Une approche systémique en faveur d'une gestion circulaire des flux de nutriments dans les zones métropolitaines d’Amérique du Sud : relier le métabolisme urbain et la planification urbaine stratégique.

A Systemic Approach Towards Circular Nutrient Flow Management in South American Metropolitan Areas: Linking Urban Metabolism and Strategic Urban Planning.

• Auteur / Autrice : Alma Fleitas girett
• Direction : Tom Wassenaar
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EFSA-Environnement, Territoires et Sociétés
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 27/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Recyclage et Risque
• Jury : Président / Présidente : Valérie Laforest
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tom Wassenaar, Gara Villalba mendez, Jonathan Barton, Claudia Pabon, Elodie Valette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gara Villalba mendez, Jonathan Barton

Mots clés

Mots clés libres

Circularité des nutriments

Déchets organiques

Amérique du Sud

Circularité

Régions métropolitaines

Nutrient circularity

Organic waste

South America

Circularity

Metropolitan areas

Résumé

''Les villes et métropoles sont cruciales pour le développement durable, notamment dans la gestion des flux de nutriments tels que les engrais, les aliments et les déchets organiques. Cependant, intégrer la circularité des nutriments dans la planification urbaine demeure complexe en raison d'approches fragmentées. Face à l’expansion urbaine et au changement climatique, la question clé est : comment intégrer la circularité des nutriments dans les stratégies urbaines ? Cette recherche identifie et mesure les facteurs influençant la gestion des flux de nutriments, proposant une approche en trois étapes : identifier les facteurs clés, les évaluer dans une optique de planification et intégrer les résultats dans la stratégie urbaine. L’étude se concentre sur l’Amérique du Sud, un acteur majeur de la production agroalimentaire et de l’urbanisation. Article 1 : Cette étude développe un cadre pour mesurer la Capacité de Circularité des Nutriments (NCC) dans les zones métropolitaines sud-américaines (SAMAs), en évaluant les facteurs environnementaux, techniques, économiques, sociaux et politiques. Elle identifie 12 facteurs d’influence répartis en quatre thèmes — Flux de Matériaux, Chaîne de Valeur Alimentaire, Base de Connaissances et Soutien Institutionnel — reliés à 11 indicateurs via une analyse multicritère. Les résultats montrent que Montevideo, en Uruguay, excelle en NCC grâce au soutien gouvernemental et à l’innovation, tandis que le Paraguay et la Bolivie se classent en bas. L'étude recommande des stratégies localisées, misant sur l’innovation, la gestion des déchets et l’agriculture périurbaine pour améliorer la circularité des nutriments. Article 2 : Cette recherche propose un cadre diagnostique multidimensionnel pour renforcer la circularité des nutriments dans la planification urbaine, en comblant le fossé entre le métabolisme urbain et la planification pratique. Appliqué à la Région Métropolitaine de Santiago du Chili (MRSC), le cadre évalue les flux d'azote (N), phosphore (P) et potassium (K) à travers les dimensions spatiales, matérielles et sociales. Grâce à l’outil Our City Plans de l’ONU, les données locales, la littérature scientifique et 34 entretiens ont permis de cartographier le système agroalimentaire-déchets. Les résultats montrent une forte dépendance aux importations de nutriments et des pertes importantes liées aux déchets non traités et au fumier sous-utilisé. Les taux de récupération de N, P et K étaient de 78 %, 85 % et 52 %, principalement grâce au traitement des eaux usées. Le diagnostic identifie 45 acteurs clés, soulignant la nécessité d'une meilleure collaboration entre secteurs urbains et ruraux pour renforcer la circularité. Article 3 : Cette étude propose un cadre intégrant le diagnostic des flux de nutriments avec les apports des parties prenantes et les stratégies locales pour élaborer des scénarios de développement urbain circulaire. Appliqué à Santiago, il relie le diagnostic à la construction de scénarios en trois étapes : contextualiser les données, synthétiser les résultats et créer des récits. Les principaux défis incluent des infrastructures de traitement des déchets insuffisantes, des contraintes réglementaires et des obstacles à la collaboration. Trois scénarios explorent l'augmentation du compostage, une meilleure utilisation des résidus animaux, et l'amélioration des technologies des stations d'épuration pour réutiliser les nutriments. Ce cadre propose des stratégies pour combler les lacunes des plans actuels et soutenir des transformations systémiques vers un développement urbain durable. En conclusion, cette recherche propose un cadre structuré pour promouvoir la circularité des nutriments en Amérique du Sud. En analysant les flux de nutriments et en renforçant la planification stratégique, elle offre aux décideurs des recommandations pratiques pour améliorer la gestion circulaire des nutriments dans les villes et les régions.''

''Cities and metropolitan areas are essential to sustainable development, especially in managing nutrient flows such as fertilizers, food, and organic waste. However, integrating urban metabolism and nutrient circularity into planning remains challenging due to fragmented approaches. As cities grow and face climate change, the key question is: how can urban strategies better incorporate nutrient circularity? This research identifies and measures factors influencing nutrient flow management, proposing a three-step approach: identifying key factors, assessing them with a planning focus, and integrating findings into strategic planning. The focus is on South America, given its significant role in agrifood production and urbanization. Article 1: This study develops a framework to measure Nutrient Circularity Capacity (NCC) in South American metropolitan areas (SAMAs), evaluating environmental, technical, economic, social, and political factors. It identifies 12 influencing factors across four themes—Material Flow, Food & Feed Value Chain, Knowledge Base, and Institutional Support—and links them to 11 indicators using multi-criteria analysis. Results show Montevideo, Uruguay, leading in NCC due to government support and innovation, while Paraguay and Bolivia rank lowest. The study emphasizes the need for localized strategies, with investments in innovation, waste management, and peri-urban agriculture as critical elements for improving nutrient circularity in the region. Article 2: This research introduces a multidimensional diagnostic framework to enhance nutrient circularity in urban planning, bridging the gap between urban metabolism and practical planning. Applied to the Metropolitan Region of Santiago de Chile (MRSC), the framework assesses nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) flows across spatial, material, and social dimensions. Utilizing the UN's *Our City Plans* toolbox, data from local databases, literature, and 34 interviews helped map the agri-food-waste system. The findings reveal heavy reliance on imports for nutrients, significant losses from landfilled waste, and underutilized manure. Recovery rates for N, P, and K were 78%, 85%, and 52%, respectively, driven mainly by wastewater treatment. The diagnostic identified 45 key actors, highlighting the need for better collaboration across sectors. This framework supports planners in addressing nutrient flow challenges and enhancing collaboration between urban and rural sectors for improved circularity. Article 3: This study presents a framework that integrates nutrient-flow diagnostics with stakeholder inputs and local strategies, constructing scenario narratives for circular urban development. Applied to Santiago, the framework connects the diagnostic phase with scenario building through three key tasks: contextualizing data, synthesizing findings, and creating narratives. Key challenges include limited waste treatment infrastructure, regulatory constraints, and collaboration barriers. Three narratives were developed to explore: increasing composting capacity for green urban areas, better utilization of animal residues in agriculture, and improving WWTP technologies for nutrient reuse. The framework bridges gaps in current urban plans and proposes strategies for enhanced nutrient circularity. By grounding decisions in stakeholder engagement and multidimensional analysis, it fosters systemic changes for sustainable urban development. In conclusion, this research presents a comprehensive framework for advancing nutrient circularity in South America by systematically analyzing nutrient flows and enhancing strategic planning. It provides a structured, systemic approach to assessing key factors and translates findings into actionable insights for decision-makers and planners, helping cities and regions improve circular nutrient management practices.''