インフラストラクチャー

公共インフラとは、国民（政府によって代表される）が所有または利用できるインフラのことである。^{[ 10 ]}これには以下が含まれる。^{[ 10 ]}

• 輸送インフラ– 車両、道路、鉄道、ケーブル、および輸送の資金調達
  • 航空インフラ– 航空における航空交通管制技術
  • 鉄道輸送– 線路、信号、電化
  • 道路輸送– 道路、橋、トンネル
• 重要インフラ– 人間の生命維持に必要な資産
• エネルギーインフラ–化石燃料および再生可能エネルギー源の送電と貯蔵
• 情報通信インフラ– 情報の保存と配信のシステム
• 公的資本– 政府所有資産
• 公共事業– 自治体のインフラ、維持管理機能および関連機関
• 都市ごみ– ごみの発生、収集、管理
• 持続可能な都市インフラ―持続可能な生活のための技術、建築、政策
• 給水ネットワーク– 給水の配給と維持管理
• 廃水インフラ– 廃水の処分と処理
• インフラ整備に基づく開発

個人インフラを具体化する一つの方法は、それを人的資本の観点から考えることである。^{[ 11 ]}ブリタニカ百科事典では、人的資本は「特定の人口集団内の個人やグループが所有する無形の集合的資源」と定義されている。^{[ 12 ]}個人インフラの目標は、経済主体の価値の質を決定することである。これは、経済プロセスにおける経済的代理人（教師、非熟練労働者、熟練労働者など）の役割、個人にとっての個人インフラの重要性（短期および長期の教育消費）、個人インフラの社会的関連性という3つの主要なタスクにつながる。^{[ 11 ]}本質的に、個人インフラは、経済、個人の成長、社会的影響に関連するインフラに対する人間の影響をマッピングするものである。

制度的インフラストラクチャは、「経済憲法」という用語から派生する。ジャンピエロ・トリッシによれば、制度的インフラストラクチャは経済政策および法政策の対象となる。それは成長を阻害し、規範を設定する。^{[ 11 ]}それは平等な経済データの公正な扱いの度合いを指し、経済主体が独自の経済計画を策定し、他者と協力してそれを実行できる枠組みを決定する。

持続可能なインフラとは、環境、経済、社会への影響を考慮した設計および建設プロセスを指します。^{[ 9 ]}このセクションには、材料、水、エネルギー、輸送、廃棄物管理インフラなど、持続可能な計画のいくつかの要素が含まれています。^{[ 9 ]}考慮すべき要素は他にも無数にありますが、このセクションではそれらは取り上げません。

物質的インフラは、「経済主体の基本的な物理的および社会的要求を満たすために必要なインフラ財およびサービスの生産に本質的に貢献する、移動不可能で非循環的な資本財」と定義される。^{[ 11 ]}物質的インフラには、1)社会的ニーズの充足と 2)大量生産という2 つの明確な特性がある。最初の特性は人間の生活の基本的ニーズに関係する。2 番目の特性はインフラ財およびサービスの入手困難性である。^{[ 11 ]}今日、インフラを構築するために使用できるさまざまな材料がある。最も一般的なものは、アスファルト、コンクリート、鋼鉄、石材、木材、ポリマー、複合材料である。^{[ 13 ]}

ビジネス辞書によると、経済インフラは「通信、輸送、流通ネットワーク、金融機関および関連する国際市場、エネルギー供給システムなど、ビジネス活動を可能にする国内の施設」と定義できます。^{[ 14 ]}経済インフラは生産活動やイベントを支えます。これには、道路、高速道路、橋、空港、自転車インフラ、配水ネットワーク、下水道システム、灌漑施設などが含まれます。^{[ 11 ]}

社会インフラは、社会サービスを支える施設の建設と維持管理と広く定義できる。^{[ 15 ]}社会インフラは、社会的な快適さを高め、経済活動を促進するために作られる。これには、学校、公園や遊び場、公共の安全のための施設、廃棄物処理場、病院、スポーツエリアなどが含まれる。^{[ 11 ]}

コア資産は不可欠なサービスを提供し、独占的な特性を持っています。^{[ 16 ]}コアインフラストラクチャを求める投資家は、収益、収益の低変動性、分散、インフレ保護、長期負債のマッチングという 5 つの特性を求めています。^{[ 16 ]}コアインフラストラクチャには、道路、高速道路、鉄道、公共交通機関、水道、ガス供給など、主要なタイプのインフラストラクチャがすべて含まれます。

基本的なインフラとは、主要な鉄道、道路、運河、港湾、ドック、電磁電信、排水設備、堤防、埋め立てを指します。^{[ 11 ]}これは、私たちが日常生活で目にする、よりよく知られた一般的なインフラの特徴（建物、道路、ドック）で構成されています。

補完的インフラとは、ライトレール、路面電車、ガス/電気/水道供給などを指します。^{[ 11 ]}何かを補完するとは、それを完璧にしたり完成させたりすることです。補完的インフラは、生活をより便利で効率的にするエンジニアリングの世界の小さな部分を扱います。道路橋の場合のように、すでに完成した製品の成功裡の使用とマーケティングを保証するために必要です。^{[ 17 ]}他の例としては、歩道の照明、建物の周りの景観、歩行者が休憩できるベンチなどがあります。

エンジニアは一般的に、「インフラストラクチャ」という用語を、大規模なネットワークの形をとる固定資産、つまりハードインフラストラクチャを指すものに限定して使用します。インフラストラクチャのより一般的な定義を考案する試みでは、通常、ほとんどの構造物のネットワーク面と、ネットワークへの投資の累積価値を資産として参照してきました。1998年のそのような定義の1つは、インフラストラクチャを「システム全体として、その構成要素の継続的な交換と改修によって、特定のサービス基準で無期限に維持されることを意図している」資産のネットワークと定義しました。^{[ 18 ]}

民間防衛計画担当者や開発経済学者は一般的に、学校や病院などの公共サービス、警察や消防などの緊急サービス、経済分野における基礎サービスといった、ハードインフラとソフトインフラの両方に言及する。中央政府および地方政府による長期的なインフラ投資と官民連携を組み合わせたインフラベースの開発という概念は、アジア（特にシンガポールと中国）、ヨーロッパ大陸、ラテンアメリカの経済学者の間で広く受け入れられている。

軍事インフラとは、基地に駐屯している、展開中である、または作戦に従事しているかどうかにかかわらず、軍隊を支援するために必要な建物や恒久的な施設のことである。例としては、兵舎、司令部、飛行場、通信施設、軍事装備の倉庫、港湾施設、整備ステーションなどが挙げられる。^{[ 19 ]}

通信インフラとは、非公式および公式のコミュニケーション経路、政治的・社会的ネットワーク、特定の集団のメンバーが抱く信念、情報技術、ソフトウェア開発ツールなどを指します。しかし、こうした概念的な用途の根底には、インフラは都市、国家、企業、あるいは共通の利益を持つ人々の集まりなど、それが奉仕するシステムや組織に組織構造とサポートを提供するという考え方があります。例としては、ITインフラ、研究インフラ、テロ対策インフラ、雇用インフラ、観光インフラなどが挙げられます。

消費者と企業の両方によるインフラ需要は、投資額をはるかに上回っています。^{[ 24 ]}アジアでは、インフラ供給の供給側に深刻な制約があります。^{[ 25 ]}アジア太平洋地域におけるインフラ資金のギャップは、投資額（約480億米ドル）と必要額（2280億米ドル）の間で、毎年約1800億米ドルに達しています。^{[ 24 ]}

ラテンアメリカでは、需要を満たすためにはGDPの3％（約710億米ドル）をインフラに投資する必要があるが、例えば2005年には約2％しか投資されず、約240億米ドルの資金不足が生じた。^{[ 24 ]}

アフリカでは、2015年までにMDGsを達成するために必要とされる年率7％の成長を達成するには、GDPの約15％、つまり年間約930億米ドルのインフラ投資が必要となる。脆弱国家では、GDPの37％以上が必要となる。^{[ 24 ]}

インフラ整備の資金源はセクターによって大きく異なります。政府支出が中心のセクターもあれば、海外開発援助（ODA）が中心のセクターもあり、民間投資家が中心のセクターもあります。^{[ 24 ]}カリフォルニア州では、地方自治体がインフラ整備資金地区を設立し、固定資産税の増税によって特定の区域内の物理的な施設やサービスの費用を賄っています。^{[ 26 ]}開発途上国のインフラ市場への民間セクターの投資を促進するためには、市場のリスクが高いことを考慮して、リスク配分メカニズムをより慎重に設計する必要があります。^{[ 27 ]}

政府からの支出は以前よりも少なくなっています。1930年代から2019年にかけて、米国はインフラにGDPの4.2%を支出していましたが、2.5%に減少しました。^{[ 28 ]}この投資不足は蓄積されており、実際、2017年のASCEインフラストラクチャーレポートカードによると、2016年から2025年にかけて、インフラへの投資は2兆ドル不足する見込みです。^{[ 28 ]}世界のGDP比率と比較すると、米国は平均2.4%で下から2番目となっています。これは、政府が老朽化したインフラの修繕やインフラ全体への支出を減らしていることを意味します。^{[ 29 ]}

サハラ以南アフリカでは、総額249億米ドルのうち、政府が約94億米ドルを支出している。灌漑分野では、政府が支出のほぼすべてを占めている。運輸とエネルギー分野では、投資の大部分が政府支出である。ICTと給水・衛生分野では、民間部門が資本支出の大部分を占めている。全体として、援助、民間部門、非OECD金融機関を合わせると、政府支出を上回る。民間部門の支出だけで国家資本支出に匹敵するが、その大部分はICTインフラ投資に集中している。2000年代には外部資金が増加し、アフリカだけでも外部インフラ投資は2002年の70億米ドルから2009年には270億米ドルに増加した。特に中国は重要な投資国として台頭している。^{[ 24 ]}

持続可能なエネルギーインフラには、再生可能エネルギー発電所の種類と、発電所からそのエネルギーを使用する家庭や企業へのエネルギー交換手段が含まれます。再生可能エネルギーには、風力、太陽光、水力発電など、十分に研究され広く実施されている方法と、核融合エネルギーなどの新しい、あまり一般的ではない発電方法が含まれます。持続可能なエネルギーインフラは、需要に対して十分な供給を維持し、需要を減少させないように消費者にとって十分に低い価格を維持しなければなりません。^{[ 9 ]}これらの消費と価格の要件を満たさないあらゆる種類の再生可能エネルギーインフラは、最終的には、主流の非再生可能エネルギー源によって市場から排除されることになります。

持続可能な水インフラは、コミュニティが清潔で安全な飲料水に十分アクセスできることに重点を置いています。^{[ 9 ]}水は電気と同様に公共財であるため、持続可能な集水および配水システムは、人口のすべての構成員にとって手頃な価格でなければなりません。^{[ 9 ]}「持続可能な水」とは、農業、産業、衛生、飲料水など、複数のニーズを満たすのに十分な水を備え、国またはコミュニティが自給自足できる能力を指す場合があります。また、水資源の包括的かつ効果的な管理を指す場合もあります。^{[ 37 ]}政策立案者や規制当局は、持続可能な水インフラを実現するための取り組みに、自然に基づく解決策（NBSまたはNbS）をますます取り入れています。

持続可能な廃棄物管理システムは、個人や企業が生み出す廃棄物の量を最小限に抑えることを目的としています。^{[ 38 ]}商業廃棄物管理計画は、単純な廃棄物除去計画から、除去前に発生する廃棄物の総量を削減することに重点を置いた包括的な計画へと移行しました。^{[ 38 ]}持続可能な廃棄物管理は環境に有益であり、廃棄物の量を削減する企業にとってはコスト削減にもつながります。^{[ 38 ]}

持続可能な交通手段には、温室効果ガスを排出する自家用車から、カーボンニュートラルまたはカーボン排出量を削減する自転車や電気バスシステムなどの交通手段への移行が含まれます。^{[ 39 ]}さらに、都市は、これらの環境に優しい交通手段に適した建築環境に投資する必要があります。^{[ 39 ]}都市は、公共交通ネットワークや自転車道ネットワークなど、市民がこれらの代替交通手段を利用することを促す持続可能なソリューションに投資する必要があります。自動車への都市の依存を減らすことは、持続可能な交通手段を開発する根本的な目標であり、これは、交通手段そのものを開発することと、老朽化し​​た高速道路システムなどの既存の自動車ネットワークと同等またはそれ以上に効率的なネットワークを提供することの両方に協調的に焦点を当てなければ達成できません。^{[ 39 ]}

より持続可能なインフラへの移行のためのもう一つの解決策は、より持続可能な材料を使用することです。材料は、必要な量を非再生可能資源を枯渇させることなく生産できる場合に持続可能であると言えます。^{[ 40 ]}また、確立された定常状態の平衡を乱さないことで環境への影響が低いことも必要です。^{[ 40 ]}さらに、材料は弾力性があり、再生可能で、再利用可能で、リサイクル可能である必要があります。^{[ 41 ]}

今日、コンクリートはインフラに使用される最も一般的な材料の 1 つです。建設に使用されるコンクリートの量は、他のすべての建築材料を合わせた量の 2 倍です。^{[ 42 ]}コンクリートは、橋、桟橋、パイプライン、舗装、建物に使用されるため、工業化の基盤となっています。^{[ 43 ]}しかし、都市間の接続、人や物の輸送、洪水や浸食からの土地の保護の役割を果たしますが、耐用年数は 50 年から 100 年です。^{[ 44 ]}多くは過去 50 年以内に建設されたため、多くのインフラは機能し続けるために相当なメンテナンスが必要です。

しかし、コンクリートは持続可能ではありません。コンクリートの製造は、世界の温室効果ガス排出量の最大8%を占めています。^{[ 45 ]}世界の工業用水使用量の10分の1は、コンクリートの製造によるものです。^{[ 45 ]}原材料をコンクリート製造現場に輸送するだけでも、大気汚染の原因となります。^{[ 45 ]}さらに、製造現場やインフラ自体が、肥沃な土壌や生態系にとって重要な生息地になり得た農地を奪っています。

緑化屋根とは、膜の上に植えられた植物で部分的にまたは完全に覆われた屋上です。また、根の侵入を防ぐバリアや排水・灌漑システムなどの追加の層も含まれます。^{[ 49 ]}緑化屋根には、広範囲型（栽培培地の深さが2～6インチ）と集約型（栽培培地の深さが6インチ以上）など、いくつかの種類があります。^{[ 49 ]}緑化屋根の利点の1つは、栽培培地に水を貯めることができるため、雨水流出が減り、下水道や水路への流出が減り、合流式下水道の溢水のリスクも減少することです。^{[ 49 ]}栽培培地が断熱効果を高め、屋根表面の日射量を減らし、植物の水による蒸発冷却効果によって屋根表面温度と熱流入が減少するため、エネルギー消費も削減されます。^{[ 49 ]}緑化屋根は、植生が炭素を隔離するため大気中の二酸化炭素を削減し、屋根の温度を下げることでエネルギー消費と都市ヒートアイランド現象を軽減するため、発電による二酸化炭素排出量も削減します。^{[ 50 ]}

植樹は、生態学的、社会的、経済的に多くの利点をもたらします。樹木は雨を遮断し、土壌への浸透と水の貯蔵を助け、不毛な表面への雨滴の影響を軽減し、蒸散によって土壌水分を最小限に抑え、雨水流出の削減に役立ちます。^{[ 47 ]}さらに、樹木は地域の帯水層の涵養に貢献し、流域システムの健全性を向上させます。樹木はまた、日陰を提供し、大気中に水を放出することで空気を冷却し、建物が吸収する熱量を減らすことで、エネルギー消費を削減します。^{[ 48 ]}最後に、樹木は有害な大気汚染物質を吸収して温室効果ガスの量を減らすことで、大気質を改善します。

雨水庭園やバイオスウェールなど、さまざまなタイプのバイオリテンションおよび浸透対策があります。 ^{[ 48 ]}雨水庭園は、小さな窪地や自然の斜面に植えられ、在来種の低木や花が含まれます。雨水は一時的に保持され吸収され、流出水から最大90%の栄養分や化学物質、最大80%の堆積物を除去するのに効果的です。^{[ 51 ]}その結果、従来の庭園よりも30%多くの水を吸収します。^{[ 51 ]}バイオスウェールは、駐車場や歩道などの舗装された場所に植えられ、通常は不透水性の表面から残るシルトやその他の汚染物質を捕捉することで、下水道システムに溢れ出るようにします。^{[ 48 ]}雨水庭園とバイオスウェールはどちらも、洪水の影響を軽減し、雨水が地域の水路を汚染するのを防ぎ、屋外灌漑に必要な水の量を減らすことで使用可能な水供給を増やします。処理施設に流入する水の量を最小限に抑えることで大気質を改善し、エネルギー使用量を削減し、結果として温室効果ガスの排出量が減るため大気汚染も軽減する。^{[ 48 ]}

マスダル・シティは、アラブ首長国連邦で建設が提案されているゼロエミッションのスマートシティです。^{[ 52 ]}エネルギー、水、廃棄物管理、交通など、複数の持続可能なインフラ要素を備えていることから、この計画都市を「ユートピアのような」都市と呼ぶ人もいます。マスダル・シティには、太陽エネルギーを含む再生可能エネルギー方式を含む電力インフラが整備されます。^{[ 52 ]}

マスダルシティは砂漠地帯に位置しているため、持続可能な水の収集と配水は、都市が水循環の革新的な段階で水を利用する能力に依存している。^{[ 53 ]}都市は、飲料水と造園用水の両方を得るために、地下水、雑排水、海水、汚水、その他の水資源を使用する予定である。^{[ 53 ]}

当初、マスダル・シティは廃棄物ゼロとなる予定です。^{[ 52 ]}リサイクルやその他の廃棄物管理および廃棄物削減方法が奨励されます。^{[ 52 ]}さらに、同市は廃棄物を肥料に変換するシステムを導入し、廃棄物の蓄積に必要なスペースを削減するとともに、従来の肥料生産方法に代わる環境に優しい代替手段を提供します。

マスダル・シティでは自動車の乗り入れが禁止され、都市境界内の二酸化炭素排出量の低減に貢献する。^{[ 52 ]}その代わりに、インフラ整備の際には代替交通手段が優先される。つまり、自転車専用レーン網が整備され、他の選択肢も利用可能になるということである。^{[ 52 ]}