A közelmúltban készült klímajelentések hangsúlyozzák, hogy integrált, interdiszciplináris, nagy horderejű megközelítésre van szükség, amely magában foglalja a globális fenntarthatósági lánc minden résztvevőjének jelenleg példátlan szintű koordinációját és együttműködését. Az akadémiai közösség tudományos kutatásai is igazolják az integratív koncepció jelentőségét az energia-, víz- és környezetvédelmi rendszerek fenntartható fejlődésében. Az energiarendszerek fokozatosan integráló megközelítést alkalmaznak, amely az intelligens energiarendszerek koncepcióin, a virtuális ÜHG-kibocsátás figyelembevételén és az energetikai környezetek tanulmányozásán keresztül érhető tetten. A fenntarthatóság társadalmi dimenzióját fokozatosan figyelembe veszik a végfelhasználói szokások és a demográfiai csoportok energiarendszerekre gyakorolt hatásának tanulmányozása révén. A vízrendszerek integrációjában elért haladás áttekintése megmutatta, hogy ez az ágazat már rendelkezik bizonyos érettséggel, hiszen a legújabb munkák többsége már a körforgásos gazdaság elvein működik.
Egy idén megjelent tanulmány a zöld épülettervezési stratégiák és a városi fenntarthatósági megoldások együttes evolúcióját vizsgálta egy rendszerdinamikai modellen (SDM) keresztül. A modell egy sajátos szimbiózist hoz létre az épület-méretű élelmiszer-energia-víz felhasználása (FEW) tekintetében. Az egyik aktuális kihívás egy egységes FEW infrastruktúra-rendszer kidolgozása, amely a városi fenntartható fejlődés három szektorában integrálja a különböző meglévő és kialakulóban lévő technológiákat és stratégiákat. A Közép-Floridai Egyetem kutatói a szén-, a víz- és az ökológiai lábnyomok fenntarthatóságát, valamint az élelmezésbiztonság és az energiaellátás megbízhatósági arányát helyezték a kutatások középpontjába.
A sűrűn lakott városi régiókban többnyire nem lehetséges új ingatlanok építése, ezért az épületek utólagos zöldépítési rendszerekkel való utólagos felszerelése szükséges ahhoz, hogy a jelenlegi szerkezeteket szénsemleges, szén-negatív vagy nulla szén-dioxid-kibocsátású épületekké válhassanak. A FEW kapcsolatában összefonódó ellátási lánc és a kölcsönös függőségek körkörösségének tekinthetők az élelmiszer-, energia- és vízszektor kölcsönhatásaiból származó szolgáltatások és melléktermékek hasznosításán keresztül. Ennélfogva a megfelelő épület-korszerűsítések számos összefonódó utat tartalmazhatnak a rugalmasság és a fenntarthatóság javítására.
Az SDM-et eredetileg a tetőtéri gazdálkodás folyamatos csapadékvíz-kezelési kiáramlási modelljének bemutatására fejlesztették ki. Ennél a megoldásnál a csapadékvíz öntözési célú újrafelhasználásával, a tápanyag-ciklussal zöld szorpciós közegek használatával és a zöld energia betakarításával igyekeztek a fejlesztők a tetőtéri gazdálkodás fenntarthatóságát növelni.
Közép-Floridai Egyetem kutatása rámutat arra, hogy a zöldenergia-használat, a csapadékvíz újrafelhasználása és a tetőtéri gazdálkodás csökkentheti a szén-, víz- és ökológiai lábnyomot, és mérsékelhető a CO2 kibocsátása szén-dioxid-megkötés révén. Emellett a kidolgozott új modell javítja az energiaellátás megbízhatóságát és az élelmezésbiztonságot is.
A Valencia et al. (2022) által jegyzett tanulmányban három egymástól eltérő modellt szimuláltak a kutatók: az alapmodell nem tartalmazott semmilyen utólagos zöldépítési technológiát (1), a második modell (2) tetőtéri gazdálkodást és a csapadékvíz újrafelhasználását integrált, míg a harmadik modell (3) további zöldenergia-betakarítást tartalmazott a tetőtéri gazdálkodás fenntartása érdekében. Mindhárom forgatókönyvet életciklus-értékeléssel (LCA) elemeztek annak érdekében, hogy víz- és szénlábnyomokat generáljanak. A kutatás szerint a 3. modell 2,24%-kal csökkentette a teljes épületenergia-igényt a közműhálózatból a megújuló energia aznosítása miatt, míg a terménynövekedés érdekében kiaknázott nitrogén és foszfor zöld szorpciós közeg elősegítette a tápanyag körforgást azáltal, hogy 82%-os nitrogén és 42%-os foszforhasznosítást valósított meg a helyszínen. A három esettanulmány ökológiai lábnyoma 0,134 ha, 0,542 ha, 6,50 ha volt.
A 3. eset nagyobb ökológiai lábnyoma az 1. és 2. esethez képest a korábban meghatározott szénlábnyom értékhez kapcsolódik, mivel ez a változó az ökológiai lábnyom számításának része. A 2. és 3. esetben azonban a tervezéstől várhatók előnyök. A tetőtéri városi gazdálkodás lehetővé teszi a helyi forrásból származó élelmiszerek előállítását, ami az energiaigényhez kapcsolódó szén-dioxid-kibocsátás csökkentésével hatással lehet a szén-, víz- és ökológiai lábnyomra, hozzájárul a városi hősziget-hatás mérsékléséhez, csökkenti az élelmiszer-import szállítását, csökkenti a vízfelhasználást a csapadékvíz újrafelhasználásával, és a kisebb területhasználatot a meglévő építési infrastruktúrák hasznosításával. Ezenkívül a tápanyag-visszatartást számszerűen kimutatták a zöldtetős, vetéses kert azon képessége révén, hogy a zöld szorpciós közegből származó nitrogént és foszfort újrahasznosítsa. A három forgatókönyvet tartalmazó épületkorszerűsítési stratégiák sorozatának eredményei bemutatták az integrált megújuló energia és az említett technológiák alkalmazási lehetőségeit a zöld épületek felújításában. Az energiaellátás megbízhatósági mutatója azt mutatta, hogy a szél- és napenergia bevonása révén a legmagasabb az energiaellátás megbízhatósága a zöldenergia-betakarítás és a tetőtéri gazdálkodásra épülő zöldtetős megoldás révén (2. modell).
A zöld épület korszerűsítése pozitív társadalmi hatásokkal járhat a társadalmi fenntarthatóság terén, mint például a zöldterületek minőségének javulása és az energiatermelésből származó gazdasági megtakarítások. Ezen kívül a tanulmányban említett megoldások költséghatékonyak lehetnek, és támogathatják az építőipari körkörös gazdaságra való átállást is. Az energiarendszerek fokozatosan integráló megközelítést alkalmaznak, amely az intelligens energiarendszerek koncepcióin, a virtuális ÜHG-kibocsátás figyelembevételén és az energetikai környezetek tanulmányozásán keresztül érhető tetten. A fenntarthatóság társadalmi dimenzióját fokozatosan figyelembe veszik a végfelhasználói szokások és a demográfiai csoportok energiarendszerekre gyakorolt hatásának tanulmányozása révén. A vízrendszerek integrációjában elért haladás áttekintése megmutatta, hogy ez az ágazat már rendelkezik bizonyos érettséggel, hiszen a legújabb munkák többsége már a körforgásos gazdaság elvein működik.
Források:
Bazilian, M., Rogner, H., Howells, M., Hermann, S., Arent, D., Gielen, D., … & Yumkella, K. K. (2011). Considering the energy, water and food nexus: Towards an integrated modelling approach. Energy policy, 39(12), 7896-7906.
Ermolin, M. S., Fedotov, P. S., Ivaneev, A. I., Karandashev, V. K., Fedyunina, N. N., & Burmistrov, A. A. (2018). A contribution of nanoscale particles of road-deposited sediments to the pollution of urban runoff by heavy metals. Chemosphere, 210, 65-75.
Hardin, M., Wanielista, M., & Chopra, M. (2012). A mass balance model for designing green roof systems that incorporate a cistern for re-use. Water, 4(4), 914-931.
Mitchell, V., Deletic, A., Fletcher, T. D., Hatt, B. E., & McCarthy, D. T. (2007). Achieving multiple benefits from stormwater harvesting. Water science and technology, 55(4), 135-144.
Sailor, D. J. (2008). A green roof model for building energy simulation programs. Energy and buildings, 40(8), 1466-1478. Zhang, K., Bach, P. M., Mathios, J., Dotto, C. B., & Deletic, A. (2020). Quantifying the benefits of stormwater harvesting for pollution mitigation. Water Research, 171, 115395.
