都市の新陳代謝

都市代謝（UM）は、都市の物質フロー分析などで行われる、都市内の物質とエネルギーの流れの記述と分析を容易にするモデルです。研究者に、特定の地域における自然システムと人間システムの相互作用を研究するための比喩的な枠組みを提供します。^[1]研究者は当初から、都市代謝モデルのパラメータを微調整し、変更してきました。C. ケネディと同僚の研究者は、2007 年の論文「都市の代謝の変化」で、都市代謝とは「都市で発生する技術的および社会経済的プロセスの総体であり、成長、エネルギーの生産、廃棄物の除去をもたらします」という明確な定義を提示しました。^[2]気候変動と大気の悪化への懸念が高まる中、都市代謝モデルの使用は 、世界中の都市の持続可能性と健康のレベルを決定し、維持するための重要な要素となっています。都市代謝は、都市のすべての活動を単一のモデルに包含する統一された、または全体的な視点を提供します。

社会学に深く根ざしたカール・マルクスと研究仲間のフリードリヒ・エンゲルスは、現在では都市代謝と呼ばれる問題に関する懸念を最初に提起した人物だったかもしれない。マルクスとエンゲルスは、「人間と自然との動的な内部関係を分析する」ことによって、地球の物質の収穫の社会的組織化に焦点を当てた。^[1]マルクスは、人間が肉体労働を駆使して地球を耕作し、食料や住居を得ることで生じる実際の代謝相互作用を指すために、代謝の比喩を使用した。^{[3]つまり、マルクスとエンゲルスは、人間が肉体労働を駆使すると、最終的には生物物理学的プロセスも変化するということを発見した。生物物理学的景観を変化させるというこの認識は、}社会地理学における都市代謝の創出への第一歩である。彼らはまた、人間の労働の具体的な組織化を通じて相互依存的な一連の社会的ニーズを生み出した産業化に対する批判として、代謝を自然と社会の間の物質とエネルギーの交換として説明した（1883年）。マルクスは、都市の新陳代謝はそれ自体が（資本主義のように）力となり、社会がそれを制御できない限り社会を制御するだろうと主張した。

その後、産業化と石炭の使用に反発して、スコットランドの生物学者パトリック・ゲデス卿が1885年に都市化の生態学的批判を行い、マクロ経済規模での社会代謝の実証的記述を試みた最初の科学者となった。 ^[4]都市化の実験的研究を通じて、彼は投入産出表を用いて都市のエネルギーと物質のスループットの物理的予算を確立した。^[3]

「ゲデスの表は、エネルギー源と製品に変換される材料を3つの段階で表している。(1)燃料と原材料の抽出、(2)製造と輸送、(3)交換。表には、最終製品の製造または輸送に使用される中間製品、3つの各段階間のエネルギー損失の計算、そして結果として得られる最終製品も含まれている。最終製品は、全体的な材料投入量と比較すると、物質的に驚くほど小さいことがよくある。」^[4]

1965 年になって初めて、アベル・ウォルマンは、アメリカの都市における空気と水質の悪化を受けて、著書「都市の新陳代謝」の中で、都市の新陳代謝という用語を完全に発展させ、使用しました。^[2]この研究で、ウォルマンは、人口 100 万人の架空のアメリカの都市の流入と流出の速度を決定できるモデルを開発しました。^[5]このモデルにより、使用される天然資源 (主に水) と、その結果生じる廃棄物の生成と排出を監視および記録できます。^[6]ウォルマンの研究は、私たちが日常的に使用する天然資源には物理的な限界があり、頻繁に使用すると廃棄物が蓄積されて問題が発生する可能性があるという事実を強調しました。また、この研究は、当時の研究者や専門家が、都市環境内での商品の消費と廃棄物の連続的な生成がシステム全体に及ぼす影響に注目するのに役立ちました。^[7]

環境保護論者のハーバート・ジラルデ（1996）は、ウォルマンの60年代の先駆的な研究を基に、都市の代謝と持続可能な都市との関連における発見に注目し、それを文書化し始めた。 ^[6]ジラルデは、都市の代謝を「自然の社会への転換」とみなす産業生態学的アプローチの基礎を築いた。 ^[7]都市の代謝の偉大な擁護者および普及者であるだけでなく、ジラルデは「循環」代謝と「線形」代謝という重要な用語を考案し、その違いを明らかにした。^[7] 循環サイクルでは、廃棄物はほとんどなく、ほとんどすべてが再利用される。ジラルデはこれを自然界のプロセスと特徴づけている。一方、都市界のプロセスとして特徴づけられる「線形」代謝には、明確な資源の投入と廃棄物の排出がある。ジラルデは、都市環境で線形代謝が加速的に利用されることで、都市が成長するにつれて差し迫った世界的危機が生じていると強調している。

最近では、代謝の枠組みはオーストラリアの環境情報の報告に使用されており、ニューマンなどの研究者は都市の代謝指標を都市の持続可能性をそれを支える生態系の容量の範囲内で定義するために使用できると示唆している。^[8] この研究は主に記述レベルにとどまり、都市形態や流動段階の政治的または社会的力には至っていない。^[1]この研究から、都市の持続可能性に関する現在の文献では、複雑な問題を最もよく理解して解決するためには都市システムを全体として見る必要があるという強いテーマが生まれている。^[5]

1970年代に開発されたシステム生態学者ハワード・T・オダムは、地球上のほぼすべてのエネルギー源である太陽への依存を強調したいと考えました。^{[6]オダムは、これまでの都市}代謝に関する研究と開発には欠落があり、質量またはエネルギーフローの質的な違いが考慮されていないと考えました。オダムの研究ではこの点を考慮し、製品の製造やサービスの提供に直接的または間接的に使用される太陽エネルギーを測定することで代謝フローを追跡および説明するために「エメルギー」という用語を考案しました。この方法は、生物物理学的システムにおけるエネルギー、栄養素、および廃棄物の動きを計算するための標準測定単位の使用も強調しています。選択された単位は「太陽等価ジュール」（sej）です。一見すると、標準単位を使用するという考えは、数値を計算して比較するための有益なアイデアのように思えますが、実際には、すべての都市プロセスを太陽エネルギージュールに変換することは困難な偉業であり、理解するのが難しいことが証明されています。^[1]

UM アプローチは、マテリアル フロー分析 (MFA) などのさまざまなツールを使用して、都市のフローとそれに関連する影響を評価および説明するために何度も適用されてきました。^[9] 1990 年代に Baccinni と Brunner によって研究された MFA は、「システムに流入する物質、システム内のストックとフロー、およびシステムから他のシステムへの汚染、廃棄物、または輸出の形での結果としての出力を測定します。」^[1]架空のアメリカ都市の Wolmans のケース モデルと同様に、この方法は、使用されるリソースの質量が質量にストックの変化を「プラス」したものに等しいという概念に基づいています。^[1] MFA 手法は、一般の人々、労働者、政府関係者、研究者が理解できるより実用的な単位を使用するため、都市代謝の主流派となっています。^[6]

現在、都市計画者や設計者によって使用されている都市代謝の主な用途は 4 つあります。持続可能性報告、都市温室効果ガス計算、政策分析と都​​市設計のための数学的モデリングです。

今日の多くの環境問題の中心には持続可能性の問題があり、現代における都市代謝の主な用途の 1 つは、世界中の都市や地域の持続可能性のレベルを追跡し記録することです。都市代謝は、都市環境におけるエネルギー効率、物質循環、廃棄物管理、インフラストラクチャに関する重要で非常に有用な情報を収集します。都市代謝モデルは、政策立案者が簡単に理解できる環境条件と傾向を記録および分析し、その結果、時間の経過とともに比較できるため^[6]、不健康なパターンを見つけやすくなり、持続可能性のレベルを向上させるための行動計画を立てやすくなります。

持続可能性の概念に沿って、都市代謝は都市または地域レベルでの温室効果ガス排出量を追跡するための便利なツールでもあります。前述のように、自動車などの線形代謝の普及により、自動車の誕生と大量生産以来、温室効果ガスの生産は指数関数的に増加し、大気に問題を引き起こしています。^[7]都市代謝は、人間の消費によって生成される出力または廃棄物であるため、温室効果ガスのレベルを測定するために必要なツールであることが証明されています。このモデルは、当局が不健康なレベルのGHG排出量をマークし、それを下げるための行動計画を立てることができる定量化可能なパラメーターを提供します。^[6]

会計アプリケーションとは別に、学者たちは都市代謝モデル内の粒子と栄養素のレベルを定量化し予測するための数学モデルの開発を始めています。このようなモデルは主にMFA分析で使用され、都市環境内の現在および将来のサブプロセス、物質のストックとフローを決定するのに役立ちます^[6]将来のレベルを予測する能力により、モデルは進歩を遂げ、過去に好まれてきたパイプの端での解決策ではなく、可能な汚染防止プログラムを導入することを可能にします。^[10]

上記の3つのアプリケーションを活用することで、学者や専門家は都市代謝を設計ツールとして使用し、最初からより環境に優しく持続可能なインフラを構築することができます。都市システム全体のエネルギー、材料、廃棄物の流れを追跡することで、変更や修正を加えてループを閉じ、資源がリサイクルされ、廃棄物がほとんど出ない循環代謝を作り出すことができます。^[6]このような取り組みは、グリーンビルディングをより簡単でアクセスしやすいものにする技術と発明によって世界中で行われています。

しかし、このモデルの使用は厳密に機能分析に限定されるものではなく、インフラと住民の間の都市関係の関係的側面を調査するために適応されている。^[11]

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• 非物質化（経済）
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• 社会の新陳代謝
• ムシアセム
• 都市生態学

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