Sostenibilidad y ambiente urbano: análisis de datos para la cuantificación de los impactos de la vegetación integrada en edificios

Abstract

El creixement urbà, impulsat per l'expansió econòmica, ha generat reptes com l'escassetat de recursos, l'alta demanda energètica i la contaminació. El sector de la construcció és un gran contribuent a aquest problema, ja que és responsable del 37% de les emissions de CO2. Per a mitigar aquests efectes, les solucions basades en la natura, com la vegetació integrada en els edificis, es presenten com una eina per a proveir serveis ecosistèmics i generar beneficis ambientals i socials essencials per a les ciutats. Els sistemes de vegetació integrada en edificis, com les cobertes i façanes verdes, ofereixen múltiples beneficis per a l'entorn urbà. Ajuden a reduir la temperatura ambiental, combatent l'efecte d'illa de calor, i contribueixen a la gestió d'aigües pluvials, com també a l’esmortiment dels alts nivells acústics. També capturen CO2 i, en alguns casos, permeten la producció de cultius locals (horticultura). Tot i els seus avantatges, la seva adopció es veu limitada per barreres econòmiques i la falta de coneixement sobre el seu manteniment i ús. Sovint, la seva implementació es redueix a un propòsit purament estètic, desaprofitant el gran potencial dels seus serveis ecosistèmics. La falta de coneixement dels beneficis que aporta la vegetació integrada en edificis ha tingut el seu origen en la manca d'indicadors i mètriques que permetin quantificar de forma objectiva els seus avantatges. A més, s'ha determinat una manca de metodologies per a la gestió i recopilació de dades, i una falta de valoració econòmica dels seus beneficis. Això impedeix que les persones que prenen decisions a nivell tècnic i polític i els inversors puguin aprofitar i monetitzar el potencial d'aquestes infraestructures verdes a les ciutats. Per això, l'objectiu d'aquesta tesi ha estat construir una proposta d'avaluació d'impactes de les infraestructures verdes integrades en edificis basada en dades, que permeti quantificar els beneficis sostenibles en entorns urbans. Per a això s’ha creat una llista de mètriques i indicadors representatius d'aquests impactes, i s’ha desenvolupat una metodologia d'avaluació i captura de dades, on finalment s’ha desenvolupat un model d'anàlisi de dades per a la quantificació dels mateixos. A través de l'anàlisi dels diferents marcs de treball acceptats i dels diferents processos de certificació d'edificis sostenibles s’ha aconseguit un conjunt d'indicadors que quantifiquen els beneficis de les infraestructures verdes integrades en edificis, indicant les unitats de mesura i la possibilitat d'utilitzar tecnologies per a mesurar-los. A més a més, s’ha realitzat un anàlisi d'aquests indicadors en sistemes d'acreditació de sostenibilitat en edificis, per a quantificar la seva aportació dins aquests processos. A través d'un procés metodològic, s’han obtingut dades d’un projecte que integra cobertes verdes a Barcelona, on es van realitzar anàlisis de cost-benefici i també de la correlació estadística entre diferents variables per a representar aquests impactes. Finalment la disminució del CO2 es va valorar usant el preu social del carboni per al càlcul de la seva viabilitat econòmica, considerant diferents escenaris de subsidis. Els resultats obtinguts han permès sintetitzar una llista d'indicadors d'impactes, mesurar la seva aportació i construir una proposta d'anàlisi i valoració a partir de les dades, reflectint l'aportació que les infraestructures verdes ofereixen a l'entorn urbà i a la sostenibilitat en les ciutats.

El crecimiento urbano, impulsado por la expansión económica, ha generado desafíos como la escasez de recursos, la alta demanda energética y la contaminación. El sector de la construcción es un gran contribuyente a este problema, ya que es responsable del 37% de las emisiones de CO2. Para mitigar estos efectos, las soluciones basadas en la naturaleza, como la vegetación integrada en los edificios, se presentan como una herramienta para proveer servicios ecosistémicos y generar beneficios ambientales y sociales esenciales para las ciudades. Los sistemas de vegetación integrada en edificios, como las cubiertas y fachadas verdes, ofrecen múltiples beneficios para el entorno urbano. Ayudan a reducir la temperatura ambiental, combatiendo el efecto de isla de calor, y contribuyen a la gestión de aguas pluviales. También capturan CO2 y, en algunos casos, permiten la producción de cultivos locales. A pesar de sus ventajas, su adopción se ve limitada por barreras económicas y la falta de conocimiento sobre su mantenimiento y uso. A menudo, su implementación se reduce a un propósito puramente estético, desaprovechando sus servicios ecosistémicos. La falta de reconocimiento de los beneficios de la vegetación integrada en edificios ha tenido su origen en la ausencia de indicadores y métricas que permitan cuantificar sus ventajas. Además, se ha determinado una carencia de metodologías para la gestión y recopilación de datos, y una falta de valorización económica de sus beneficios. Esto impide que los tomadores de decisiones e inversores puedan aprovechar y monetizar el potencial de estas infraestructuras verdes en las ciudades. Por ello, objetivo de esta tesis fue construir una propuesta de evaluación de impactos de las infraestructuras verdes integradas en edificios basada en datos, que permita cuantificar beneficios sostenibles en entornos urbanos. Para ello se determinó un listado de métricas e indicadores representativos de estos impactos, se desarrolló una metodología de evaluación y captura de datos y finalmente se desarrollaron modelos de análisis de datos para la cuantificación de los mismos. A través del análisis de marcos de trabajo aceptados y de procesos de certificación de la sostenibilidad de los edificios se logró obtener un conjunto de indicadores que representan los beneficios de las infraestructuras verdes integradas en edificios, indicando las unidades de medida y la posibilidad de utilizar tecnologías para medirlos. Se realizó además un análisis de estos indicadores en sistemas de acreditación de sostenibilidad en edificios, para cuantificar el aporte a estos procesos. A través de un proceso metodológico, se capturaron datos sobre los servicios ecosistémicos proporcionados (impactos) en un proyecto de cubiertas verdes en Barcelona, se realizaron análisis costo-beneficios y también de correlación estadística para representar estos impactos. Finalmente, de forma específica se valorizó la disminución del CO2 usando el precio social del carbono para analizar su viabilidad económica, considerando diferentes escenarios de subsidios. Los resultados obtenidos permitieron establecer una lista de indicadores de impactos, medir su aporte y construir una propuesta de análisis y valoración a partir de los datos, reflejando el aporte que las infraestructuras verdes ofrecen al entorno urbano y a la sostenibilidad.

Urban growth, driven by economic expansion, has created challenges like resource scarcity, high energy demand, and pollution. The construction sector is a major contributor to this problem, as it's responsible for 37% of CO2 emissions. To mitigate these effects, nature-based solutions, such as vegetation integrated into buildings, are emerging as a tool to provide ecosystem services and generate essential environmental and social benefits for cities. Building-Integrated greenery systems, such as green roofs and facades, offer multiple benefits for urban environments. They help reduce ambient temperature by combating the heat island effect and contribute to stormwater management. They also capture CO2 and, in some cases, allow for the production of local crops. Despite their advantages, their adoption is limited by economic barriers and a lack of knowledge about their maintenance and use. Often, their implementation is reduced to a purely aesthetic purpose, failing to take full advantage of their ecosystem services. The lack of recognition of the benefits of Building-Integrated greenery systems originates from the absence of indicators and metrics to quantify their advantages. Furthermore, a lack of methodologies for data management and collection, and a failure to economically value their benefits, have been identified. This prevents decision-makers and investors from leveraging and monetizing the potential of these green infrastructures in cities. Therefore, the objective of this thesis was to construct a data-driven proposal for evaluating the impacts of Building-Integrated greenery systems, allowing for the quantification of sustainable benefits in urban environments. To this end, a list of metrics and indicators representative of these impacts was determined, a data evaluation and capture methodology was developed, and finally, data analysis models were created for their quantification. Through the analysis of accepted frameworks and sustainable building certification processes, a set of indicators was obtained that represent the benefits of Building-Integrated greenery systems, specifying their units of measurement and the possibility of using technology to measure them. An analysis of these indicators was also carried out within building sustainability accreditation systems to quantify their contribution to these processes. Through a methodological process, data was captured from a green roof project in Barcelona. Cost-benefit and statistical correlation analyses were performed to represent these impacts. Finally, the decrease in CO2 was valued using the social cost of carbon to analyze its economic viability, considering different scenarios of subsidies. The results obtained made it possible to synthesize a list of impact indicators, measure their contribution, and build a data-driven analysis and valuation proposal, reflecting the contribution that Building-Integrated greenery systems offer to the urban environment and to sustainability.