ISSN (print) - 0131-7652

ISSN (online) - 2686-7605

Vol. 55 No. 2 (2025)
ECOLOGY AND ECONOMY

Green Cities in the Arctic: From Concept to Technological Solutions

Requires Subscription or Fee PDF (Русский) (RUB 100)
  • M.N. Kicherova,
  • I.V. Ignatova,
  • I.A. Razumkova
M.N. Kicherova
Tyumen University
I.V. Ignatova
Tyumen University
I.A. Razumkova
Tyumen University
DOI: https://doi.org/10.30680/ECO0131-7652-2025-2-179-196

Published 2025-04-02

Keywords

  • green economy; Arctic region; green Arctic city; chitosan; sustainability; innovative technologies

How to Cite

1.
Kicherova М, Ignatova И, Razumkova И. Green Cities in the Arctic: From Concept to Technological Solutions. ECO [Internet]. 2025 Apr. 2 [cited 2025 Jun. 1];55(2):179-96. Available from: https://ecotrends.ru/index.php/eco/article/view/4854

Abstract

Based on expert interviews, laboratory tests, and multidisciplinary design, a conceptual model of a “green” Arctic city was developed, integrating the key provisions of the concepts of “sustainable city”, “eco-city” and “smart city”. To create its residential modules, a natural biodegradable polymer chitin/chitosan and three innovative technological solutions based on it were proposed: building blocks, 3D printing and sandwich panels. Chitosan resistance to extremely low temperatures –196oC and biosafe utilization are proved in laboratory conditions. Economic calculations are presented, advantages and limitations of these technological solutions are disclosed.
Requires Subscription or Fee PDF (Русский) (RUB 100)

References

  1. Безродных Е.А., Тихонов В Е., Lopez-Llorca L.V. Выделение хитина из отходов морепродуктов и получение из него хитозана // Рыбпром: технологии и оборудование для переработки водных ресурсов. 2010. № 2. С. 9–12.
  2. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991. C. 235–244. URL: http://vernadsky.lib.ru/e-texts/archive/noos.html (дата обращения: 20.07.2023).
  3. Карагулян Е.А., Батырева М.В. Умный устойчивый город: опыт стран Северной Европы // Вестник Тюменского государственного университета. Социально-экономические исследования. 2020. № 6, 2 (22). С. 37–53.
  4. Косарева Н.Б., Пузанов А.С., Попов Р.А., Алов И.Н., Полиди Т.Д., Гершович А.Я., Генцлер И.В., Лыкова Т.Б. «Зеленая повестка» устойчивого развития городов. М.: Фонд «Институт экономики города», 2022. 371p. URL: https://urbaneconomics.ru/sites/default/files/zelenaya_povestka_06.12.2022.pdf?ysclid=lh3iqww9v4280210436 (дата обращения: 20.01.2024).
  5. Лёвкина А.О., Деттер Г.Ф., Гладун Е.Ф., Заболотникова М.В. Проблемы и перспективы устойчивого развития арктических локальных экономик: пример Шурышкарского района // Арктика и Север. 2023. № 51. С. 89–115. DOI: 10.37482/issn2221–2698.2023.51.89
  6. Мазаник Н.В. Опыт применения хитозана для защиты древесины от грибковых повреждений // Труды БГТУ. 2019. № 1, 1. С. 158–159.
  7. Никитин Б.В. Оценка потенциала жизнестойкости городов российской Арктики: фактор экономической специализации. Арктика: экология и экономика. 2023. № 13 (1). С. 106–118. DOI: 10.25283/2223–4594–2023–1–106–118
  8. Пилясов А.Н., Путилова Е.С. Новые проекты освоения Российской Арктики: пространство значимо! // Арктика и Север. 2020. № 38. С. 20–42. DOI: 10.37482/issn2221–2698.2020.38.21
  9. Пилясов А.Н., Путилова Е.С. Оспаривая очевидное: арктические города // Городские исследования и практики. 2020. № 5 (1). С. 9–32. DOI: https://doi.org/10.17323/usp5120209–32
  10. Сизов, Ю.И., Медведева, Л.Н. Развитие среднего города на основе концепта: от «умного дома к умному городу» // Научные труды вольного экономического общества. 2019. № 4. С. 573–580.
  11. Симакова Е.А., Селякова К.И., Кравченко Д. Применение 3D-печати в строительстве. Инженерные исследования. 2021. № 1 (1). С. 3–11. URL: http://eng-res.ru/archive/2021/1/3–11.pdf
  12. Сулейманова Л.Р., Наставшева А.В., Махмудова А.Р., Габбасова И.И., Решетник О.А. Применение хитозана в пищевой и других промышленностях // Вестник науки. 2020. № 1 (22). Том 1. С. 197–211. URL: https://www.вестник-науки.рф/article/2582 (дата обращения: 27.01.2025).
  13. Усачева О.А. Российские концепции экологизации городов. 2017. Россия и мир: глобальные вызовы и стратегии социокультурной модернизации. Материалы науч.-практ. конф. ФИСЦ РАН. С. 726–732.
  14. Экономика современной Арктики: в основе успешности эффективное взаимодействие и управление интегральными рисками: монография / Под науч. ред. В.А. Крюкова, Т.П. Скуфьиной, Е.А. Корчак. Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2020. 245 с. ISBN978–5–91137–416–7 URL: http://www.iep.kolasc.net.ru/2_ek_sov_ark_20.pdf (дата обращения: 09.04.2024).
  15. Berman, M., Orttung, R.W. (2020). Measuring Progress toward Urban Sustainability: Do Global Measures Work for Arctic Cities? Sustainability. 12. DOI: 10.3390/su12093708
  16. Bobylev, N., Gadal, S., Konyshev, V., Lagutina, M., Sergunin, A. (2021). Bilding Urban Climate Change Adaptation Strategies: The Case of Russian Arctic Cities. Weather, Climate and Society, 13, 875–884.
  17. Danilina, N., Andreeva, P., Bartenev, V., Levoshich, N., Korkiya, E., Mamedov, A., Laamarti, Y. (2022). Assessment of urban territories transport accessibility conditions in Arctic cities. XV International Scientific Conference on Precision Agriculture and Agricultural Machinery Industry «State and Prospects for the Development of Agribusiness – INTERAGROMASH 2022» (E3S Web Conf.), 363. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202236302031 Available at: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2022/30/e3sconf_interagromash2022_02031.pdf (accеssed: 20.07.2023).
  18. Di Napoli, B., Jill, M. (2020). Urban planning sustainability metrics for Arctic cities. Environmental Research Letter, 15. https://doi.org/10.1088/1748–9326/abc37b Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748–9326/abc37b/pdf (accеssed: 20.07.2023).
  19. Fuller, M. E., Morsch, Ph., Goldsmith, F., Heufer, K. A. (2021). Reaction Class-Based CHON Combustion Mechanism Development. 10th European Combustion Meeting, 2021. Available at: https://www.researchgate.net/publication/348937272_Reaction_Class-Based_CHON_Combustion_Mechanism_Development (accessed: 20.07.2023).
  20. Gassiy, V., Stoikov, V. (2020). Renewable energy and green construction in the Arctic. E3S Web of Conferences 207, PEPM’2020. DOI: 10.1051/e3sconf/202020702008. Available at: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2020/67/e3sconf_fpepm2020_02008.pdf (accessed: 20.07.2023).
  21. Kenny, M. J. (2017). Urban Planning in the Arctic: Historic Uses and the Potential for a Resilient Urban Future. Arctic Yearbook, 133–146. https://www.researchgate.net/publication/323240318 (accessed: 20.07.2023).
  22. Kou, S.G., Peters, L.M., Mucalo, M.R. (2021). Chitosan: A review of sources and preparation methods. International Journal of Biological Macromolecules, 169, 85–94. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.12.005
  23. Li, Q. (1992). Applications and Properties of Chitosan. Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 4, 370–397. DOI: 10.1177/088391159200700406
  24. Mourya, V.K., Inamdar, N.N. (2008). Chitosan-modifications and applications: Opportunities galore. Reactive and Functional Polymers, 6 (68), 1013–1051. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2008.03.002
  25. Ourng, Ch., Vaguet, Y., Derkacheva, F. (2019). Spatio-Temporal Urban Growth Pattern in the Arctic: A Case Study in Surgut, Russia. Conference: 2019 Joint Urban Remote Sensing Event (JURSE). DOI: 10.1109/JURSE.2019.8809013 (accessed: 20.07.2023).
  26. Prokopova, S. M. (2021). The concept of a “warm” city in the arctic: basic ideas of comfort in the urban environment (the case of western Siberia, Russia). Technical Aesthetics and Design Research, 3(4), 22–28. DOI: 10.34031/2687–0878–2021–3–4–22–28
  27. Sanandiya, N.D., Vijay, Y., Dimopoulou, M. et al. (2018). Large-scale additive manufacturing with bioinspired cellulosic materials. Science Report, 8, 8642. https://doi.org/10.1038/s41598–018–26985–2 (accessed: 20.07.2023).
  28. Sultan, S., Mathew, A. P. (2019). 3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds. J. Vis. Exp. (146). DOI: 10.3791/59401 Available at: https://www.jove.com/t/59401/3d-printed-porous-cellulose-nanocomposite-hydrogel-scaffolds (accessed: 21.01.2024).
  29. Shamshina, J.L., Kelly, A., Oldham T. et al. (2020). Agricultural uses of chitin polymers. Environ Chem Lett. 18. 53–60. DOI: 10.1007/s10311–019–00934–5
  30. Tsurkan, M.V., Liubarskaia, M.A., Vorotnikov, A.M., Maiorov, S.V. (2017). Implementation of energy efficient smart technologies at the urban territories of the Arctic zone of Russia. International Conference on Sustainable Cities. Series: Earth and Environmental Science, 72, 1–10. DOI: 10.1088/1755–1315/72/1/012029
  31. Wang, Z., Xiao, M., Memari, A., Na, X. (2023). Design and construction approaches of foundations in permafrost with an application for a 3-D printed habitat in the Arctic. Conference: Proceedings of 6th Residential Building Design & Construction Conference, January. Available at: https://www.researchgate.net/publication/366812388_Design_and_construction_approaches_of_foundations_in_permafrost_with_an_application_for_a_3-D_printed_habitat_in_the_Arctic (accessed: 20.07.2023).