Smart Circular City, un nuovo paradigma di sostenibilità

Le Smart Circular Cities rappresentano una concreta possibilità di guidare le città verso un percorso di sviluppo sostenibile, grazie all’inclusione di tecnologie abilitanti, servizi intelligenti e strategie verdi.

Smart Circular City
via depositphotos.com

di Laura Luigia Martini e Stefano Martinaglia

(Rinnovabili.it) – Nell’attuale panorama evolutivo verso un modello di economia circolare, si evidenzia sempre più il ruolo cruciale delle città. La transizione può essere resa possibile tramite il rilancio della qualità delle città con programmi integrati di rigenerazione urbana, in linea con il modello europeo di città verdi. Questa rigenerazione deve mirare a soddisfare le diverse esigenze e l’alto livello di funzionalità ecologiche del sistema urbano tramite la riabilitazione, la riqualificazione e il riutilizzo di aree abbandonate o degradate e del parco immobiliare in disuso.

Il processo di rigenerazione e di nuova progettazione delle città può essere supportato da una coerente applicazione di tecnologie abilitanti in ambito urbano che, considerando i suoi sistemi e il coinvolgimento dei cittadini, può dare vita ad una Smart City.

I trend attuali di progettazione delle Smart Cities nel mondo evidenziano il ricorso crescente a modelli di progettazione integrata tra nuovi modelli di economia circolare, tecnologie abilitanti e digitali – proposte in Italia dal Piano Nazionale Industria 4.0 del Ministero dello Sviluppo Economico – modelli di organizzazione e gestione dei servizi innovativi (es. smart water management, smart waste management, smart energy & smart grid management etc.). 

Tali approcci permettono di attuare pratiche di sviluppo urbano sostenibile e controllate anche da modelli di intelligenza artificiale su lunghi orizzonti temporali, facendo riferimento non solo alle fasi di pianificazione, produzione, approvvigionamento ed installazione dei componenti della Smart City, ma soprattutto alla fase di gestione e manutenzione dei servizi smart, che richiederebbero un uso intensivo di risorse se non venissero monitorati in real time e in ottica predittiva. 

Nello specifico, i nuovi modelli di economia circolare, nella fase di pianificazione, possono anche basarsi su approcci di LCA (Life Cycle Assessment – UNI 14044:2018) per analizzare il contenuto ambientale e gli impatti derivanti da qualsiasi processo della Smart City, contestualizzandolo in diversi scenari (system boundaries), dal più lineare (cradle to crave, cradle to gate, gate to gate), al più circolare (cradle to cradle).

La necessità di creare Smart Cities, non solo ad alto contenuto tecnologico, ma anche rispettose nell’utilizzo delle risorse ambientali è evidenziato dalla New Urban Agenda, documento programmatico delle Nazioni Unite che stabilisce nuovi standard globali per lo sviluppo urbano sostenibile e che segue le direttive del Patto di Amsterdam, per la creazione di una partnership sull’economia circolare per città e regioni.

Questo documento rappresenta un acceleratore per i Sustainable Development Goals (SDG) prodotti dall’Organizzazione delle Nazioni Unite come obiettivi del quadro di riferimento Agenda 2030  – in particolare per l’obiettivo SDG 11 (Make cities inclusive, safe, resilient and sustainable) – fornendo un framework con indicatori per guidare un’urbanizzazione controllata della Smart City in tutto il mondo e che possa adattarsi alla pressione esercitata dai cambiamenti climatici (resilienza agli impatti), contrastare le crescenti disparità sociali (inclusione sociale), e promuovere sviluppo del capitale naturale (sviluppo sostenibile ambientale).

Resilienza agli impatti, inclusione sociale e sviluppo sostenibile ambientale concorrono a definire il concetto di Smart City sostenibile, a cui si va ad aggiungere il contributo di Circular City, concetto proposto nel documento e riferito all’applicazione dei modelli di economia circolare alla dimensione territoriale di vasta scala urbana. 

Ne consegue che una città che sia smart e circular adotti sia processi, approcci e modelli della economia circolare, sia strumenti e tecnologie innovative di controllo e pianificazione predittiva, considerando gli aspetti legati all’inclusività dei cittadini e al loro maggiore accesso ai servizi sostenibili.

Per meglio governare e pianificare gli impatti derivanti dai servizi intelligenti e i relativi costi, la Smart Circular City può applicare i modelli di economia circolare a 5 macro gruppi di sistemi urbani:

  • Ambiente costruito e infrastrutture civili
  • Energia
  • Mobilità
  • Bio-economia
  • Flusso dei materiali (gestione delle acque, gestione dei rifiuti, gestione degli scarti derivanti al cibo, etc.)

L’applicazione delle tecnologie abilitanti – quali IoT e big data, sensori, modelli di machine learning per potenziare le capacità predittive e le decisioni, piattaforme di gestione – a questi sistemi può favorire una transizione verso reali modelli sostenibili delle città, come mostrato in Figura 1.

Figura 1 Possibile composizione di una Smart Circular City tramite l’inclusione di tecnologie abilitanti, modelli e strategie di circular economy e stakeholders sensibili al tema della sostenibilità

A tal proposito, le infrastrutture di comunicazione rappresentano la condizione necessaria per lo scambio di informazioni e dati nelle Smart Circular City. Infatti, le tecnologie abilitanti e le nuove infrastrutture di comunicazione, se dimensionate verso principi di sostenibilità, possono: 

  • esplorare il potenziale economico non sfruttato, minimizzando lo spreco di risorse, individuando cicli non ancora scoperti, definendo infrastrutture mancanti, evidenziando la scarsa penetrazione delle reti elettriche per aumentare la resilienza dei sistemi urbani;
  • analizzare compiutamente i flussi ambientali tramite la produzione di rifiuti, evitando e mitigando l’effetto dell’inquinamento dell’acqua e dell’aria, le emissioni di CO2;
  • favorire approcci di gestione dei servizi che considerino i cittadini al centro di una rete di economia circolare, attraverso il riciclo, il riutilizzo e la manutenzione e la produzione basata su fonti rinnovabili di piccole dimensioni, ribilanciando anche l’attuale struttura del lavoro e considerando l’impatto della transizione verde secondo i principi di uguaglianza sociale.

I big data generati ed elaborati da tecnologie di machine learning possono massimizzare il beneficio non solo delle nuove tecnologie fisiche, ma anche di quelle esistenti, in quanto consentono l’attivazione di nuovi modelli di business. Soluzioni come car sharing, trasformazione dei rifiuti, remanufacturing dei sistemi a fine vita, il pay per use, gli scambi peer-to-peer abilitati dalle tecnologie blockchain sono oggi disponibili per attuare modelli di economia circolare alla Smart City.

La visione circolare della città è fortemente interconnessa con altri gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG) oltre a SDG 11, prima descritto: 

  • SDG 4 (educazione di qualità): per un cambio culturale attivo dei cittadini alla transizione circolare tramite programmi di educazione ambientale e civica;
  • SDG 8 (lavoro dignitoso e crescita economica): per favorire una transizione collettiva da modelli di economia lineare ad un nuovo modello verso un modello circolare basato sulla manutenzione, Il riutilizzo, la rigenerazione e il riciclo, oltre che su basso costo dei materiali e una forte automazione dei processi;
  • SDG 9 (industria, innovazione e infrastrutture): per l’attivazione di asset intelligenti integrati però con approcci sostenibili sia per industrie specifiche (es. Smart Manufacturing, industria 4.0, bioeconomia, etc.) sia per porzioni di aggregati urbani (es. Smart Building, Smart Grid, etc.).

Considerando tutte le iniziative europee e internazionali e avendo presente gli impatti globali e la limitata disponibilità delle risorse naturali, le Smart Circular Cities rappresentano una concreta possibilità di guidare le città verso un percorso di sviluppo sostenibile, grazie all’inclusione di tecnologie abilitanti, servizi intelligenti e strategie di sostenibilità. 

Ciò che deve essere superato è il modello lineare in cui è irretita la gestione delle infrastrutture esistenti e gli attuali approcci a silos verticali di diversi servizi che non supportano le soluzioni circolari.

La progettazione integrata – intesa come l’insieme delle fasi di pianificazione e programmazione coordinate tra servizi intelligenti supportati da tecnologie abilitanti, cittadini, obiettivi di sostenibilità e modelli di economia circolare – può oggi garantire un’effettiva attuazione di modelli di sviluppo sostenibile nel lungo periodo.

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