär Jorden Litosfär Utskuren kon av jorden Innersta kon = Ekonosfär Mellankon = Sociosfär Yttre kon = Ekosfär Byggd miljö och urbana funktioner Energi‐, vatten‐, avfallssystem Transportsystem Ekosystemtjänster Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH juni 2013 Biosfär förstorad Systemskalor – mer förfinade indelningar inom och utom NDS MATERIAL VÄRLDEN EUROPA SVERIGE REGION/LÄN STOCKHOLM STAD NDS SOM HELHET DELOMRÅD EN KVARTER I MITTEN: BYGGNAD / RUM MÄNNISKOR VERKSAMHETER STOCKHOLM STAD VATTEN REGION/LÄN SVERIGE EUROPA VÄRLDEN Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad ENERGI ENERGI VATTEN ICT MATERIAL KRETSLOPPSMODELL 2.0. för Norra Djurgårdsstaden – slutligt koncept. Ulf Ranhagen, Björn Frostell. September 2013 ICT VATTEN ENERGI ICT 0 KRETSLOPPSMODELL 2.0. för Norra Djurgårdsstaden – slutligt koncept. MATERIAL Ulf Ranhagen, Björn Frostell. September 2013 ICT VATTEN ENERGI ICT 0 KRETSLOPPSMODELL 2.0. för Norra Djurgårdsstaden – slutligt koncept. MATERIAL Ulf Ranhagen, Björn Frostell. September 2013 MOLNBILDNING I ATMOSFÄREN VATTENKRAFT VÅGKRAFT HAVET DAGVATTEN NDS EXTERN GEOTERMI FJÄRR KYLA ENERGI LOKAL GEOTERMI EXTERN SOLVÄRME FJÄRR VÄRME VP RENINGS ANLÄGGN. LOKAL SOLVÄRME EXTERN SOLEL LOKAL SOLEL EXTERN VIND KÄRNKRAFT VATTEN SJÖAR HAV VATTEN VERK TRAFIK DAG VATTEN VÄRMELAGER LOKAL VIND HYGIENISERINGS ANLÄGGNING HYGIENI SERINGS LAGER BRUKARE KLOSETTVATTEN AVFALLSASKA FJÄRRVÄRME BIO ROPSTEN INDUSTRITILLVERKNING AVLOPPS VERK URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE LOKAL BIOGASANL. SKOGSBRUK EXT FJÄRRVÄRME BIO HÖGDALEN ÅTER BRUKSCENTRUM SOPSUGSTERMINAL KOMPOST MATAVFALL BIOGAS ANLÄGGNING OLJA TILLVERKNING HANDEL LOGISTIK CENTRAL HANDEL TILLVERKNING KOL BIOPELLETS DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING HANDEL GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGN.MTRL HANDEL TILLVERKNING JORDBRUK KRETSLOPPSMODELL 2.0. för Norra Djurgårdsstaden – slutligt koncept. SKOGS BRUK MATERIAL Ulf Ranhagen, Björn Frostell. September 2013 MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK NORRA DJURGÅRDSSTADEN NORRA DJURGÅRDSSTADEN TILLHANDEL HANDEL TILLVERKNING BIOPELLETS DEPONI VERKNING FARLIGT AVFALL NDS KONSUMENT TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL KOL ANVÄNDARE Människor och urbana funktioner LOGISTIK CENTRAL Boende Användare BIOGASANL. ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL OLJA Arbetande Besökare SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST Konsumenter KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. SKOGSBRUK BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL Resurseffektiva byggnader URBANA FUNKTIONER och transporter BEBYGGELSE Ekosystemtjänster VÄRMELAGER VATTENVERK INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad VÅGKRAFT MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad MATERIAL SKOGSBRUK GRUVOR BYGG OCH ANLÄGGNINGS MATERIAL JORDBRUK TILLVERKNING BIOPELLETS HANDEL HANDEL NDS TILLVERKNING DEPONI FARLIGT AVFALL TILLVERKNING TILLVERKNING HANDEL HANDEL LOGISTIK CENTRAL ÅTERBRUKSCENTRUM STADSODLING MATAVFALL KOL OLJA SOPSUGSTERMINAL UNDERHÅLL KOMPOST BIOGASANL. SKOGSBRUK KONSUMENT ANVÄNDARE LOKAL BIOGASANL. BIOMASSA SVARTVATTEN KÄRNKRAFT GRÅVATTEN KRAFTVÄRME URINLAGER VA-VERK LOKAL VIND URBANA FUNKTIONER BEBYGGELSE EXTERN VIND SOLEL VÄRMELAGER INTERN SOLVÄRME EXTERN SOLEL ENERGI VATTENVERK TRAFIKDAGVATTEN EXTERN SOLVÄRME GEOTERMI VATTEN SJÖAR HAV FJÄRRKYLA DAGVATTEN EXTERN GEOTERMI VATTENKRAFT MOLN ATMOSFÄR HAVET VÅGKRAFT Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Kretsloppsmodell 2.0 – nivå 3 Kol Skiss till räkenskaper för kolflöden Extern produktion Globalt Lokal produktion Konsumtion/service Lokalt Regionalt Mat Mat Kons‐produkter Konsument‐ produkter Byggmaterial Bygg‐ material Träbränsle Kraft‐ värme Kol Hushållsavf. Bostäder* Kontor Industri Transporter Energi‐ produktion Energiprod Transport Olja Service Naturgas Biodrivmedel Sektor x RP 1 RP 3, 4 RP 2 *För varje sektor bokförs kolomsättningen i total mängd/år och mängd per person och år Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Emissioner Från Hammarby sjöstad till Norra Djurgårdsstaden Back‐casting metodik Vision without action is a daydream Action without vision is a nightmare Grad av hållbarhet Kretsloppsmodell 2.0 2030/2050 Alternativ strategi: snabb‐långsam 3 2 1 Alternativ strategi: långsam-snabb Kort sikt Medellång sikt Lång sikt Hammarbymodellen 2010/2015 Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Tid Behov av utveckling Definiera kopplingar och samarbeten med parallellt pågående projekt som Smart Cities SRS, aktiviteter inom CESC (Centre for Sustainable Communication), etc Utveckling av pedagogiska beskrivningar med hjälp av visualisering och animering Beskrivning i ett framtidsperspektiv, i utgångsläget och olika etapper – vidareutveckling av alternativa framtidsscenarier typ centraliserat – decentraliserat Fördjupad beskrivning av helhetsmodellen och delmodeller för material, energi och vatten kopplat till ekosystemtjänster Utveckla ett dynamiskt analysverktyg för simuleringar av ämnesflöden Använda modellen för att ta fram en karta över utförda, pågående och möjliga framtida FoU-projekt Söka mekanismer och plattformar för ökad aktörsmedverkan – staden, kretsloppsbolagen, övriga näringslivet, civilsamhället och akademin Utveckla material på engelska och andra språk och söka internationell samverkan Ulf Ranhagen och Björn Frostell KTH sep 2013 ‐ Stockholms stad Vad kan ett metaboliska kretsloppsmodeller och fysiska resursräkenskaper tillföra för ökad synergi och samverkan mellan aktörer? Tvärsektoriell samverkan för nya urbana synergier – viktiga utmaningar Vilka sektorer behöver samverka? Hur skapar man en gemensam problembild? Hur får man ett gemensamt språk? Hur uppnår man en gemensam målbild? Hur skapar man incitament för olika aktörer att samverka? Hur får man nya sociotekniska system att fungera rent praktiskt? Hur skapar man fungerande affärsmodeller? Metaboliska kretsloppsmodeller med räkenskaper kan bidra till en ge en samlande bild av det komplexa moderna samhället och dess resursflöden bidra till att skapa en gemensam bild av storleken på olika resursflöden och skapa en utgångspunkt för tvärsektoriell samverkan Tack för uppmärksamheten! frostell@kth.se
© Copyright 2025