Des de la pèrdua de la biodiversitat fins a la degradació de terra i la contaminació de les masses d'aigua, els nostres sistemes de suport vital estan en declivi. La nau espacial Terra té problemes. Nosaltres tenim problemes. La ciència de la sostenibilitat ha sorgit com a resposta, oferint models del nostre camí a la salvació. Això no obstant, l'esperit dels esforços de modelatge en la ciència de la sostenibilitat està dominat per les nocions de predicció i optimització. Mentre que la predicció i l'optimització han demostrat ser extremadament exitoses en altres camps, portant a la creació de coets i telèfons intel·ligents entre d'altres, aquests plantejaments no aconsegueixen comprendre les intangibilidades més essencials dels sistemes socio-ecològics. Aquestes nocions han colonitzat efectivament el futur, recolzant un règim de promeses tecnocientífiques i reconfortants raons ex-post. Aquesta dissertació explora un enfocament alternatiu de la ciència de la sostenibilitat. Un enfocament basat en estudis d'anticipació i en la idea que els sistemes socio-ecològics són sistemes adaptatius complexos. A partir de les teories de l'metabolisme social i la biologia relacional, es realitza una revisió exhaustiva de la base conceptual de la modelització de la sostenibilitat. Posteriorment, s'utilitza aquesta revisió per fonamentar la caracterització dels sistemes socioeconòmics com a sistemes de reparació metabòlica, és a dir, organismes. D'aquesta manera es llança nova llum sobre les megatendències mundials de la globalització i la urbanització, a través de les quals les societats estan perdent el control sobre les seves identitats. Posteriorment, els enfocaments de modelització proporcionades pel metabolisme social i la biologia relacional es discuteixen amb els de la filosofia de la ment i la filosofia de l'llenguatge per reconceptualitzar l'arquitectura dels espais de coneixement socio-ecològics, dins dels quals trobem els models. Amb especial deteniment és analitzat el paper de la justificació, l'explicació i els relats normatius en la creació dels límits de l'espai de coneixement i en la ruptura de les impredicatividades. Havent establert una sòlida base conceptual, es presenten dos estudis de cas. El primer, una narració quantitativa sobre el ràpid desplegament de fonts alternatives d'energia elèctrica per descarbonitzar l'economia, posa en relleu diverses deficiències en els actuals esforços de governança. S'afirma, per exemple, que la forma precipitada en què es considera l'emmagatzematge d'energia en els debats contemporanis sobre la transició energètica està portant a la societat a una greu situació de desajust estructural-funcional. El segon, una narració quantitativa sobre la reinternalització de l'agricultura, posa en relleu un conjunt de preocupacions en matèria de seguretat relacionades amb els nivells extrems d'externalització de l'agricultura observats en els sistemes socioeconòmics moderns. Cap de les narracions quantitatives presentades en aquesta dissertació fa cap intent de predir el futur. S'ofereixen com històries d'aprenentatge, ajudant a la societat a aclarir la seva visió d'un futur desitjable. Encara que són crítiques, cap de les tesis d'aquesta dissertació presenten arguments per eliminar els enfocaments convencionals de la modelització. Aquesta dissertació no és més que un esforç per trencar l'hegemonia de la predictivitat i la optimizabilidad, per complementar aquestes idees amb nocions de impredictibilitat. En última instància, es proposa un paradigma de sostenibilitat supercrítica, que és una manera de sostenibilitat en el qual l'auto-referencialitat dels sistemes complexos s'entén com un cicle virtuós, no viciós. La sostenibilitat supercrítica reobre el debat sobre el futur trencat, aportant idees sobre la creació deliberada de models socio-ecològics extensibles que donin suport vies de desenvolupament responsables. Desde la pérdida de la biodiversidad hasta la degradación del suelo y la contaminación de las masas de agua, nuestros sistemas de soporte vital están en declive. La nave espacial Tierra tiene problemas. Nosotros tenemos problemas. La ciencia de la sostenibilidad ha surgido como respuesta, ofreciendo modelos de nuestro camino a la salvación. No obstante, el espíritu de los esfuerzos de modelado en la ciencia de la sostenibilidad está dominado por las nociones de predicción y optimización. Mientras que la predicción y la optimización han demostrado ser extremadamente exitosas en otros campos, llevando a la creación de cohetes y teléfonos inteligentes entre otros, estos planteamientos no logran comprender las intangibilidades más esenciales de los sistemas socio-ecológicos. Estas nociones han colonizado efectivamente el futuro, apoyando un régimen de promesas tecnocientíficas y reconfortantes razones ex-post. Esta disertación explora un enfoque alternativo de la ciencia de la sostenibilidad. Un enfoque basado en estudios de anticipación y en la idea de que los sistemas socio-ecológicos son sistemas adaptativos complejos. A partir de las teorías del metabolismo social y la biología relacional, se realiza una revisión exhaustiva de la base conceptual de la modelización de la sostenibilidad. Posteriormente, se utiliza esta revisión para fundamentar la caracterización de los sistemas socioeconómicos como sistemas de reparación metabólica, es decir, organismos. De este modo se arroja nueva luz sobre las megatendencias mundiales de la globalización y la urbanización, a través de las cuales las sociedades están perdiendo el control sobre sus identidades. Posteriormente, los enfoques de modelización proporcionadas por el metabolismo social y la biología relacional se discuten con los de la filosofía de la mente y la filosofía del lenguaje para reconceptualizar la arquitectura de los espacios de conocimiento socio-ecológicos, dentro de los cuales encontramos los modelos. Con especial detenimiento es analizado el papel de la justificación, la explicación y los relatos normativos en la creación de los límites del espacio de conocimiento y en la ruptura de las impredicatividades. Habiendo establecido una sólida base conceptual, se presentan dos estudios de caso. El primero, una narración cuantitativa sobre el rápido despliegue de fuentes alternativas de energía eléctrica para descarbonizar la economía, pone de relieve varias deficiencias en los actuales esfuerzos de gobernanza. Se afirma, por ejemplo, que la forma precipitada en que se considera el almacenamiento de energía en los debates contemporáneos sobre la transición energética está llevando a la sociedad a una grave situación de desajuste estructural-funcional. El segundo, una narración cuantitativa sobre la reinternalización de la agricultura, pone de relieve un conjunto de preocupaciones en materia de seguridad relacionadas con los niveles extremos de externalización de la agricultura observados en los sistemas socioeconómicos modernos. Ninguna de las narraciones cuantitativas presentadas en esta disertación hace ningún intento de predecir el futuro. Se ofrecen como historias de aprendizaje, ayudando a la sociedad a clarificar su visión de un futuro deseable. Aunque son críticas, ninguna de las tesis de esta disertación presentan argumentos para eliminar los enfoques convencionales de la modelización. Esta disertación no es más que un esfuerzo por romper la hegemonía de la predictividad y la optimizabilidad, para complementar esas ideas con nociones de impredictibilidad. En última instancia, se propone un paradigma de sostenibilidad supercrítica, que es un modo de sostenibilidad en el que la auto-referencialidad de los sistemas complejos se entiende como un ciclo virtuoso, no vicioso. La sostenibilidad supercrítica reabre el debate sobre el futuro roto, aportando ideas sobre la creación deliberada de modelos socio-ecológicos extensibles que apoyen vías de desarrollo responsables. From biodiversity loss to soil degradation to pollution of water bodies, our life support systems are in decline. Spaceship Earth is in trouble. We are trouble. Sustainability science has emerged in response, offering to model our way to safety. The spirit of modeling efforts in the sustainability science is, however, dominated by notions of prediction and optimization. While prediction and optimization have proven extremely successful in other domains, leading to the creation of rockets and smartphones and so forth, they fail to grasp the essential intangibilities of social-ecological systems. They have effectively colonized the future, supporting a regime of techno-scientific promises and comforting ex-post motives. This dissertation explores an alternative approach to sustainability science, one based on anticipation studies and the idea of social-ecological systems as complex adaptive systems. A thorough revision of the conceptual basis of modeling for sustainability is made, based on insights from societal metabolism and relational biology. That revision is then used to inform the characterization of social-economic systems as metabolic-repair systems, meaning organisms. New light is thereby shed on global megatrends of globalization and urbanization, through which societies are losing control over their identities. Insights on modeling provided by societal metabolism and relational biology are then crossed with insights from philosophy of mind and philosophy of language to re-conceptualize the architecture of social-ecological knowledge spaces, within which models exist. An emphasis is made on the role of justification, explanation and normative narratives in creating knowledge space bounds and breaking impredicativities. Having established a robust conceptual basis, two case studies are presented. The first, a quantitative storytelling on the quick deployment of alternative sources of electrical energy to decarbonize the economy, highlights several shortcomings of current governance efforts. It is asserted, for example, that the hasty way energy storage is considered in contemporary energy transition discussions is leading society towards a grave situation of structural-functional mismatch. The second case study, a quantitative storytelling on agricultural re-internalization, highlights a set of security concerns associated with the extreme levels of agricultural externalization found in modern social-economic systems. Neither of the quantitative storytellings presented in this dissertation make any attempt to predict the future. Their offering is as learning-type storylines, helping society clarify its vision of a desirable future. Indeed, although critical of them, none of the insights in this dissertation are arguments for the elimination of conventional approaches to modeling. This dissertation is merely an effort to break the hegemony of predictivity and optimizability, to complement those ideas with notions of impredicativity. A paradigm of supercritical sustainability is ultimately proposed, being a mode of sustainability where the self-referentiality of complex systems is understood to be a virtuous cycle, not a vicious one. Supercritical sustainability re-opens discussion of the ruptured future, providing insights into the deliberative creation of extensible social-ecological models in support of responsible development pathways. Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Ambientals