Städtischer Stoffwechsel – Wikipedia

Urbaner Stoffwechsel ist ein Modell zur Erleichterung der Beschreibung und Analyse der Stoff- und Energieflüsse innerhalb von Städten, wie sie beispielsweise bei einer Stoffstromanalyse einer Stadt vorgenommen werden. Es bietet Forschern einen metaphorischen Rahmen, um die Wechselwirkungen von natürlichen und menschlichen Systemen in bestimmten Regionen zu untersuchen.^[1] Von Anfang an haben die Forscher die Parameter des urbanen Stoffwechselmodells optimiert und verändert. C. Kennedy und andere Forscher haben in dem Papier von 2007 eine klare Definition erstellt Der sich wandelnde Stoffwechsel von Städten Der städtische Stoffwechsel sei “die Summe des technischen und sozioökonomischen Prozesses, der in Städten stattfindet und zu Wachstum, Energieerzeugung und Abfallvermeidung führt”.^[2] Angesichts der wachsenden Besorgnis über den Klimawandel und die atmosphärische Degradation ist die Verwendung des urbanen Stoffwechselmodells zu einem Schlüsselelement bei der Bestimmung und Aufrechterhaltung des Nachhaltigkeits- und Gesundheitsniveaus in Städten auf der ganzen Welt geworden. Der städtische Stoffwechsel bietet eine einheitliche oder ganzheitliche Sichtweise, um alle Aktivitäten einer Stadt in einem einzigen Modell zu erfassen.

Geschichte[edit]

Mit tiefen Wurzeln in der Soziologie waren Karl Marx und sein Forscherkollege Friedrich Engels möglicherweise die ersten, die Bedenken zu Themen äußerten, die wir heute als urbanen Stoffwechsel bezeichnen würden. Marx und Engels konzentrierten sich auf die gesellschaftliche Organisation der Ernte des Erdmaterials, indem sie “die dynamischen inneren Beziehungen zwischen Mensch und Natur analysierten”.^[1] Marx benutzte die Metapher des Stoffwechsels, um auf die tatsächlichen metabolischen Interaktionen zu verweisen, die durch die körperliche Anstrengung des Menschen stattfinden, um die Erde als Nahrung und Schutz zu kultivieren.^[3] Kurz gesagt, Marx und Engels fanden heraus, dass Menschen, die solche körperliche Arbeit ausübten, letztendlich auch die biophysikalischen Prozesse veränderten. Dieses Eingeständnis, die biophysikalische Landschaft zu verändern, ist das erste Sprungbrett für die Schaffung eines urbanen Metabolismus in der Sozialgeographie. Sie benutzten den Stoffwechsel auch, um den Stoff- und Energieaustausch zwischen Natur und Gesellschaft als Kritik der Industrialisierung (1883) zu beschreiben, die eine interdependente Menge gesellschaftlicher Bedürfnisse schuf, die durch die konkrete Organisation der menschlichen Arbeit ins Spiel gebracht wurden. Marx vertrat die Ansicht, dass der städtische Stoffwechsel zu einer Macht an sich wird (wie der Kapitalismus) und die Gesellschaft kontrollieren wird, es sei denn, die Gesellschaft ist in der Lage, sie zu kontrollieren.

Später, als Reaktion auf Industrialisierung und Kohlenutzung, unternahm Sir Patrick Geddes, ein schottischer Biologe, 1885 eine ökologische Kritik der Urbanisierung und war damit der erste Wissenschaftler, der eine empirische Beschreibung des gesellschaftlichen Stoffwechsels im makroökonomischen Maßstab versuchte.^[4] Durch seine experimentelle Urbanisierungsstudie erstellte er anhand einer Input-Output-Tabelle ein physisches Budget für den urbanen Energie- und Materialdurchsatz.^[3]

„Die Geddes-Tabelle bestand aus den Energieträgern und Stoffen, die in drei Stufen in Produkte umgewandelt wurden: (1) Gewinnung von Brennstoffen und Rohstoffen, (2) Herstellung und Transport und (3) Austausch. Die Tabelle umfasste auch die verwendeten Zwischenprodukte für die Herstellung oder den Transport der Endprodukte; Berechnung der Energieverluste zwischen jeder der drei Stufen; und das resultierende Endprodukt, das im Vergleich zu seinem gesamten Materialeinsatz stofflich oft überraschend klein war.^[4]

Es dauerte bis 1965, als Abel Wolman in seiner Arbeit “The Metabolism of Cities”, die er als Reaktion auf die sich verschlechternden Luft- und Wasserqualitäten in amerikanischen Städten entwickelte, den Begriff des städtischen Stoffwechsels vollständig entwickelte und verwendete.^[2] In dieser Studie entwickelte Wolman ein Modell, mit dem er die Zu- und Abflussraten einer hypothetischen amerikanischen Stadt mit 1 Million Einwohnern bestimmen konnte. ^[5] Das Modell ermöglicht die Überwachung und Dokumentation der genutzten natürlichen Ressourcen (hauptsächlich Wasser) und die daraus resultierende Abfallentstehung und -abgabe.^[6] Die Studie von Wolman hat gezeigt, dass die natürlichen Ressourcen, die wir täglich nutzen, physisch begrenzt sind und bei häufiger Nutzung die Sammlung von Abfällen Probleme verursachen kann und wird. Es half auch, Forscher und Fachleute ihrer Zeit zu fokussieren, um ihre Aufmerksamkeit auf die systemweiten Auswirkungen des Konsums von Gütern und der sequentiellen Produktion von Abfällen in der städtischen Umgebung zu richten.^[7]

Ausgehend von Wolmans Pionierarbeit in den 60er Jahren begann der Umweltschützer Herbert Girardet (1996) seine Erkenntnisse im Zusammenhang zwischen urbanem Stoffwechsel und nachhaltigen Städten zu sehen und zu dokumentieren.^[6] Girardet legte den Grundstein für den industrieökologischen Ansatz des urbanen Stoffwechsels, der als “Umwandlung der Natur in die Gesellschaft” betrachtet wird.^[7] Abgesehen davon, dass er ein großer Verfechter und Popularisierer des städtischen Stoffwechsels war, prägte und zeichnete Girardet maßgeblich den Unterschied zwischen einem „zirkulären“ und „linearen“ Stoffwechsel.^[7] In einem Kreislauf entsteht fast kein Abfall und fast alles wird wiederverwendet. Girardet charakterisiert dies als einen natürlichen Weltprozess. Andererseits hat ein „linearer“ Stoffwechsel, der als urbaner Weltprozess charakterisiert wird, einen klaren Ressourcen-Input und Abfall-Output. Girardet betont, dass der beschleunigte Einsatz von linearen Stoffwechselvorgängen in städtischen Umgebungen mit dem Wachstum der Städte eine drohende globale Krise hervorruft.

In jüngerer Zeit wurde der Metabolismus-Referenzrahmen bei der Berichterstattung über Umweltinformationen in Australien verwendet, wo Forscher wie Newman damit begonnen haben, städtische Stoffwechselmaße zu verknüpfen, und es wurde vorgeschlagen, dass er verwendet werden kann, um die Nachhaltigkeit einer Stadt innerhalb der Ökosystemkapazität, die es unterstützen kann.^[8] Diese Forschung ist hauptsächlich auf einer deskriptiven Ebene geblieben und hat nicht die politischen oder sozialen Kräfte der Stadtform und -stadien erreicht.^[1] Aus dieser Forschung geht ein starkes Thema in der aktuellen Literatur zur städtischen Nachhaltigkeit hervor, das die Notwendigkeit darstellt, das städtische System als Ganzes zu betrachten, um die komplexen Probleme am besten zu verstehen und zu lösen.^[5]

Zwei Hauptschulen der Herangehensweise[edit]

Die Energiemethode[edit]

In den 1970er Jahren entwickelt, wollte Howard T. Odum, ein Systemökologe, die Abhängigkeit von der Quelle fast aller Energie auf dem Planeten betonen: der Sonne.^[6] Odum glaubte, dass frühere Forschungen und Entwicklungen zum städtischen Stoffwechsel fehlten und die qualitativen Unterschiede der Massen- oder Energieflüsse nicht berücksichtigten. Odums Studie berücksichtigte dies und prägte den Begriff “Emergy”, um die Stoffwechselströme zu verfolgen und zu erklären, indem er die Sonnenenergie misst, die direkt oder indirekt verwendet wird, um ein Produkt herzustellen oder eine Dienstleistung zu erbringen. Diese Methode betont auch die Verwendung einer Standardmaßeinheit zur Berechnung der Energie-, Nährstoff- und Abfallbewegung im biophysikalischen System; die gewählte Einheit war “Solar Equivalent Joule” (sej). Auf den ersten Blick scheint die Verwendung von Standardeinheiten eine nützliche Idee für die Berechnung und den Vergleich von Zahlen zu sein; in Wirklichkeit hat sich die Fähigkeit, alle städtischen Prozesse in Sonnenenergie-Joule umzuwandeln, als schwierig und schwer zu verstehen erwiesen.^[1]

Stoffstromanalyse[edit]

Derzeit wird der Urban Metabolism (UM)-Ansatz, wie er aus der internationalen Literatur abgeleitet wurde, mehrmals angewendet, um städtische Ströme und die damit verbundenen Auswirkungen zu bewerten und zu beschreiben, wobei verschiedene Werkzeuge wie die Materialflussanalyse (MFA) (Ioppolo et al., 2014).^[9]

Das MFA, das in den 1990er Jahren von Baccinni und Brunner erforscht wurde, “misst die Materialien, die in ein System fließen, die Bestände und Flüsse darin und die resultierenden Emissionen des Systems in andere Systeme in Form von Umweltverschmutzung, Abfall oder Exporten.”^[1] Ähnlich wie Wolmans Fallmodell für eine hypothetische amerikanische Stadt basiert diese Methode auf dem Konzept, dass die Masse der verwendeten Ressourcen gleich der Masse „plus“ Bestandsveränderungen ist.^[1] Die MFA-Technik ist zur Mainstream-Schule des städtischen Stoffwechsels geworden, weil sie praktischere Einheiten verwendet, die die Öffentlichkeit, Arbeiter, Regierungsbeamte und Forscher verstehen können.^[6]

Anwendungen[edit]

Es gibt vier Hauptanwendungen des städtischen Stoffwechsels, die heute von Stadtplanern und Designern verwendet werden; Nachhaltigkeitsberichterstattung, städtische Treibhausgasbilanzierung, mathematische Modellierung für Politikanalyse und Städtebau.

Nachhaltigkeitsindikatoren[edit]

Da das Thema Nachhaltigkeit heute im Mittelpunkt vieler Umweltthemen steht, besteht eine der Hauptanwendungen des urbanen Stoffwechsels in der Neuzeit darin, das Nachhaltigkeitsniveau in Städten und Regionen auf der ganzen Welt zu verfolgen und aufzuzeichnen. Der urbane Stoffwechsel sammelt wichtige und sehr nützliche Informationen über Energieeffizienz, Stoffkreislauf, Abfallmanagement und Infrastruktur im urbanen Umfeld. Das urbane Stoffwechselmodell erfasst und analysiert Umweltbedingungen und -trends, die für politische Entscheidungsträger leicht verständlich und somit im Zeitverlauf vergleichbar sind^[6] Dies erleichtert das Auffinden ungesunder Muster und die Entwicklung eines Aktionsplans zur Verbesserung des Nachhaltigkeitsniveaus.

Treibhausgasbilanzierung[edit]

Getreu dem Nachhaltigkeitsgedanken ist der urbane Stoffwechsel auch ein hilfreiches Instrument, um die Treibhausgasemissionen auf Stadt- oder regionaler Ebene zu verfolgen. Wie oben erwähnt, hat die Produktion von Treibhausgasen mit der Verbreitung von linearen Stoffwechselvorgängen wie Autos seit der Geburtsstunde des Automobils exponentiell zugenommen und die Massenproduktion verursacht ein Problem für unsere Atmosphäre.^[7] Der städtische Stoffwechsel hat sich als notwendiges Instrument zur Messung von Treibhausgasen erwiesen, da es sich um ein Output- oder Abfallprodukt handelt, das durch den menschlichen Verzehr entsteht. Das Modell liefert quantifizierbare Parameter, die es den Beamten ermöglichen, ungesunde Mengen an Treibhausgasemissionen zu markieren und einen Aktionsplan zu ihrer Senkung zu entwickeln.^[6]

Mathematische Modelle[edit]

Abgesehen von den beiden oben genannten Abrechnungsanwendungen hat der städtische Stoffwechsel damit begonnen, mathematische Modelle zu entwickeln, um Partikel- und Nährstoffgehalte innerhalb des städtischen Stoffwechselmodells zu quantifizieren und vorherzusagen. Solche Modelle wurden meist von MFA-Wissenschaftlern erstellt und verwendet und sind hilfreich bei der Bestimmung gegenwärtiger und zukünftiger Teilprozesse und Materialbestände und -ströme innerhalb der städtischen Umwelt ^[6] Mit der Fähigkeit, zukünftige Werte vorherzusagen, ermöglichen diese mathematischen Modelle Fortschritte und die Einführung möglicher Programme zur Vermeidung von Umweltverschmutzung anstelle von in der Vergangenheit bevorzugten Lösungen am Ende der Rohrleitung.^[10]

Designtools[edit]

Durch die Nutzung der 3 oben genannten Anwendungen können Wissenschaftler und Fachleute den städtischen Stoffwechsel von Anfang an als Gestaltungswerkzeug nutzen, um eine grünere und nachhaltigere Infrastruktur zu schaffen. Durch die Rückverfolgung von Energie-, Material- und Abfallströmen durch städtische Systeme als Ganzes können Veränderungen und Veränderungen vorgenommen werden, um die Kreisläufe zu schließen, um einen Kreislaufstoffwechsel zu schaffen, in dem Ressourcen recycelt werden und fast kein Abfall entsteht.^[6] Solche Initiativen werden auf der ganzen Welt mit Technologien und Erfindungen ins Leben gerufen, die das umweltfreundliche Bauen so viel einfacher und zugänglicher machen.

Die Verwendung des Modells ist jedoch nicht auf eine strikt funktionale Analyse beschränkt, da das Modell angepasst wurde, um die relationalen Aspekte der städtischen Beziehungen zwischen Infrastruktur und Bürgern zu untersuchen.^[11]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Anmerkungen[edit]

Literaturverzeichnis[edit]

• Baccini, P. (2007). Der Stoffwechsel einer Stadt: Auf dem Weg zur nachhaltigen Entwicklung urbaner Systeme. Zeitschrift für urbane Technologie, 4(2), 27-39.
• Boyle, HG (1994). Metropolitane Ernährungssysteme in Entwicklungsländern: Die Perspektive des “urbanen Stoffwechsels”. GeoJournal, 34(3), 245-251.
• Sauberere Produktion gegenüber End-of-Pipe. (nd). Abgerufen von http://www.centric.at/services/cleaner-production/cleaner-production-versus-end-of-pipe
• Decker, E., Elliot, S., Smith, F., Blake, D. & Rowland, FS (2000). Energie- und Materialfluss durch das urbane Ökosystem. Energieumwelt, 25, 685-740.
• Fischer-Kowalski, M. (1998). Der Stoffwechsel der Gesellschaft Die Geistesgeschichte der Stoffstromanalyse, Teil I, I 860-I 970. Journal of Industrial Ecology, 2(1), 61-78.
• Kennedy, C., Cuddihy, J. & Engel-Yan, J. (2007). Der sich verändernde Stoffwechsel der Städte. Zeitschrift für Industrieökologie, 11 (2), 43-59.
• Kennedy, C., Pincetl, S. & Bunje, P. (2011). Das Studium des urbanen Metabolismus und seine Anwendungen für die Stadtplanung und -gestaltung. Umweltverschmutzung,159, 1965-1973.
• McDonald, GW, & Patterson, MG (2007). Die Kluft in der urbanen Nachhaltigkeit überbrücken: Vom menschlichen Ausnahmedenken zum neuen ökologischen Paradigma. Urban Ecosyst, 10, 169-192.
• Newman, P. (1999). Nachhaltigkeit und Städte: Erweiterung des Stoffwechselmodells. Landschafts- und Stadtplanung, (44), 219-226.
• Pincetl, S., Bunje, P. & Holmes, T. (2012). Eine erweiterte urbane Metabolismusmethode: Hin zu einem systemischen Ansatz zur Bewertung urbaner Energieprozesse und -ursachen. Landschafts- und Stadtplanung, 193-202.
• Zustand des Umweltbeirats. (1996). Umweltzustandsbericht 1996: CSIRO.
• Wachsmuth, D. (2012). Drei Ökologien: Urbaner Stoffwechsel und die Gesellschaft-Natur-Opposition. The Sociological Quarterly, (53), 506-523.
• Wolman, A. (1965). Der Stoffwechsel der Städte. Scientific American, 213(3),179-190.

Externe Links[edit]